Techniques de taillage d'engrenages de précision sur centres de tournage : Stock Drive Products

Stock Drive Products (SDP) est un fabricant au modèle d'affaires que tout observateur extérieur pourrait considérer comme difficile. L'entreprise fabrique des produits simples et standards en grandes quantités dans un pays à salaires élevés — les États-Unis. En fait, SDP est situé dans une région à salaires élevés de ce pays : la zone métropolitaine de New York.

Bob Gaulrapp, contremaître de l'usine d'usinage de New Hyde Park (New York), est franc : « Nous sommes en concurrence avec les Chinois. » Pourtant, l'atelier gagne. Le fournisseur new-yorkais de composants d'entraînement parvient à concurrencer sur le prix les fournisseurs étrangers des mêmes produits, en grande partie grâce à un engagement agressif envers les centres de tournage avec capacité d'outillage tournant pour fraisage et perçage. L'atelier utilise ces machines pour effectuer la plupart ou la totalité de l'usinage d'une pièce en une seule mise en place. Mais consolider ainsi n'est que le début.

Deux principes vitaux

Pour extraire encore plus du coût de main-d'œuvre potentiel de chaque pièce, l'usine s'engage sur deux principes :

1. Éviter la programmation par macros. Pas de FAO. Les programmes sont construits à partir de macros couvrant chaque variation de pièce anticipée. Longs à créer, ils ont prouvé leur efficacité en permettant à SDP de lancer de nouveaux designs ou modifications avec zéro temps de programmation. L'opérateur entre simplement les variables au CNC, et les macros assurent l'usinage correct.
2. Surmonter les postes d'outils limités par accessoires. L'autre façon d'exploiter pleinement les centres de tournage est de les équiper de tous les outils possibles. L'atelier utilise des machines Mori Seiki avec suffisamment de postes pour n'importe quelle référence. Mais il insiste pour avoir assez d'outils pour toutes les références — toutes les pièces appropriées à la machine. Il utilise donc des accessoires MD Tooling permettant à un seul poste de tourelle de tenir plusieurs outils. Une tourelle de 12 postes peut facilement être équipée de plus de 36 outils. Résultat : pas de main-d'œuvre pour changement d'outils à chaque changement de référence. Le travail nécessaire pour envoyer la pièce en processus suivant est aussi réduit grâce à un accessoire spécialisé permettant maintenant aux tours SDP de faire du taillage d'engrenages.

La vision macro

M. Gaulrapp a consacré une attention considérable à l'efficacité des centres de tournage à outillage tournant. Il a milité pour ce type d'équipement, cette marque et ce style. L'atelier réalise la promesse de productivité mono-setup en partie parce que, comme dit Gaulrapp, « j'aurais de l'œuf sur le visage si ce n'était pas le cas. »

Les 11 Mori Seiki (NL2000, NL1500Y) produisent poulies, engrenages et autres produits standards du catalogue SDP (épais comme un annuaire). Gaulrapp a écrit les programmes macro sur 2 ans, couvrant toutes les variations des pièces standards. Aujourd'hui, pour une nouvelle référence ou une existante, l'opérateur entre juste les données. Dimensions des fonctions, mais aussi variables macro indiquant présence/absence d'une fonction (ex: 1 si poulie a moyeu, 0 sinon). La plupart des nouveaux designs sont décrits complètement par entrée numérique.

Les macros assignent même les mouvements d'usinage aux bons postes d'outils. Les machines étant équipées différemment, le même programme sur deux machines différentes peut produire des trajectoires X-Z radicalement différentes, car les macros trouvent les outils nécessaires à différents endroits sur les accessoires de tourelle.

L'outillage de chaque centre reflète l'engagement pour la production mono-setup. Un accessoire peut faire tourner deux outils entraînés depuis un poste rotatif. Un autre permet une batterie de forets différents depuis un seul poste. « Si on rencontre une géométrie qui nous empêche d'usiner avec ce qu'on a, on achète un accessoire qui le permet », dit Gaulrapp. L'atelier refuse d'envisager tout centre de tournage à l'achat s'il n'accommode pas les accessoires dont SDP dépend.

Tailler les dents : l'accessoire de taillage

L'accessoire de taillage a étendu la conception de l'usinage mono-setup. Le taillage n'était jamais vu comme une opération combinable avec tournage, fraisage, perçage. Historiquement, même pas dans le même bâtiment chez SDP : le département taillage occupe un autre bâtiment, et New Hyde Park y envoie le travail. Mais maintenant, le taillage sur centres de tournage est devenu routine.

« Tailler » génère les dents d'engrenage avec un outil spécial : la fraise-mère (hob). Sur un centre de tournage, le tour nécessite une option polygone au CNC. Pour certaines formes, il faut aussi le mouvement d'axe Y. SDP avait les deux quand il a vu l'accessoire chez MD Tooling. L'atelier a essayé, trouvé l'option si simple que ce moyen de tailler est devenu une habitude.

Une macro de taillage incluse dans de nombreux programmes comprend non seulement le taillage, mais aussi l'avance de la pièce par l'alimentation en barres pour dégagement, le tournage au OD requis avant taillage, et l'ébavurage après pour soulager le bord de sortie. Maintenant, un lot donné peut subir le taillage soit au département taillage, soit sur un tour, selon la planification et l'urgence. Si la capacité est dispo, « c'est la voie à suivre », dit Gaulrapp. Tailler sur les tours est moins cher et plus rapide que l'équipement dédié — même si cela brise la règle d'éviter le changement d'outils entre travaux.

Une autre voie

Ce travail brise la règle car les tourelles sont si chargées qu'on n'a pas trouvé place pour plus d'un accessoire de taillage par machine. Un seul hob peut être en place à la fois, nécessitant le changement de hob entre pièces d'engrenage différentes. Pourtant, tailler ainsi peut être dramatiquement efficace : 35-40 secondes par pièce vs une semaine de délai si envoyé au département taillage. Les pièces envoyées doivent être manipulées avant/après transport, et finissent en file d'attente. Ces causes de délai ajoutent du coût.

Mais le travail qui s'aligne encore aux machines de taillage dédiées témoigne de leur valeur. Le taillage sur tour ne peut remplacer l'approche traditionnelle pour SDP — pas seulement parce qu'ils usinent trop d'engrenages, mais aussi parce que les centres de tournage sont nécessaires pour trop d'autres choses. Le taillage nouvelle voie fournit une alternative : quand capacité dispo et besoin de vitesse, certains lots suivent un autre chemin — permettant à ce fabricant innovant de gagner encore plus d'économies de main-d'œuvre que ce qu'il a déjà atteint avec ses tours mono-setup productifs.