Haydon Kerk augmente sa productivité de 300 % grâce à la technologie DATRON

Un grand fabricant intègre l'usinage à grande vitesse pour produire des rails d'assemblages coulissants. Haydon Kerk, division interne du groupe Advanced Motion Solutions d'AMETEK, se concentre sur la production d'une gamme complète de composants et de systèmes de contrôle de mouvement de précision. Cela inclut des actionneurs linéaires, des vis à billes et écrous, des rails et guides linéaires, des variateurs, des moteurs et d'autres composants. La division Kerk Products à Milford, NH, a été fondée par les frères Ken et Keith Erickson dans les années 1970, basée sur leur conception brevetée de vis à billes anti-recul améliorée.

Aujourd'hui, leurs produits sont utilisés principalement dans les secteurs de l'automatisation industrielle, du médical, de l'aérospatiale et défense, de la pétrochimie et des semi-conducteurs. Le directeur d'usine, Stan Brown, déclare : « Qu'il s'agisse de vis à billes pour des systèmes d'automatisation de précision à haute tolérance ou de vis pour des pièces de chirurgie orthoscopique (remplacement de valves cardiaques), une chose est quasi certaine : un certain niveau de personnalisation sera requis. » Jim Lamson, responsable de l'ingénierie de fabrication, abonde : « Nous plaisantons en disant que personne ne commande jamais rien directement depuis notre catalogue, c'est plutôt un livre de suggestions. »

À ce titre, rien que pour les vis, Haydon Kerk fabrique et stocke plus de 475 combinaisons différentes de diamètres et de pas de filetage pour ses produits standards et solutions sur mesure. Logiquement, leur activité nécessite beaucoup d'équipements pour suivre toutes les variations demandées par leur clientèle. Sur plusieurs bâtiments de leur campus, ils abritent des machines de type suisse, des tours à tourelle Doosan, des machines à rouler les filets, des centres d'usinage verticaux Haas, des tours CNC OmniTurn, des machines à électroérosion par enfoncement, et des centres d'usinage verticaux Mori Seiki.

La recherche d'une solution de production mène à un centre d'usinage à grande vitesse

En 2011, leur gamme d'assemblages coulissants les a poussés à chercher un nouvel équipement, spécifiquement pour fraiser des rails à partir de profilés en aluminium anodisé. Comme pour leurs autres produits, ces pièces nécessitaient également une personnalisation importante pour satisfaire une gamme d'exigences clients. Lamson explique : « Cela peut être une variation du nombre de trous de fixation, de leur taille, s'ils sont taraudés ou traversants, ou de la longueur des rails, mais il y a un niveau de personnalisation sur chaque commande. »

À l'époque, Haydon Kerk utilisait diverses fraiseuses pour produire ces rails et Lamson souligne qu'il y avait des problèmes. « Le processus était tout simplement trop lent. Nous avions plusieurs équipes avec plusieurs opérateurs par équipe qui essayaient de suivre le rythme et ils étaient submergés et prenaient du retard. Nous avions besoin d'une autre solution et j'ai commencé à rechercher d'autres fraiseuses capables de gérer ces longs profilés en aluminium. »

Finalement, la recherche de Lamson ne l'a pas mené très loin car il a trouvé DATRON Dynamics, le distributeur nord-américain des fraiseuses à grande vitesse DATRON, juste à côté à Milford, NH. Il a donc apporté un rail de test, des profilés, un rail fini et des dessins au centre technologique de DATRON pour un essai de coupe. Lamson se souvient : « Un rail moyen de cette taille nous prenait plus de 15 minutes à réaliser et nécessitait plusieurs réglages différents. DATRON a accompli le même rail, fini, en une fraction du temps avec un seul réglage. »

La machine utilisée pour l'essai était la DATRON M85, qui dispose d'une grande enveloppe de travail de 30″ x 40″ mais d'une empreinte au sol relativement réduite. Le superviseur de fabrication de Haydon Kerk, Scott Ladue, affirme que cette combinaison a été révélatrice : « Si vous regardez notre fraisage de rails de vis où nous utilisons un grand centre d'usinage vertical, la machine est aussi grande qu'une caisse maritime – mais c'est parce que nous avons besoin de 60 pouces de course. Avec la DATRON, nous pouvons encore réaliser un rail de 60 pouces, mais son empreinte n'est que de 69″ x 55″. »

L'usinage à grande vitesse entraîne une augmentation de 300 % de la production !

