Grand avantage du multitâche

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On peut dire que l'équipement qui peut effectuer à la fois le fraisage et le tournage est plus précieux pour les ateliers qui usinent de grandes pièces que pour ceux qui fabriquent de plus petites. Les ateliers utilisant des machines multitâches pour produire des pièces de taille conventionnelle réalisent les avantages habituels d'un nombre réduit de configurations, d'une précision améliorée d'une fonctionnalité à l'autre et d'un WIP réduit. Cependant, le fait qu'une seule machine effectue la plupart, sinon la totalité, des opérations pour de très grandes pièces atténue également les tâches les plus ardues impliquées dans l'exécution de pièces massives sur plusieurs machines.

Magna Machine, située à Cincinnati, Ohio, est bien consciente de ces défis. L'atelier a débuté en 1947 en tant qu'atelier de réparation et d'entretien d'équipements industriels. Il effectue toujours ce travail 66 ans et une nouvelle installation de 125 000 pieds carrés plus tard. Mais au fur et à mesure de l'évolution de Magna Machine, elle s'est taillée une niche dans le traitement de pièces pesant jusqu'à 90 tonnes pour des industries telles que le plastique, l'exploitation minière, l'énergie, l'acier, la chimie et les machines-outils. Cette vaste expérience d'usinage à grande échelle a conduit l'atelier à reconnaître la valeur des machines multitâches, réalisant que leur potentiel de production est maximisé avec des pièces énormes.

Elliot Adams, vice-président des ventes et du développement commercial de Magna Machine, note diverses raisons pour lesquelles le multitâche est particulièrement précieux pour le type de travail effectué par cet atelier. Le plus notable est la réduction de la manipulation des pièces volumineuses dans l'atelier qui n'ont plus besoin d'être transférées sur plusieurs machines. Les configurations sont également souvent plus faciles, car les pièces peuvent être orientées de manière à ce que la gravité soit plus un ami qu'un ennemi. (Cela signifie également que les fixations sont plus robustes pour résister à des coupes plus lourdes.) Enfin, les délais de livraison aux clients peuvent être considérablement raccourcis. Les configurations pour les grandes pièces forgées, les pièces moulées et les soudures peuvent prendre un quart de travail entier ou plus, contre seulement quelques heures pour les pièces plus conventionnelles.

C'est pourquoi le président de la société, Scott Kramer, investit considérablement dans des équipements multitâches. Mais comme le souligne M. Kramer, la société sœur de Magna Machine, l'importateur de machines-outils United Precision Services (UPS), a certainement contribué à faciliter le passage au multitâche.

Avant le lancement d'UPS en 1999, Magna Machine était devenue un bon client d'Union, un constructeur allemand de grandes aléseuses et de centres d'usinage. Finalement, l'atelier a permis à Union d'amener des acheteurs potentiels de machines sur le site pour voir comment l'équipement fonctionnait dans un environnement d'atelier réel. L'atelier de Magna Machine a effectivement doublé en tant que centre technologique américain d'Union. Par conséquent, l'atelier a établi UPS en tant qu'importateur et fournisseur de services et de pièces de machines Union pour le marché nord-américain. Depuis, UPS s'est développé, ajoutant des gammes des constructeurs de machines-outils espagnols Bost, Ibarmia et Machine Tool Engineering (MTE). M. Kramer affirme que la relation étroite que Magna Machine a établie avec ces constructeurs a permis à l'atelier d'intégrer efficacement la gamme de plates-formes multitâches qu'il utilise actuellement à son avantage.

Multitâche dans le "Super Bay"

Magna Machine a déménagé à son emplacement actuel à Forest Park, une banlieue nord de Cincinnati, en 1985. Depuis lors, elle a agrandi ses installations à plusieurs reprises pour accueillir d'autres machines à grande échelle. L'ajout le plus récent est la "super baie", nommée de manière informelle, qui a été spécialement conçue pour abriter une poignée de très grosses machines multitâches. Achevée en janvier 2012, cette baie comprend deux grues de 40 tonnes qui offrent une capacité de levage de 160 000 livres lorsqu'elles sont combinées à un épandeur. Il a également une porte de 20 pieds sur 20 pieds que l'atelier envisage déjà d'élargir pour mieux accueillir des pièces plus grandes telles que le composant minier de 23 pieds de diamètre illustré à gauche.

