Utilisation du tournage dur pour réduire le temps de meulage

Pour certaines applications, le tournage dur peut offrir des tolérances et des états de surface qui rendent le meulage inutile. Pour les travaux à tolérances extrêmement serrées, le tournage dur peut également servir d'opération de préfinition efficace. L'usinage d'une pièce trempée à quelques milliers de pouces de forme nette accélère le meulage en minimisant la quantité de matière à enlever.

C'est précisément la raison pour laquelle l'usine de fabrication de Haas Automation à Oxnard, en Californie, effectue maintenant un tournage dur des arbres de ses broches de tour avant le meulage de finition. L'entreprise tourne dur une variété d'autres composants de la machine selon les spécifications finales de taille et 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 également éliminé une situation de meulage interrompu qui résultait de la distorsion de la surface de l'arbre après le traitement thermique.

Dilemme de la distorsion

La décision de l'entreprise d'intégrer le tournage dur dans son processus de fabrication d'arbres de broche a été stimulée par le problème de distorsion de surface. La distorsion imprévisible rendait difficile la localisation précise des diamètres intérieur et extérieur de l'arbre, ce qui signifiait que les opérations de meulage devaient être configurées pour le pire scénario (le plus grand diamètre extérieur, le plus petit diamètre intérieur) afin d'abord d'abattre les points hauts du matériau. Non seulement cela a augmenté le nombre de passes nécessaires, mais cela a également créé une condition de meulage interrompu, ce qui a nui à la durée de vie de la meule.

Haas stocke l'un de ses tours CNC SL-40L avec des inserts en nitrure de bore cubique (CBN) pour tourner les arbres de broche Rc du milieu des années 50 avant le meulage. La machine prend un passage chacun pour les diamètres intérieur et extérieur avec une profondeur de coupe allant jusqu'à 0,015 pouce. "Notre processus de tournage dur peut fournir des tolérances de diamètre de ±0,0003 pouce, mais les exigences pour l'opération de pré-finition sur les arbres de broche ne sont pas aussi strictes", déclare Don Teller, responsable de l'outillage chez Haas. La coupe amène les diamètres d'arbre entre 0,003 et 0,005 pouce de taille de finition, ce qui réduit le temps de meulage de 50 % et prolonge la durée de vie de la meule.

L'entreprise n'utilise pas de liquide de refroidissement lors de l'usinage des arbres de broche. En effet, la profondeur de coupe relativement profonde (DOC) crée un copeau suffisamment grand pour évacuer la majorité de la chaleur générée par la coupe, ce qui est l'objectif du tournage dur. Cependant, lors du tournage dur de pièces avec des tolérances critiques à de très petits COD, l'entreprise inonde la zone de coupe de liquide de refroidissement. "Dans les cas où les profondeurs de coupe sont très petites, le copeau n'a pas la masse nécessaire pour évacuer la chaleur qu'un copeau plus gros ferait", explique M. Teller. "Parce que la chaleur supplémentaire est dirigée vers la pièce, nous utilisons un volume élevé de liquide de refroidissement pour maintenir la stabilité thermique et respecter les tolérances."

Ces copeaux fins ont également tendance à former de la "laine d'acier" autour de la pointe de l'outil, de sorte que l'inondation de la zone de coupe permet à suffisamment de liquide de refroidissement de passer à travers les copeaux et d'atteindre la pointe de l'outil. "Lors du tournage dur OD, il est également utile de fournir le liquide de refroidissement dans des directions opposées, si possible, au cas où un enroulement de copeaux se produirait", explique M. Teller. "Le liquide de refroidissement haute pression est une autre alternative, mais vous devez être précis en dirigeant le liquide de refroidissement vers la pointe de l'outil."