Comment améliorer le temps de cycle dans l'usinage automobile

Le défi d'améliorer le temps de cycle dans les opérations de machine et de coupe pousse souvent les machinistes à rechercher de nouvelles solutions. Voici comment les ateliers gèrent de gros volumes, des contrôles de processus stricts et la haute qualité exigée par l'industrie automobile.

Il existe une vision associée à l'usinage automobile, une vision qui inclut des machines-outils dédiées produisant des pièces en acier et en fonte par millions.

Cette vision a quelque peu changé au cours de la dernière décennie, les constructeurs automobiles et leurs fournisseurs étant passés à des systèmes de fabrication flexibles et à des matériaux avancés.

Mais il n'en reste pas moins que les quantités de production sont nettement plus élevées dans l'automobile que dans les autres industries.
 

Les magasins qui souhaitent poursuivre un tel travail doivent avoir des crayons extrêmement pointus, leurs niveaux d'assurance qualité en ordre irréprochable, leurs enregistrements de livraison à temps, juste cela - à temps - et en plus de tout cela, être prêt à raser un quelques points de pourcentage sur leur prix à la pièce chaque année.

Pour y parvenir, il faut, entre autres choses, les bons outils de coupe, ainsi que les connaissances d'application nécessaires pour obtenir les temps de cycle les plus courts et la meilleure durée de vie possible.

Maintenir la cohérence de vos outils de coupe 

Cette connaissance est précieuse pour tout fabricant, même ceux qui se spécialisent dans les travaux à haut volume et à faible volume typiques de la plupart des ateliers. La question devient alors :quels sont ces outils de coupe et quels attributs ont-ils qui les distinguent des outils plus polyvalents ?

Adam Glover, directeur de district chez OSG USA Inc., explique que les fabricants de gros volumes recherchent la cohérence dans leurs forets et fraises en bout plutôt qu'une géométrie, une nuance ou un revêtement spécifique.

"Les caractéristiques de conception et d'usinage de l'outillage automobile seront assez similaires à celles utilisées par les ateliers, mais lorsque vous exécutez un million par an, vous ne pouvez tolérer aucune surprise", déclare Glover.

"Vous avez besoin d'une durée de vie prévisible de l'outil, et lorsqu'il est temps de changer une perceuse ou un autre outil rond - ou n'importe quelle fraise, d'ailleurs - vous voulez le mettre en place et appuyer sur le démarrage du cycle", ajoute-t-il. "C'est la priorité absolue, c'est pourquoi les constructeurs automobiles sélectionnent toujours les outils de la plus haute qualité disponible, quel que soit le prix."

Équilibrer le budget

Mais attendez, toute personne qui a cité des pièces usinées pour l'industrie automobile sait que le bon de commande va généralement au fournisseur qui peut offrir le prix le plus bas à la pièce. Cela ne suggère-t-il pas alors que les ateliers devraient être économes lors de la planification de leurs budgets d'outillage ? Pas vraiment, déclare Brent Marsh, responsable du développement commercial pour la zone automobile nord-américaine chez Sandvik Coromant Inc.

"La nature répétitive de l'usinage automobile à grand volume exige que les variations dans les processus, les machines-outils, le serrage, les jauges et surtout les outils de coupe soient réduites au minimum sur une plus longue période", explique Marsh.

"Tout nécessite une bonne capacité de processus, avec moins de dépendance vis-à-vis des opérateurs qui interviennent manuellement pour obtenir les résultats finaux souhaités", ajoute-t-il. "Ce sont ces facteurs qui déterminent le prix le plus bas de la pièce, peu importe ce que vous usinez."

C'est bien beau pour les constructeurs automobiles avec leur affinité pour la fonte, l'acier et l'aluminium, mais qu'en est-il des autres ? Les ateliers de travail usinent tout, de l'acier inoxydable à l'Inconel, des composites aux alliages à haute résistance. La prévisibilité est certainement importante ici aussi, mais payer un prix plus élevé pour un outillage rond de qualité supérieure pourrait être moins acceptable compte tenu de la nécessité de changements plus fréquents - dans cet environnement, les outils de coupe sont parfois utilisés pendant une fraction de leur durée de vie potentielle, puis mis sur l'étagère ou dans la boîte à outils d'un machiniste. L'outillage haut de gamme en vaut-il toujours la peine ?

