Bibliothèques d'outils et simulations en logiciel FAO : réduire rapidement les temps de cycle production

Schupan & Sons Inc. est une entreprise familiale de recyclage de métaux qui fabrique aussi des produits en interne dans son atelier de 13 000 m² à Kalamazoo, Schupan Aluminum. Au cours des 10 dernières années, Schupan est passé de 60 à 325 employés.

« Notre activité de fabrication à valeur ajoutée mène la danse pour une activité de distribution, en découpant de grands blanks et en les expédiant, ou en découpant des pièces pour différents ateliers d'usinage », explique Kevin Roschek, directeur de la fabrication chez Schupan Aluminum. La majorité du travail est de l'usinage CNC, et en cinq ans l'atelier a ajouté 27 machines CNC à ses 10 initiales pour suivre la demande. L'un des plus grands groupes de clients de Schupan produit du mobilier, souvent du mobilier de bureau ou du mobilier d'extérieur haut de gamme, Schupan créant les additifs électroniques internes complexes. L'atelier a aussi des clients dans les secteurs médical, automobile, naval et agroalimentaire.

Réduire les temps de cycle avec la CAO/FAO

En grandissant, Schupan a conclu que réduire les temps de cycle était le meilleur moyen de rendre la production plus efficace.

« Le bridage, historiquement, a été un énorme problème pour nous », dit Joseph Proxmire, ingénieur fabrication principal chez Schupan Aluminum. « Nous avions beaucoup de pièces qui nécessitaient certainement trois ou quatre opérations, et nous devions concevoir des solutions sur mesure pour les faire en une seule opération. »

En réponse à ce problème, Schupan a commencé à utiliser l'usinage 4 et 5 axes pour charger plusieurs pièces et usiner plusieurs faces à la fois. Pour garantir un usinage rapide et propre, l'atelier utilise le logiciel CAO/FAO, spécifiquement Mastercam. Les trajectoires multiaxes du logiciel donnent à l'atelier un contrôle total sur le motif de coupe, le contrôle de l'axe d'outil et l'évitement de collision.

Proxmire a été une voix cruciale dans la décision de Schupan sur quel logiciel utiliser pour étendre ses capacités. Il fait confiance à Mastercam grâce à son expérience passée, et dit : « Il est constamment mis à jour, et les développeurs font toujours avancer le logiciel. Les autres logiciels FAO qu'on a utilisés avant n'ont pas assez de données pour rester à jour. »

Résoudre des trajectoires d'outils complexes

L'un des projets les plus difficiles de Schupan était de produire plusieurs carters en aluminium complexes différents. Ce sont des composants intérieurs de mobilier pour un avion et, au départ, présentaient des géométries intimidantes.

« Nous avions besoin de capacités 5 axes avancées pour le poche profond, le maintien de petits outils, et l'utilisation de porte-outils allongés », dit Proxmire. « Nous avons obtenu de très bonnes finitions grâce à ces trajectoires. Nous avons utilisé les trajectoires Multiaxis Flow et Multiaxis Curve pour usiner des caractéristiques qui auraient été beaucoup plus difficiles en usinage 3 ou 4 axes. »

Les fonctions 5 axes de Mastercam ont permis à Schupan de compléter le positionnement d'outil compliqué en une fraction du temps qu'aurait nécessité l'atelier sans lui. Pendant le projet, Schupan a contacté son revendeur Mastercam certifié, Axsys CAD/CAM Solutions Inc., pour de l'aide sur le post-traitement. Au lieu de simplement guider l'équipe Schupan à travers le post, le représentant commercial Mike Stevens a développé tout le code pour eux. Entre le support d'Axsys et les fonctions multiaxes avancées, les employés de Schupan ont trouvé que le stress et la difficulté entourant le projet de carters étaient quasi éliminés.

Proxmire et ses programmeurs appellent Axsys chaque fois qu'ils ont des questions ou besoin d'aide pour dépanner ou optimiser leur processus d'usinage, Stevens fournissant les informations par téléphone ou en personne. Axsys propose aussi une formation continue pour les utilisateurs Mastercam locaux, et contacte fréquemment des entreprises comme Schupan pour expliquer les dernières fonctionnalités du logiciel.

Exploiter les bibliothèques et simulations

L'une de ces fonctionnalités est le Gestionnaire d'Outils du logiciel. Avec lui, les utilisateurs peuvent importer des bibliothèques d'outils de fabricants comme Sandvik Coromant, optimiser les trajectoires pour chaque outil et ensuite extrapoler les informations.

« La capacité de créer une trajectoire de coupe et de la transférer à plusieurs emplacements est énorme », dit Proxmire. « Je l'utilise pour programmer une pièce et la transformer ensuite pour 10 pièces différentes. Ce logiciel est très bon pour ça, autant pour les approches et plans de dégagement que pour l'affinage de la trajectoire de coupe pour la rendre aussi rapide que possible. Nous avons d'anciennes bibliothèques d'outils et de porte-outils pour tous nos porte-outils à serrage par rétraction et CAT 40. Ça facilite beaucoup la simulation. »

Quand Proxmire simule ses pièces, il utilise les fonctions Vérification et Relecture (Backplot) dans le logiciel. Vérification et Relecture affichent toutes les deux à l'écran toutes les portions du processus d'usinage, que les utilisateurs peuvent enregistrer si nécessaire. Ces fonctions détectent les collisions et erreurs avant que la matière première ne touche jamais la machine, permettant aux opérateurs de travailler sur les projets plus vite et avec plus de confiance.

Améliorations dynamiques

Après avoir simulé chaque pièce pour vérifier les problèmes, l'objectif de Proxmire revient à nouveau sur la réduction des temps de cycle. La technologie Dynamic Motion de Mastercam est un programme dans le logiciel qui surveille en continu la matière pendant l'usinage et modifie le mouvement d'outil en réponse. Cette adaptation au mouvement de la matière signifie que les opérateurs peuvent faire tourner les machines à leurs régimes les plus élevés sans mettre en danger leur matière ou leurs outils de coupe.

« L'outil dure bien plus longtemps maintenant, surtout quand on usine des matériaux plus durs comme l'acier à outils », dit Proxmire. « Nous avons constaté que le Fraisage Dynamique nous donne une meilleure durée de vie d'outil et définitivement des taux d'enlèvement de matière plus élevés. » Il estime que lors de l'usinage d'acier, Dynamic a rendu les temps de cycle jusqu'à trois fois plus courts.