Est-il temps d'adopter l'usinage haute performance ?

L'usinage haute performance n'est pas quelque chose à craindre, mais quelque chose à saluer. Plongez dans les profondeurs avec cette introduction HPM pour un examen plus approfondi de la technologie, des avantages et de l'état d'esprit nécessaires pour en faire un succès.

Quiconque a lu une publication spécialisée dans le travail des métaux ou la fabrication a entendu les termes usinage haute performance et usinage à grande vitesse, mais vous pouvez être réticent à adopter les idées qui les rendent bénéfiques. Pour de nombreux ateliers d'usinage, il peut sembler que vous produisez des pièces parfaitement avec les fraises, les parcours d'outils et l'équipement CNC existants.

Pourquoi secouer le bateau ?

Il existe de bonnes raisons d'en savoir plus sur HPM, surtout si vous souhaitez vous développer dans le futur. De nombreux magasins qui ont adopté HPM bénéficient de niveaux de débit plusieurs fois supérieurs à ce qui n'était possible que quelques années plus tôt. La durée de vie de l'outil est meilleure, la qualité des pièces s'est améliorée et il existe une nouvelle flexibilité pour répondre aux demandes des clients tout en développant l'activité.

Qu'est-ce que l'usinage haute performance ?

Alors, qu'est-ce que le HPM exactement et que faut-il pour l'adopter ? Un nouveau système de CAO coûteux ? Un tas de fraises en bout dernier cri? Une machine-outil avec plus de lettres d'axe que les mots croisés du dimanche ? Une implémentation HPM peut inclure certaines, aucune ou toutes ces avancées technologiques. Voici comment une société de logiciels de FAO définissait HPM dans un passé lointain :

"HPM est un package complet qui prend en compte l'ensemble de la machine", a déclaré Dan Horn, ingénieur d'applications senior chez DP Technology, dans un article de MachineDesign. "Cela inclut les caractéristiques mécaniques, les performances de contrôle et de servocommande, l'outillage, les porte-outils, les fixations, le traitement des pièces et même les stratégies d'usinage."

Une façon importante de considérer HPM est comme une stratégie d'usinage et non comme une technologie en soi. Qu'est-ce que cela signifie? HPM est un état d'esprit qui tire parti de la technologie pour faire ce qui a le plus de sens pour le travail - pour obtenir le meilleur résultat et le meilleur rendement de production - et atteindre un objectif commercial souhaité. La technologie d'aujourd'hui peut vous aider à devenir un atelier HPM, mais elle nécessite plus que des machines.

"Le centre d'usinage n'est peut-être pas la meilleure machine pour le travail, par exemple", estime Peter Zelinski, rédacteur en chef de Modern Machine Shop, dans l'article "Usinage à grande vitesse :la prochaine décennie". "Les machines de tournage multitâches en font plus aujourd'hui, tout comme les systèmes d'usinage qui auraient pu être considérés autrefois comme trop dédiés."

Zelinski soutient qu'il ne s'agit pas exclusivement de vitesse ou de type de machine. Il s'agit plutôt, selon lui, des changements organisationnels nécessaires dans le magasin ou de la communication avec les clients. Alors que Zelinski a écrit cette pièce en 2006, son point sonne vrai aujourd'hui. À la base, HPM peut aider les fabricants et les ateliers à accomplir plus de travail avec moins de main-d'œuvre et une plus grande efficacité.

Voici les éléments clés d'une opération HPM.

Les machines de haute performance

Il est important pour tout atelier de se tenir au courant de la technologie des machines, mais il n'est parfois pas envisageable d'investir dans un centre d'usinage 5 axes, un tour multitâche ou un système de fabrication flexible. D'une part, vous n'avez peut-être pas le bon type de travail pour ces machines. En outre, cela peut sembler être un risque d'investissement financier supérieur à ce qu'il est possible d'assumer (bien que cela devrait s'améliorer une fois que la transformation HPM aura commencé).

Oui, il est vrai qu'une nouvelle machine-outil produira souvent des pièces plus rapidement et aura de meilleures tolérances qu'une machine achetée dans les années 1990 ou avant. Mais il est également possible d'appliquer des aspects de HPM à des machines plus anciennes et d'améliorer le rendement de production. Par exemple, un centre d'usinage vertical à tête à engrenages peut être limité à 6 000 tr/min, mais cela ne signifie pas que vous ne verrez pas de grandes améliorations dans la durée de vie de la fraise et la qualité des pièces en adoptant des techniques d'amincissement des copeaux et un engagement de la fraise sur toute la longueur. Vous pouvez également réduire les temps d'installation en installant des serrages à changement rapide.

Les outils de coupe de HPM

Pensez aux avantages d'utiliser des outils de coupe modernes. Si vous utilisez toujours des forets affûtés à la main et que vous êtes frustré par le crawl majestueux d'un coupe-épis de maïs HSS, il est peut-être temps de repenser votre stratégie d'outillage. Les fabricants d'outils de coupe ont introduit des nuances, des revêtements et des géométries de carbure incroyablement robustes ces dernières années, et il n'y a tout simplement aucun moyen d'augmenter le rendement de la machine si vous ne les utilisez pas.

Dans certains cas, vous pouvez payer plus par outil, mais vous constaterez également des améliorations spectaculaires du résultat net en adoptant cet élément essentiel de HPM. Les outils technologiquement avancés peuvent avoir une durée de vie plus longue et peuvent aider à réduire le coût total de possession en nécessitant moins de remplacement et de main-d'œuvre pour l'entretien.

