La tourelle de travail final réduit le temps de cycle

La procédure standard pour le travail de l'arbre dans l'atelier de travail de Grand Haven Steel Products (Grand Haven, Michigan) consistait historiquement à tourner doucement, à envoyer les pièces pour durcissement, puis à meuler jusqu'à la tolérance finale. Les applications de tournage n'étaient pas très exigeantes, car l'atelier ne devait généralement tenir que ± 0,002 pouce sur l'un de ses huit tours CNC et laisser la précision aux rectifieuses. Il y avait une grande opportunité d'augmenter l'efficacité, cependant, s'ils pouvaient tourner dur certaines des pièces. Ainsi, en 1997, la société a acheté un tour CNC Conquest T-51 (barre de 2 pouces, capacité de mandrin de 10 pouces) de Hardinge Inc. (Elmira, New York) principalement pour cette tâche. Selon le directeur de l'ingénierie de fabrication George Stahl, sur l'un des premiers travaux, l'atelier a pu effectuer une opération de rainurage critique sur un puits d'arbre de 40 Rc dans la tolérance requise de 0,0003 pouce.

En l'espace d'un an, l'atelier a vu la nécessité d'augmenter encore sa productivité et a acheté un deuxième Hardinge, un Conquest T-42 (barre de 1 5/8 pouce, capacité de mandrin de 8 pouces). Contrairement à la première machine, le T-42 était équipé d'une "tourelle à bélier", qui est une tourelle secondaire à six stations utilisée pour effectuer des opérations de travail final au centre. Le grand avantage de cette configuration de machine est qu'elle permet d'effectuer simultanément des opérations ID et OD avec, par exemple, la tourelle principale utilisée pour le tournage tandis que la seconde tourelle est utilisée pour le perçage ou le taraudage.

L'avantage le plus évident des opérations ID/OD simultanées est qu'elles peuvent réduire considérablement les temps de cycle. Dans un cas, par exemple, la pièce était un arbre à bride intégrale qui nécessitait un tournage extérieur plus un alésage nécessitant un perçage, un taraudage et un chanfreinage. Lorsque toutes ces opérations devaient être effectuées séquentiellement, le temps de cycle total pour le côté alésage de la pièce était de 70 secondes. Lorsque la pièce a été déplacée vers le T-42, cependant, et que les opérations ID et OD pouvaient être effectuées simultanément, le temps de cycle a été réduit à seulement 46 secondes. Cela a fait passer la production moyenne des 26 pièces par heure précédentes aux 48 pièces par heure actuelles.

Mais c'est la combinaison d'une structure de machine suffisamment rigide pour gérer le tournage dur et plus flexible pour gérer les opérations ID/OD, ainsi qu'un serrage efficace, qui fournit à Grand Haven les capacités de processus pour vraiment augmenter la productivité. Dans le cas de la pièce mentionnée ci-dessus, un diamètre critique sur une rainure est surveillé avec un contrôle de processus statistique. Avec une limite de contrôle supérieure de -0,00015 pouce de valeur nominale et une limite de contrôle inférieure de -0,00045 pouce, pour une bande passante totale de 0,0003 pouce, la fonction reste bien sous contrôle. Cette précision a permis à Grand Haven d'éliminer une opération de meulage ultérieure et donc de réduire considérablement le coût de fabrication de la pièce.

Le serrage a beaucoup à voir avec cette capacité. Comme dans de nombreux magasins, la première idée de Grand Haven est de contenir toutes les pièces, sauf les très petites, dans un mandrin à trois mors. Mais il existe d'autres options, a-t-il constaté, qui peuvent fournir de meilleurs résultats dans certaines circonstances. Par exemple, l'un des premiers travaux exécutés sur le T-42 nécessitait de maintenir une tolérance de diamètre de ± 0,0003 pouce, un faux-rond maximum de 0,0005 pouce d'avant en arrière et une finition de 32 rms sur des diamètres de clé en acier inoxydable trempé de la série 400.

La réalisation de ces fonctionnalités s'est toujours révélée difficile au début. L'examen a révélé que les pièces n'étaient pas stabilisées de manière constante dans le mandrin à trois mors. Sur une recommandation de Hardinge, un collet de longueur morte 16c a été remplacé par le mandrin à mâchoires. Cela a permis d'effectuer l'usinage beaucoup plus près de la face de la broche, ce qui a amélioré à la fois le faux-rond et la finition de surface. De plus, la pince a également permis à la pièce d'être exécutée à un régime plus élevé pour un usinage plus efficace. Enfin, le système de longueur morte a permis de contrôler beaucoup plus étroitement la longueur de la pièce.