EN SAVOIR PLUS : Découvrez les différences entre le temps de cycle et le temps takt.
 

Aller au-delà de la fonte

Chad Hefflinger pense que oui. Ingénieur d'applications senior chez Kennametal Inc., il est spécialisé dans l'outillage en diamant polycristallin (PCD) et en nitrure de bore cubique polycristallin (PCBN), et il passe une grande partie de son temps à soutenir les fabricants d'équipements d'origine (OEM) et les fournisseurs automobiles de niveau I.

Hefflinger convient que le coût par pièce le plus bas est souvent livré avec les outils de coupe les plus chers.

"En raison de la longévité de ces outils et de la nature exigeante du travail automobile, il est très facile de justifier le coût plus élevé du PCD et du PCBN", dit-il.

Mais n'oubliez pas le carbure, ajoute Hefflinger. Alors que l'outillage PCD est couramment utilisé pour fraiser et aléser les blocs moteurs, les culasses et les carters de transmission en fonte d'aluminium, et que le PCBN est un incontournable pour les composants en fonte et en acier trempé, le carbure reste un choix populaire pour certains des matériaux les plus récents, y compris le graphite compacté. le fer (CGI) et les aciers alliés à haute résistance, qui sont tous deux de plus en plus utilisés dans l'espace automobile.

Adam Glover d'OSG note que l'acier inoxydable et d'autres alliages sont également en hausse, et que le carbure règne toujours en maître pour quiconque usine ces métaux.

«Je travaille avec quatre ateliers qui fabriquent des composants de rampe d'alimentation en carburant, qui sont généralement en acier inoxydable 316, mais je vois aussi des aciers alliés en acier inoxydable 304, 2205 duplex, 4140 et 8620, c'est à peu près généralisé», dit-il. « Nous constatons même une certaine utilisation de matériaux composites, comme pour le cadre intérieur du pare-chocs de la nouvelle Corvette. Cependant, quels que soient les constructeurs automobiles qui usinent, les exigences sont fondamentalement les mêmes :longue durée de vie de l'outil, productivité élevée et qualité constante."

Quand les secondes comptent 

Chacun des experts interrogés pour cet article affirme que les outils personnalisés sont assez courants dans les applications automobiles.

« Nous constatons une forte demande pour les alésoirs à lame réglable utilisés dans les applications de superfinition, les forets étagés combinés et les outils de portage, les fraises PCD veinées et une multitude d'autres solutions personnalisées », déclare Brent Marsh de Sandvik Coromant. "Les secondes comptent dans cet environnement, les constructeurs automobiles feront donc tout ce qu'il faut pour offrir le temps de cycle le plus court, ce qui à son tour conduit au coût par pièce le plus bas."

Hefflinger de Kennametal appuie ce dernier point, ajoutant une mise en garde :"C'est très spécialisé, c'est vrai, mais il y a aussi des points communs", dit-il. "Chaque moteur possède des collecteurs d'admission et d'échappement, des orifices d'injection de carburant, des trous de bougie d'allumage ; ce sont toutes d'excellentes applications pour les perceuses et les alésoirs personnalisés, car les mêmes conceptions d'outils peuvent être utilisées avec de nombreuses références différentes."

Tout cela est bon pour les constructeurs automobiles, mais qu'est-ce que cela signifie pour les ateliers qui ne fabriquent pas des millions de pièces par an ? Peut-être rien, sauf une chose :les ingénieurs qui travaillent chez Ford, Chevy, GM et tous les autres savent que le travail numéro un dans tout processus de fabrication est de développer le processus le plus stable possible.

Les surprises sont mortelles, vous diront-ils, et la meilleure façon d'éviter les retards de production et les problèmes de qualité qui en résultent est d'acheter l'outillage de la plus haute qualité disponible, quelle que soit la quantité de pièces ou le matériau usiné.

Quels défis avez-vous rencontrés lors de l'usinage de matériaux automobiles ? Quelles solutions uniques avez-vous trouvées ?