Haydon Kerk a donc acheté la DATRON M85 pour fraiser ces rails et a relégué les fraiseuses conventionnelles à d'autres tâches. Six ans plus tard, Ladue revient sur l'impact de cette décision en termes de temps et de main-d'œuvre : « Nous fonctionnions à plein régime sur plusieurs équipes et maintenant nous faisons tourner la DATRON sur une seule équipe et nous parvenons à suivre la demande. De plus, le volume a augmenté depuis l'acquisition de la DATRON en 2011, nous avons donc essentiellement augmenté notre productivité de plus de 300 %. »

Côté réglage, Haydon Kerk a intégré quatre étaux double-verrouillage Kurt sur la M85 afin de pouvoir mettre deux rails à la fois, ou, s'ils font des rails courts, ils chargent deux rangées de rails individuels. Ladue précise : « Ainsi, quelle que soit la taille du rail, il suffit de charger l'étau et de lancer le programme pour cette série de rails après avoir utilisé la sonde intégrée de DATRON pour le positionnement de la pièce. »

La sonde dans l'usinage à grande vitesse réduit le temps de réglage et assure la précision

La sonde intégrée de DATRON est montée sur l'axe Z et la mesure est effectuée lorsque la sonde bascule de sa position de repos à la position de mesure. Le principe de mesure capacitif breveté de DATRON garantit une grande répétabilité ainsi qu'une précision de mesure. La sonde est facilement pilotée via un logiciel à menus. Après la mesure, la compensation s'effectue directement dans le logiciel de commande, ajustant automatiquement le programme de fraisage pour compenser les variations de surface ou de positionnement. Cela minimise les erreurs d'opérateur et élimine pratiquement les rebuts.

Lamson indique que la sonde intégrée est particulièrement utile pour l'usinage de rails de plus de 30 pouces. « Souvent, l'exigence du client peut porter sur un rail beaucoup plus long et avec le système de mesure embarqué de la DATRON, nous pouvons fixer la pièce, usiner une partie du rail, la déplacer, reprendre un élément que nous avons créé dans la pièce et positionner l'extrémité avec une grande précision. »

L'usinage à grande vitesse avec liquide de refroidissement évaporant produit des pièces propres et rend les opérations secondaires obsolètes

Lamson ajoute que le liquide de refroidissement à quantité minimale (évaporant) de DATRON a été un atout supplémentaire aux bénéfices inattendus. « Lorsque les pièces sortent de la machine, nous n'avons pas à les passer par un processus de nettoyage secondaire pour aller dans notre processus de revêtement TFE. Les copeaux qui se retrouvent dans le bac à copeaux sont des copeaux secs et propres, ils ne sont pas collants ou huileux. Si les pièces sont encore humides à la sortie de la machine, on peut littéralement les voir sécher devant soi. De plus, le liquide de refroidissement est en fait un peu un solvant, donc les pièces sortent probablement de la machine plus propres qu'elles n'y sont entrées. C'était une idée complètement nouvelle et inspirante pour nous de pouvoir avoir un liquide de refroidissement qu'on n'avait pas à nettoyer. »

Outils de coupe pour l'usinage à grande vitesse

En plus de la machine DATRON, Haydon Kerk est également devenu client des outils DATRON. Le superviseur de fabrication, Scott Ladue, déclare : « Les outils DATRON sont excellents. Nous n'en achetons pas beaucoup parce qu'ils durent longtemps et l'opérateur les pousse aussi vite que la machine le permet. De plus, les pièces que nous usinons ont un revêtement anodisé dur, elles sont donc un peu plus dures que l'aluminium brut. » Jim Lamson ajoute : « L'utilisation de la DATRON nous a amenés à utiliser nos autres machines différemment, car on ne taraude rien sur la DATRON, on fait du filetage par fraisage, et nous avions l'habitude d'utiliser des tarauds. Nous avons eu des pièces fabriquées sur d'autres machines où l'on ne pouvait pas utiliser de taraud, alors nous sommes allés voir les spécialistes outillage de DATRON pour qu'ils développent un fileteur sur mesure pour nos autres machines. »

Au cours des six ans d'utilisation de la machine DATRON, Haydon Kerk a suivi la maintenance préventive recommandée et, par conséquent, leur « problème de service » le plus stressant a été une rupture de stock de liquide de refroidissement. Le directeur d'usine, Stan Brown, se souvient : « En termes de maintenance et de fiabilité, c'a été très fiable et très constant. Le seul problème dont je me souviens est une panne de liquide de refroidissement, et dans ce cas, DATRON a fourni un service et un support exceptionnels en livrant du liquide de refroidissement supplémentaire pour maintenir la production. »