Gestion efficace des outils de coupe CNC : 5 conseils éprouvés pour les ateliers d'usinage

La plupart des ateliers d'usinage CNC ont déjà vécu cela : Vous remportez un projet. Vous mobilisez les bons opérateurs CNC. Vous recevez les pièces moulées. Vous préparez un chariot de mise en place de projet. Et puis... un jeu d'outils incomplet vous arrête avant même de commencer.

La disponibilité des outils d'usinage CNC impacte directement le résultat net. Pouvoir stocker ce qui est nécessaire sur place, ou la capacité de l'obtenir rapidement, est indispensable. Tout aussi vital est la capacité interne de gérer pleinement un inventaire d'outillage complet.

Aujourd'hui, nous partageons cinq conseils pour gérer les outils de votre atelier d'usinage CNC :
1. Choisir votre type de matériau en pensant à l'outillage
2. Comprendre le fonctionnement des fraises à surfacer, plaquettes et corps de fraise
3. Décider quel outillage conserver en stock
4. Planifier la production judicieusement
5. Établir un système de gestion d'outils

1. Choisir votre type de matériau en pensant à l'outillage

Acier. Aluminium. Fonte grise. Fonte ductile. Le type de matériau spécifique à usiner est le facteur le plus important pour déterminer l'outillage et le grade requis pour couper ce matériau.

Voici deux exemples :

1) Pour un projet en aluminium impliquant des milliers de pièces finies, un choix judicieux est l'outillage PCD (voir ci-dessous), qui permet un usinage plus rapide et plus de surface usinée, mais a un coût plus élevé que l'option suivante. Un outil en carbure est une alternative moins chère qui effectue la même coupe. L'outil PCD a un coût initial plus élevé — jusqu'à 3 fois celui du carbure — cependant il coupe plus vite (temps de cycle réduits) et, lorsqu'il est correctement mis en œuvre, peut offrir environ 10 fois la durée de vie de l'outil, économisant plus d'argent à long terme.

Si la quantité pour ce même projet en aluminium tombe à, disons... 250 au total, le coût élevé du PCD ne permettra pas un retour sur investissement suffisant pour justifier l'achat plus onéreux. Cependant, si la surface finie doit être impeccable, l'outil PCD devient soudainement rentable en raison de sa performance de haute qualité.

2) Dans un autre exemple, pour un moulage en sable, une plaquette en carbure pourrait être utilisée pour le dégrossissage (pour ouvrir la croûte), suivie d'une plaquette PCD pour la finition. Plusieurs étapes peuvent être la façon la plus efficace d'usiner une pièce, encore une fois, selon le matériau.

PCD signifie diamant polycristallin, qui est une fraise à queue brasée nécessitant des montages d'outillage robustes et des vitesses de broche élevées. Un PCD peut durer jusqu'à un an, selon la tâche de coupe ; une plaquette de dégrossissage peut durer moitié moins longtemps qu'une plaquette de finition car plus de matière est enlevée.

La différence visuelle entre le carbure (gauche) et le PCD (droite) est flagrante.

2. Comprendre le fonctionnement des fraises à surfacer, plaquettes et corps de fraise

Explorons les entrailles des outils de coupe de fraiseuse CNC. Une fraise à surfacer est un outil personnalisable composé d'un corps et de plaquettes. Un corps de fraise à surfacer maintient les plaquettes de coupe, et il peut être utilisé sur n'importe quel travail dans un atelier CNC s'il est équipé des bonnes plaquettes. Les plaquettes sont appelées « périssables » car elles s'usent avec le temps.

La plaquette, qui coupe réellement le métal, est placée dans une alvéole sur le corps de fraise. Le corps de fraise maintient la plaquette pour qu'elle puisse fonctionner correctement (couper le matériau et/ou créer les caractéristiques de la pièce). Contrairement à la plaquette, le choix d'un corps de fraise ne dépend pas du matériau coupé (aluminium, fer, acier) ; le corps de fraise peut être le même pour tous les matériaux, mais la plaquette ne le peut pas.

Évidemment, les plaquettes périssables doivent être stockées, mais des corps de fraise de secours sont-ils nécessaires ? Pour les plus fréquemment utilisés, oui. Dans un grand atelier CNC haut de gamme, il n'est pas rare d'avoir 10 ou plus du même corps de fraise. Lorsque les corps de fraise s'usent ou sont endommagés, ils peuvent être reconstruits par le fabricant, qui soude l'alvéole et la réusine selon les normes ISO. De nombreux ateliers CNC comprennent que la qualité et la performance d'un corps de coupe reconstruit peuvent ne pas égaler celles d'un nouvel outil, et peuvent choisir d'investir dans un nouvel outillage.

Les plaquettes ne sont pas spécifiques à une machine, mais elles sont spécifiques au matériau. Que se passerait-il si un atelier utilisait une plaquette prévue pour le fer sur une pièce en aluminium ? La chaleur générée par la plaquette pourrait suffire à faire adhérer le revêtement de l'aluminium à la base de la plaquette.

Les ateliers d'usinage CNC devraient mettre en place une maintenance régulière pour maintenir un outillage de haute qualité. Un exemple est les vis de plaquette souvent négligées, qui maintiennent les plaquettes en place sur le corps de fraise. Au fur et à mesure que les plaquettes s'usent et sont remplacées, un nouveau jeu de vis doit être utilisé à chaque troisième changement de plaquette. Cela empêche la vis de s'étirer, ce qui la ferait sortir et endommagerait le corps de fraise.

Cet outil particulier se compose de (de gauche à droite) un porte-outil, des rallonges, un corps, un alésage et un boulon.