Il existe actuellement trois plates-formes multitâches différentes dans cette baie :une aléseuse-fraiseuse horizontale avec une table rotative, un centre de tournage vertical avec un mouvement de table sur l'axe Y et un tournage/fraisage horizontal avec une tête sur l'axe B. Chacun offre des avantages particuliers en fonction de l'application, et avoir une variété d'options d'équipement est précieux car le travail qui passe par l'atelier change tout le temps. De plus, cela donne à Magna Machine la possibilité d'exécuter certaines pièces sur plus d'un type de machine.

La plus grande machine multitâche de l'atelier est son aléseuse horizontale Union PCR 160, installée sur une fondation remplie de 600 mètres de béton. L'enveloppe de travail XYZ de la machine mesure 590 par 236 par 59 pouces avec des voies hydrostatiques sur chacun de ces axes. De plus, il offre une course de broche sur l'axe W de 27,5 pouces. La machine de 80 chevaux est un modèle de type plancher, ce qui signifie que la colonne se déplace pendant les opérations de fraisage, et non la pièce. Plusieurs têtes remplaçables automatiquement sont disponibles pour s'adapter à une gamme d'opérations, y compris le tournage.

Les opérations de tournage, de surfaçage et d'alésage sont possibles grâce à l'ajout d'une table rotative Bost HT-120 installée à une extrémité de la course de l'axe X de la machine. Cette configuration met en évidence l'avantage de la relation étroite de l'atelier avec ses fournisseurs de machines-outils via UPS. La personnalisation atypique des machines est possible en combinant la technologie des différentes marques représentées par UPS.

La table rotative a une capacité de charge de 250 000 livres et peut effectuer des opérations de tournage à des vitesses aussi élevées que 20 tr/min. Un dispositif spécial Magna Machine développé pour la table de 157 par 157 pouces permet à la machine de tourner des diamètres aussi grands que 315 pouces. La partie minière de 23 pieds de diamètre mentionnée précédemment est un excellent candidat pour la production sur cette machine. Non seulement la fixation de cette pièce à plat sur la table rotative permet d'effectuer des opérations de tournage, de fraisage, de perçage et d'alésage en une seule configuration, mais cette orientation de la pièce est également beaucoup plus sûre que de la placer verticalement contre les genoux de la fraiseuse (bien que cela soit toujours une option). En utilisant la table rotative, cette pièce peut être usinée avec une tolérance de circularité OD de 0,001 pouce, une cylindricité de ± 0,002 pouce et une finition de surface de 32 micropouces Ra. De plus, plusieurs alésages pour douilles peuvent être usinés avec précision autour de la circonférence concentrique au diamètre extérieur à moins de 0,002 pouce, ce qui serait difficile à réaliser lors de l'exécution de travaux de tournage et d'alésage sur un tour et une fraiseuse séparés.

Plate-forme de rotation verticale

Le centre de tournage vertical multitâche de Magna Machine est un Bost VTL 60 CY. Cette machine a une table rotative de 137 chevaux et peut tourner des pièces aussi hautes que 142 pouces ayant des diamètres allant jusqu'à 240 pouces. La table offre jusqu'à 104 tr/min pour les opérations de tournage. Comme l'Union PCR 160, la machine est dotée de têtes automatiquement interchangeables pour permettre à la fois les opérations de tournage et de fraisage supérieur et latéral. C'est une option plus efficace pour les pièces qui seraient normalement tournées sur un tour vertical, puis fraisées sur une aléseuse horizontale.

