Fraisage grande vitesse : la solution moderne pour plaques d'identification gravées de précision

Il y a à peine une décennie, on discutait encore du meilleur procédé pour la production de plaques d'identification gravées — les principaux prétendants étant le Pantographe, les Machines à Estamper et les Machines à Fraiser. Depuis, l'argument pour le pantographe a presque disparu comme les dinosaures. C'est parce que le pantographe est une machine manuelle qui nécessite des artisans extrêmement qualifiés, le processus ne peut donc pas être automatisé et il est devenu difficile de trouver des opérateurs qualifiés. Ces deux facteurs augmentent les coûts. Les Machines à Estamper, en revanche, restent une méthode viable pour la production de plaques d'identification gravées. Particulièrement lorsque de très grandes séries de production sont requises, les machines à estamper ont des avantages notables. Spécifiquement, pour des séries de 20 000 plaques d'identification, le fait que ces machines puissent produire quelques pièces par seconde en fait un choix logique. Pour des séries plus petites, cependant, les coûts d'exploitation des machines à estamper réduisent l'attrait. Une grande partie du coût est associée aux matrices requises pour le processus qui coûtent entre 2 000 et 5 000 $ chacune. Combinez ce coût avec la qualité d'une plaque estampée et le processus d'estampage devient peu attrayant. C'est parce que la machine à estamper enlève la matière de la pièce en poussant la matrice à travers le matériau comme un emporte-pièce. La force créée au niveau de la coupe plie et cisaille le substrat. Avec des matériaux malléables comme le métal, cela peut signifier un pliage au bord et avec d'autres substrats plus fragiles, des bords ébréchés peuvent résulter. Enfin, les machines à estamper sont limitées en fonctionnalité au seul estampage ou découpe de la pièce. Donc si le produit final nécessite un trou fraisé, un taraudage ou une gravure (peut-être pour des numéros de série), cela nécessiterait un autre équipement et une opération secondaire — tous deux à un coût supplémentaire pour le fabricant.

Broche grande vitesse

La plupart de la gravure de produits ID et de plaques d'identification se fait avec de petits outils de gravure et fraises à bout. Ces petits outils doivent tourner à grande vitesse. Les fraiseuses grande vitesse dotées de broches haute fréquence de 40 000 à 60 000 tr/min évacuent efficacement les copeaux du canal de coupe pendant le fraisage et la gravure. Cela se traduit par des surfaces lisses et des arêtes sans bavures. Cela élimine également le besoin d'une opération secondaire d'ébavurage, ainsi que les coûts qui y sont associés.

Palpage

Le palpage ou le balayage de surface (cartographie) fait gagner du temps lors de la préparation du travail et assure la précision et la répétabilité. Les palpeurs disponibles en composant intégré sur certaines fraiseuses peuvent reconnaître la topographie irrégulière de la pièce brute et la compenser dynamiquement. Ils font cela en prenant des mesures le long de la surface d'un brut et en alimentant ces données dans le contrôleur d'usinage. Le contrôleur ajuste automatiquement pour les surfaces inégales ou la position de la pièce. Grâce à ce processus, les temps de préparation sont réduits et le rebut pièce/partie est minimisé.

Lubrifiant sans huile

Alors que le palpage peut faire gagner un temps précieux au début de la production de plaques gravées (pendant la préparation), les lubrifiants sans huile peuvent faire gagner du temps à la fin. C'est parce qu'à la différence de l'huile qui laisse des résidus sur la plaque terminée, certains lubrifiants sans huile s'évaporent simplement. Ainsi, l'opération secondaire de dégraissage peut être éliminée — réduisant ainsi le coût de la main-d'œuvre, le coût des consommables nécessaires au nettoyage, et surtout minimisant le temps total de production de plaques d'identification gravées.

Maintien de pièce par table à vide intégrée

Le maintien de pièce pour les applications de plaques d'identification gravées, comme les séries de production de Metalphoto, peut être problématique. Les substrats minces sont difficiles à maintenir. C'est particulièrement vrai si le fabricant utilise un CNC conventionnel pour graver ou couper de petites pièces avec une surface limitée, car la force de la broche peut littéralement « propulser » la pièce à travers le plateau de la machine une fois qu'elle est complètement découpée. De nombreux fabricants ont en fait recours à la colle en spray comme méthode de maintien. Non seulement c'est salissant, mais cela peut aussi entraîner un gauchissement lorsque la pièce finie est retirée du plateau de la machine. De plus, cela entraîne une application secondaire chronophage et coûteuse pour enlever la colle des pièces finies.