3. Décider quel outillage sera conservé en stock

Il n'y a pas de concours. L'outillage fait une énorme différence. Ce n'est peut-être pas la seule différence — une programmation précise, les relations fournisseurs et la gestion des stocks élèvent tous la performance d'un atelier — mais avoir autant d'outillage fiable sur place (ou rapidement disponible) sépare les grands ateliers CNC des petits. Par exemple, un petit atelier artisanal n'aura probablement pas cinq types différents de fraises à surfacer de 3 pouces disponibles en permanence.

Cependant, en comparant grand atelier à grand atelier, de nombreux outils de base sont similaires. Ce sont les outils personnalisés et combinés (multiples caractéristiques qui font gagner du temps de cycle, réduisent les changements d'outils, etc.) qui les différencient. Les projets exigeants dictent quels outils sont nécessaires, et certains ateliers CNC recherchent des projets complexes pour affiner leurs compétences et étendre leur expertise en outillage.

Les grands ateliers ont la confiance d'aborder de nouveaux projets avec un focus unique : outiller leurs travaux une seule fois. C'est un plan pour maximiser l'outillage de pointe et piloter une efficacité ultime pour donner aux clients le meilleur rapport qualité-prix. En ne rognant pas sur les coûts, ces ateliers CNC peuvent spécifier les meilleurs outils de coupe et créer les dispositifs de serrage les plus fiables.

4. Planifier la production judicieusement

Comme tout processus de production, il faut de la planification pour préparer l'usinage d'une pièce moulée. Dans un atelier CNC, couvrir les détails assure une production fluide : la bonne machine, la capacité machine, la capacité opérateur, le bon outillage (fraises à surfacer, plaquettes, corps de fraise) et, bien sûr, les pièces moulées.

Les gestionnaires de la caisse à outils de l'atelier distribuent une liste des travaux à venir en interne. Certains sont des projets récurrents avec un outillage déjà configuré et prêt à partir. Même un travail nécessitant plusieurs outils peut rester configuré et stocké sur des rayonnages ou des chariots dans la caisse à outils jusqu'à ce que cet ensemble d'outils soit à nouveau nécessaire.

Lorsqu'un nouveau projet nécessite une configuration, une liste d'outils est assemblée au moins 48 heures à l'avance. Il est vital d'être prêt lorsque la machine CNC spécifiée est disponible pour lancer les pièces. Si pendant le processus de configuration on découvre qu'un outil spécifique n'est pas disponible, l'équipe outillage a trois options : substituer un outil de remplacement équivalent, acquérir un nouvel outil (rendant cette fenêtre de 48 heures encore plus importante), ou décaler le planning de production.

Les ateliers CNC expérimentés et établis ont de grandes caisses à outils qui rendent la recherche d'outils de substitution (généralement des plaquettes) plus probable.

Nos experts de la caisse à outils gèrent le stock de milliers d'outils et s'assurent que tout fonctionne sans accroc.

5. Établir un système de gestion d'outils

Avec des centaines d'outils utilisés activement, en attente de projets, ou stockés dans la caisse à outils, il est facile de comprendre pourquoi un système de gestion d'outils efficace est indispensable. En un clic, un membre de l'équipe peut voir combien d'un outil spécifique sont actuellement en cours d'exécution, en stock, en commande, en réaffûtage, en attente de démontage, et prêts à être inclus dans une configuration.

Les systèmes les plus complets vont au-delà de l'inventaire ; ils affichent les empreintes — exactement combien de pièces une mèche particulière a usinées pour un travail sur une machine. De plus, si une quantité d'outil tombe sous un minimum prédéfini, le système relance automatiquement la commande de cet outil.

Chez Stecker Machine, nous utilisons la plateforme Plex Smart Manufacturing, qui nous offre la visibilité nécessaire pour avoir un contrôle à 100 % sur tous les aspects de l'outillage.

Les outils d'usinage CNC pilotent une performance primée

En 2022, Stecker Machine a été reconnu comme un Top Shop par les éditeurs de Modern Machine Shop, ce qui incluait la participation à une table ronde au Salon International de la Technologie d'Usinage (IMTS).

Pour se qualifier, les ateliers devaient performer dans le top 20 % des scores dans quatre catégories : technologie, stratégie, ressources humaines, et pratiques de l'atelier & performance, la catégorie choisie par Stecker.

Matt Oswald, Responsable Marketing et Amélioration, explique l'importance de l'outillage dans cette catégorie. « La haute performance et des processus fluides nous démarquent dans l'esprit de nos clients », dit Matt. « Nos gens ne peuvent pas y parvenir sans des outils de coupe CNC fiables, ce qui inclut un système de gestion d'outils. La performance d'atelier haut de gamme repose sur un outillage adéquat. »

Nous aimerions partager quatre exemples concrets de solutions d'outillage uniques que nous avons développées chez Stecker Machine. Améliorations et partenariats en outillage CNC : Un guide pour résoudre des problèmes d'outillage spécifiques explique les meilleurs processus pour aborder des besoins spécifiques en outillage CNC. Cliquez ci-dessous pour obtenir votre exemplaire !

À propos de l'auteur

Dan veille à ce que les machines de Stecker Machine tournent vite. Il optimise les outils de coupe et les programmes pour une efficacité maximale, corrige tout problème de fabrication, et conçoit et sélectionne l'outillage avancé pour les nouveaux travaux et les améliorations de produits. Débutant sa carrière dans un atelier d'outillage et de matrices, Dan a rejoint SMC quand la fabrication CNC en était à ses débuts. Chez SMC, il a progressé d'Opérateur Machine à Ingénieur Amélioration Continue, implémentant des améliorations qui ont économisé environ 500 000 $ au cours des dernières années.