Fabrication innovante réduit le temps d'usinage de 60 % avec une machine CNC unifiée

Innovative Manufacturing passait dix minutes par pièce à usiner des carters de différentiel en fonte pour voiturettes de golf, mais maintenant le temps total d'usinage est descendu à trois minutes 45 secondes. Selon le propriétaire et président Rob Sander, le bond de productivité est venu quand l'entreprise a consolidé tournage, fraisage, perçage et alésage dans un seul outil machine. La recherche de M. Sander pour un centre de tournage haute efficacité l'a amené à considérer une variété de tours CNC mono et multibroches, puis l'a mené à l'IMTS, où il a vu sa première démonstration du centre de tournage CNC multi-usages Nighthawk (MPC) (GBI Cincinnati, Cincinnati, Ohio).

Innovative a acheté deux Nighthawk MPC, dit M. Sander, pour deux caractéristiques particulières de la machine : une tourelle porte-outils à 12 stations incluant des outils fixes et « vivants », à la fois parallèles et perpendiculaires à la broche ; plus, un changeur de pièces automatique à deux positions (AWC) incorporant deux mandrins ou montages. Un mandrin est chargé et déchargé en toute sécurité depuis une position verticale hors de la chambre d'usinage, tandis que le second mandrin — à l'intérieur de la chambre — est engagé dans un processus d'usinage horizontal.

À cause de cette dernière caractéristique, M. Sander note, la réduction de 62 % du temps de coupe sous-estime en fait le gain de productivité d'Innovative.

« Nous avions une opération à trois réglages avant les Nighthawks », dit-il. « Il y avait deux réglages sur un tour et un sur un montage pivotant sur un centre d'usinage, tous trois nécessitant que la broche soit inactive jusqu'à ce que la pièce soit prête. Maintenant, les Nighthawks non seulement réduisent le nombre de réglages à deux, ils nous permettent aussi de préparer la pièce suivante entièrement pendant que la pièce en cours est en travail. En résultat, notre gain de productivité est en fait bien plus grand que ce que la réduction du temps de cycle suggérerait. »

Excepté pour la maintenance et le remplacement d'outils, l'usinage est maintenant continu. Dans la plupart des cas, dit M. Sander, le seul délai entre cycles consécutifs consiste en six secondes nécessaires pour que le changeur de pièces échange les deux mandrins.

M. Sander fait tourner les Nighthawk MPC 24h/24, les entretenant avec un robot partagé qui permet à un seul opérateur de superviser les deux machines simultanément. En moins de temps que ne requiert l'un des deux cycles d'usinage de carters de différentiel, le robot décharge la pièce précédente du mandrin inactif, et soit l'inverse pour l'étape suivante du processus, soit charge une nouvelle pièce en utilisant un trou de repérage dans la flasque pour la positionner dans la prise du mandrin motorisé.

La ligne de partage pour les deux cycles d'usinage de la pièce est une flasque de 135 mm de diamètre. Au premier cycle, le Nighthawk tourne la flasque, ainsi que l'alésage central de la pièce, puis arrête la broche principale tout en mettant sous tension la broche d'outil vivant. Comme un petit centre d'usinage horizontal, le Nighthawk fraise alors en face les surfaces pour quatre trous, et perce les trous eux-mêmes.

Au second cycle, la machine tourne les autres faces de la flasque et de l'alésage, puis perce et alése un seul trou transversal en utilisant des outils motorisés orientés perpendiculairement à l'axe du mandrin.

M. Sander dit que c'était la combinaison de productivité pièce unique et flexibilité pièce-à-pièce qui l'a convaincu de choisir le Nighthawk.

« Les carters de différentiel étaient au premier plan dans mon esprit, parce que j'avais besoin de faire descendre mon temps de cycle pour ceux-ci le plus bas possible », dit-il. « Pourtant, j'ai d'autres clients aussi, beaucoup de qui passent leurs commandes sur une base JIT. Donc, j'avais besoin d'une machine qui fournirait non seulement un usinage rapide, mais aussi un changement rapide. Le Nighthawk répondait aux deux exigences. » Roger Stebelton est d'accord. Un machiniste d'Innovative de longue date responsable de presque toute la programmation du Nighthawk, M. Stebelton rapporte qu'il peut complètement changer un Nighthawk pour un nouveau travail en juste sous trois heures. C'est la même quantité de temps nécessaire pour changer un des tours CNC conventionnels d'Innovative, mais pour M. Stebelton, cela représente une économie significative.

Il explique : « Contrairement au tour CNC, le Nighthawk MPC effectue généralement tout l'usinage nécessaire pour une pièce. Le tour, d'autre part, est généralement seulement une étape dans le processus total d'usinage — signifiant que je n'aurais pas juste le tour à changer, mais probablement un centre d'usinage aussi, ajoutant des heures au processus total. »

La zone de travail de 275 × 254 mm du Nighthawk accommode la plupart des pièces qu'Innovative usine typiquement. Entre les lots de carters de différentiel, les Nighthawks ont été utilisés sur environ 20 autres pièces — incluant un carter de moteur en aluminium, qu'Innovative usine en lots d'environ 1000 par mois.

Selon M. Sander, non seulement l'usinage du carter de moteur emploie les 12 positions d'outils du Nighthawk, il profite aussi de la précision de la machine, tenant l'alésage critique de la pièce à une tolérance totale de 0,0127 mm.

« C'est une nouvelle pièce pour nous, une que nous n'aurions jamais pu produire compétitivement sans les Nighthawks », dit-il. « En tournant, puis fraisage de bout et perçage dans les directions X et Z, tout sur une machine, nous avons pu faire descendre le temps de cycle total à moins de cinq minutes. » MMS