Cependant, certaines fraiseuses grande vitesse peuvent être équipées d'un maintien de pièce par table à vide intégrée. Par exemple, avec la table à vide DATRON, les matières minces, autrefois difficiles à fixer, peuvent maintenant être sécurisées en quelques secondes. Des films plastiques aussi fins que 0,001″, jusqu'à des feuilles d'aluminium de 0,250″ d'épaisseur peuvent être fixés rapidement et maintenus en place même lorsque les pièces sont « découpées à l'emporte-pièce » complètement à travers la matière. Une pompe à vide fournit la puissance de vide pour le système. Une table à vide comporte des ports de vide à flux d'air optimisé, avec des chambres de vide encastrées, pour fournir une distribution de vide supérieure. Un substrat perméable au gaz à faible coût sert de diffuseur de vide sacrificiel, permettant à l'outil d'usiner à travers la pièce sans couper dans la table.

Gestion automatique des outils

Les fabricants de produits ID et de plaques d'identification gravées envisageant diverses machines CNC pour le fraisage et la gravure, doivent considérer leurs processus actuels et ce que pourrait être leur processus idéal. En d'autres termes, ils font actuellement peut-être seulement une ou deux équipes, mais dans un monde parfait, une équipe de nuit sans surveillance pourrait être le secret d'une rentabilité accrue. Même si une équipe « lights-out » n'est pas envisageable, une équipe de jour où la machine CNC peut fonctionner sans surveillance permet à l'opérateur de s'occuper d'autres affaires — offrant ainsi au fabricant plus de productivité à partir d'un seul employé.

Donc, choisir un CNC avec le bon type de gestion d'outils est crucial. Le système de gestion automatique d'outils requis est composé de trois composants distincts travaillant en synergie — le vérificateur d'outil, le changeur d'outil, et le logiciel. Le vérificateur d'outil est un capteur mécanique qui mesure la longueur de l'outil et détecte l'outil cassé. Le changeur d'outil est un rack ou un plateau qui a de l'espace pour les outils de rechange et les alvéoles où la machine place les outils cassés avant de prendre un remplacement. Les opérateurs peuvent approvisionner le rack avec des outils de rechange, de sorte qu'ils aient une réserve prête au cas où les outils casseraient pendant l'opération « lights out ». Le logiciel est un programme macro qui peut être configuré pour exécuter une vérification d'outil après l'exécution d'un certain nombre de lignes de code. Par exemple, une macro de vérification d'outil peut initier une vérification après chaque 500 lignes de code en employant une instruction « si/alors » telle que : « Mesurez cet outil ; si la longueur est plus courte que le paramètre (listé dans la base de données d'outils du logiciel), alors changez l'outil. »

En résumé

Les fabricants de produits ID et de plaques d'identification gravées spécialisés dans les petites séries de production peuvent gagner en efficacité, flexibilité et réduction globale des coûts en utilisant des fraiseuses grande vitesse. Comme la plupart de ces fabricants utilisent de petits outils, il est impératif qu'ils sélectionnent une machine CNC conçue spécifiquement pour l'utilisation avec de petits outils. Les broches grande vitesse sont les mieux adaptées aux petits outils et produisent des pièces sans bavures avec des finitions de surface et d'arête supérieures. La faible force de ces broches maximise la durée de vie des outils et permet des maintins de pièce innovants comme les tables à vide intégrées qui réduisent les temps de préparation. Le palpage rend également la préparation plus efficace et assure la précision et la répétabilité. La gestion automatique des outils permet une réduction des coûts en permettant la production sans surveillance ou « lights-out ». Les fraiseuses grande vitesse qui offrent toutes ces fonctionnalités donnent aux fabricants de produits ID et de plaques d'identification gravées un réel avantage concurrentiel et réducteur de coûts.