Comment le tournage dur réduit le temps de rectification et améliore la précision

Pour certaines applications, le tournage dur peut fournir des tolérances et finitions de surface qui rendent la rectification inutile. Pour des travaux à tolérances extrêmement serrées, le tournage dur peut aussi servir d'opération de pré-finition efficace. Usiner une pièce durcie à quelques millièmes de pouce de la taille nette accélère la rectification en minimisant la quantité de matière qui doit être enlevée.

C'est précisément pourquoi l'usine de fabrication de Haas Automation à Oxnard, Californie, tourne maintenant dur ses arbres de broche de tour avant la rectification de finition. L'entreprise tourne dur une variété d'autres composants de machine à la taille finale et spécifications de finition de surface, mais c'est la première fois qu'elle utilise le tournage dur comme opération de pré-finition. Non seulement cela a rendu le meulage ID et OD plus rapide, mais cela a aussi éliminé une situation de meulage interrompu qui résultait de la distorsion de surface de l'arbre après traitement thermique.

Dilemme de distorsion

Le passage de l'entreprise à l'intégration du tournage dur dans son processus de fabrication d'arbres de broche a été déclenché par le problème de distorsion de surface. La distorsion imprévisible rendait difficile de localiser avec précision les diamètres intérieur et extérieur de l'arbre, ce qui signifiait que les opérations de rectification devaient être réglées pour le pire scénario (OD le plus grand, ID le plus petit) afin d'abattre d'abord les points hauts de matière. Non seulement cela augmentait le nombre de passes requises, mais cela créait aussi une condition de rectification interrompue, qui affectait négativement la durée de vie de la meule.

Haas équipe l'un de ses tours CNC SL-40L d'insets CBN (nitrure de bore cubique) pour tourner les arbres de broche au milieu de 50 HRC avant rectification. La machine fait une passe chacun pour les diamètres intérieur et extérieur avec jusqu'à 0,38 mm de profondeur de coupe. « Notre processus de tournage dur peut fournir des tolérances de diamètre de ±0,0076 mm, mais les exigences pour l'opération de pré-finition sur les arbres de broche ne sont pas aussi serrées », dit Don Teller, gestionnaire outillage chez Haas. La coupe amène les diamètres d'arbre à entre 0,076 et 0,127 mm de la taille de finition, ce qui réduit le temps de rectification de 50 % et prolonge la durée de vie de la meule.

L'entreprise n'utilise pas de coolant lors de l'usinage des arbres de broche. C'est parce que la profondeur de coupe relativement importante crée un copeau assez grand pour emporter la majorité de la chaleur générée par la coupe, ce qui est l'objectif dans le tournage dur. Quand on tourne dur des pièces avec des tolérances critiques à de très faibles profondeurs de coupe, cependant, l'entreprise inonde la zone de coupe avec du coolant. « Dans les cas où les profondeurs de coupe sont très faibles, le copeau manque de masse pour emporter la chaleur qu'un copeau plus grand ferait », dit M. Teller. « Parce que de la chaleur additionnelle est dirigée dans la pièce, nous utilisons un volume élevé de coolant pour maintenir la stabilité thermique et tenir les tolérances. »

De tels copeaux fins ont aussi une tendance à « laine d'acier » autour de la pointe d'outil, donc inonder la zone de coupe permet à suffisamment de coolant de passer à travers les copeaux et d'atteindre la pointe d'outil. « En tournage dur OD, il est aussi utile de livrer le coolant de directions opposées, si possible, au cas où un enroulement de copeau se produirait », dit M. Teller. « Le coolant haute pression est une autre alternative, mais vous devez être précis dans la direction du coolant vers la pointe d'outil. »