Avez-vous déjà adopté certains aspects du HPM, mais souhaitez augmenter vos niveaux de production tout en maintenant les machines entretenues et à des niveaux optimaux ? Découvrez comment l'efficacité globale de l'équipement peut vous aider à vous rapprocher des objectifs ambitieux de zéro défaut et d'absence de temps d'arrêt imprévus.

Les intervenants dont vous avez besoin pour HPM

Les porte-fraises à verrouillage latéral et les étaux de machiniste de 6 pouces ont leur place, mais il existe des moyens beaucoup plus efficaces de saisir les outils de coupe et les pièces. Les porte-outils à ajustement rétractable et hydrauliques offrent les caractéristiques supérieures de faux-rond et d'équilibre nécessaires pour les vitesses et les avances élevées de HPM. La fixation du point zéro et d'autres technologies d'outillage à changement rapide doivent être adoptées pour atteindre des temps de disponibilité de la broche dans les années 90 (oui, cela est possible même dans un environnement à forte mixité et à faible volume).

Si vous ne configurez pas les outils hors ligne et n'adoptez pas une approche d'outillage standardisée à l'échelle de l'atelier, vous manquez de grandes opportunités d'amélioration. Chaque centre d'usinage a une fraise en carbure d'un demi-pouce dans le logement d'outil sept, par exemple, et chaque tour a un diamant à 80 degrés dans la station trois. Utilisez ces meilleures pratiques standard pour réduire les temps d'installation et de programmation. Ils offriront une plus grande flexibilité pour déplacer les travaux vers n'importe quelle machine disponible.

 

Le code dont vous avez besoin pour HPM

Lorsque la plupart des gens entendent HPM, ils pensent aux trajectoires d'outil trochoïdales, à l'effet d'amincissement des copeaux, aux profondeurs de coupe axiales longues et radiales peu profondes. Ils ont raison. Les systèmes FAO modernes offrent une variété de façons d'augmenter les taux d'enlèvement de métal tout en améliorant la durée de vie de l'outil et la qualité des pièces. Adoptez-les. Ces stratégies de parcours d'outil font briller même une vieille machine-outil ou une importation à faible coût. Vous devrez investir dans les outils de coupe et les porte-outils ainsi que dans le système FAO lui-même. Vous devrez également envoyer des machinistes, des opérateurs et des ingénieurs en formation, puis leur donner le temps d'expérimenter et d'apprendre le nouveau système.

De plus, vous souhaiterez probablement investir dans un logiciel de simulation de trajectoire d'outil, car votre nouvelle façon de penser est axée sur la réduction des temps d'arrêt. Consacrez le temps nécessaire aux outils de modélisation 3D et aux appareils, ce qui nécessitera une programmation. Oui, cela peut sembler compliqué, mais vous risquez d'être laissé pour compte si vous ne le faites pas.

Les données nécessaires pour devenir vraiment performantes

Voici les mots à la mode que vous attendiez :fabrication intelligente, industrie 4.0, Internet industriel des objets ou "IIoT". La fabrication est ou sera bientôt une question de données. Les données vous indiquent quand vous pouvez augmenter les avances de la fraise et quand vous subirez des temps d'arrêt inattendus parce que les roulements de votre broche sont sur le point de cesser de fonctionner. Les données vous indiquent également combien de minutes vous perdez chaque heure à cause des changements d'outils et du retrait des copeaux.

En fin de compte, les données visent à atteindre le temps de disponibilité le plus élevé et le plus grand tas de pièces à la fin de chaque quart de travail. Vous devez collecter des données, les analyser et agir en fonction de ce qu'elles vous disent. C'est l'essence de l'Industrie 4.0.

Commencez à mesurer votre résultat HPM

Des vitesses d'avance plus élevées et des outils à changement rapide sont clairement une bonne idée si vous allez passer au HPM, mais il y a un point plus important à souligner sur le HPM. Que vous soyez l'heureux propriétaire d'une machine-outil de pointe remplie de capteurs ou que vous vous demandiez où trouver un remplacement pour votre lecteur de bande papier, vous ne pouvez pas améliorer ce que vous ne pouvez pas ou ne mesurera pas.

C'est pourquoi la première étape sur la voie de l'usinage haute performance consiste à établir une base de référence, puis à travailler en permanence pour l'améliorer. Mettez votre atelier en réseau, installez des capteurs et des logiciels de surveillance des machines et nommez un champion pour suivre les performances. Une fois qu'une opportunité d'amélioration a été identifiée, concentrez-vous pour en faire une réalité quotidienne, mensuelle et trimestrielle. Documentez clairement les étapes qui ont été utilisées pour améliorer un processus ou un résultat.

Commencez avec un seul centre d'usinage ou tour, puis fixez-vous des objectifs spécifiques, tels qu'une augmentation de 10 % de la disponibilité des broches au cours du troisième trimestre ou l'établissement d'un préréglage hors ligne d'ici juillet, et travaillez en continu vers ces objectifs. Aucune quantité d'usinage haute performance ne signifie beaucoup sans objectifs de performance et mesures à leur égard.

Avez-vous essayé d'adopter une partie de HPM dans votre boutique ? Qu'est-ce qui fonctionne ? Qu'est-ce qui ne l'est pas ? Partagez votre expérience dans les commentaires ci-dessous.