Une caractéristique distinctive de cette machine est sa course de table sur l'axe Y, ce qui est rare pour la plupart des tours verticaux avec outillage entraîné. Les tours verticaux conventionnels avec outillage entraîné peuvent effectuer des opérations de fraisage sur le dessus des pièces via la rotation de la table. Cependant, l'axe Y de la machine Bost utilisé en conjonction avec une tête de fraisage latéral permet également des opérations de fraisage, y compris le contournage, le long des côtés des pièces. La course de l'axe Y donne à la machine une enveloppe X-Y de 20 x 13 pieds pour un tel travail.

Plate-forme tournante horizontale

La troisième et dernière machine multitâche de Magna Machine est son tournage/fraisage horizontal Bost T4F. Le T4F peut effectuer des opérations de tournage, de fraisage et d'alésage pour de grandes pièces, offrant une rotation de 80 pouces et une distance de 354 pouces entre les centres. Il est doté d'une tête d'axe B de 50 chevaux qui peut être positionnée dans des positions infinies sur ± 90 degrés de rotation. Cette tête est desservie par un changeur d'outils automatique à 60 positions.

Le T4F a été conçu à l'origine pour tourner et fraiser des vilebrequins à partir d'un stock solide. En synchronisant le mouvement linéaire de la tête de l'axe B en X avec l'axe C de la broche principale, un outil de fraisage peut suivre la rotation excentrique d'un maneton de vilebrequin autour de l'axe de la broche. Une tolérance de diamètre de ± 0,0005 pouce sur les broches est possible. Magna Machine produit généralement des vilebrequins, mais elle a également vu le potentiel de cette machine pour produire d'autres pièces, telles que des tuyaux et des mandrins expansibles.

Bien que la tête de l'axe B puisse être utilisée pour les travaux de tournage, le tournage grossier est généralement effectué à l'aide de la lame "guillotine" de la machine avec l'interface d'outil Capto C6. Cette lame haute et robuste est conçue pour résister aux forces de coupe vers le bas pendant le tournage, permettant à la machine d'effectuer des coupes plus lourdes pour maximiser les taux d'enlèvement de matière.

Craig Lewis est le programmeur principal de cette machine et des autres machines multitâches de la super baie. Bien qu'il soit essentiellement un « meunier » avec 20 ans d'expérience dans un atelier d'outillage et de matrices, M. Lewis dit que la courbe d'apprentissage pour le T4F n'était pas raide. À certains égards, la machine agit plus comme une fraiseuse à cinq axes que comme un centre de tournage, note-t-il. Cela a aidé, cependant, que Bost ait envoyé un de ses programmeurs à l'atelier après l'installation de la machine pour fournir quatre mois de formation. De plus, Sandvik, le principal fabricant d'outillage pour cette machine, est également venu sur place pour proposer des cours de formation en tournage/fraisage.

Pour accélérer les configurations, un palpeur à déclenchement par contact Renishaw RMP 60 est utilisé pour localiser les diamètres, les faces, etc. M. Lewis estime que les configurations peuvent être effectuées 50 % plus rapidement à l'aide de la sonde, en particulier pour les travaux complexes. Dans certains cas, la sonde est utilisée pour l'inspection en cours de fabrication, bien que l'atelier utilise principalement un laser de poursuite Faro Vantage pour mesurer de grandes pièces dans l'atelier.

Nouveauté

La prochaine machine multitâche à installer dans la super baie sera un tournage/fraisage vertical Ibarmia THC-1600 5x. Cette machine offre une rotation de 98 pouces et peut effectuer un fraisage à cinq axes dans une zone de travail de 59 par 79 pouces. Il est capable de changer automatiquement les outils de fraisage et de tournage et possède une fonction spéciale de "blocage" dans sa tête pour permettre des opérations de tournage lourdes. Bien que le marché européen soit familier avec cette plate-forme de machines multitâches, il s'agit de la première du genre d'Ibarmia à être installée aux États-Unis. Cela donnera à Magna Machine une option de production supplémentaire alors que l'atelier continue d'adopter des équipements multitâches à grande échelle, devenant ainsi plus réactifs et précieux pour ses clients en cours de route.