Le bon outil (machine) pour le bon travail

L'un des premiers indices que Precision Plus est différent des autres ateliers d'usinage était un léger cliquetis. Le son émane de plus d'une douzaine de tours de type suisse entraînés mécaniquement au centre de l'atelier. Alignées en rangées soignées et desservies par des ravitailleurs de barres manifestement plus récents, ces machines coupent à découvert, sans les enceintes antibruit qui caractérisent les machines CNC de l'atelier. Un examen plus approfondi révèle une demi-douzaine d'outils plongeant simultanément dans et hors de la pièce pendant que les cames tournent.

Ici, Mike Reader se tient à côté d'un Miyano Tour CNC bibroche BNX. Mike est responsable du programme d'apprentissage de l'atelier, qui forme les nouveaux employés à l'utilisation des machines à vis de type suisse. Crédit photo :Précision Plus

Certaines de ces machines produisaient déjà des pièces depuis des années au moment où la société a déménagé à son emplacement actuel à Elkhorn, Wisconsin en 2000. Sous la direction du président de la société Mike J. Reader, la société a depuis ajouté divers équipements CNC plus récents, y compris Tours bibroches Miyano ABX et BNX ainsi que plusieurs tours CNC de type suisse Star et Tsugami. Et pourtant, Precision Plus s'appuie toujours fortement sur un équipement qui fonctionne à peu près de la même manière que lorsque le père de Reader, Phil, a acheté l'entreprise pour la première fois en 1988, c'est-à-dire en utilisant des cames physiques plutôt que des CNC pour espacer le timing et la profondeur. de coupes. Pourquoi ?

C'était ma première question à Michael P. Reader, vice-président de l'ingénierie (et fils de Mike Reader). Sa réponse était simple :"Les machines à cames, lorsqu'elles peuvent être utilisées, sont moins chères à exploiter", dit-il.

Choisir des caméras plutôt que CAM

Petites pièces de précision, telles que cette vis pour hautbois et bassons, sont idéales pour les machines à cames. La rainure est coupée par une lame de scie fixée à l'accessoire de prélèvement. Crédit photo :Précision Plus

« Pour les petites pièces cylindriques avec des volumes annuels plus élevés, les machines à cames suisses sont très économiques », déclare Reader. Le parc de tours de type suisse à entraînement mécanique de Tornos a des coûts électriques inférieurs et, surtout, peut souvent couper des pièces beaucoup plus rapidement.

Ce dernier facteur pourrait surprendre certains, car une machine-outil commandée par ordinateur ne devrait avoir aucun problème à rivaliser avec une machine qui n'a absolument aucune puissance de calcul. Cependant, les machines à cames peuvent utiliser plusieurs outils de coupe à la fois, avec très peu de déplacements. "Tous les outils sont au repos à moins de deux pouces de la pièce", dit Reader, désignant un demi-cercle d'outils de coupe coupant frénétiquement un percuteur dans une barre mince. "Cela le rend beaucoup plus rapide qu'une CNC."

Cinq outils de coupe entourent la pièce sur cette came à entraînement par vis de type suisse. Pendant que l'arbre à cames tourne, les différents outils de coupe effectuent leurs opérations et coupent une pièce finie une fois par rotation de l'arbre. Le positionnement rapproché des outils de coupe par rapport à la pièce en fait une excellente option pour produire rapidement des pièces avec seulement quelques caractéristiques. Crédit photo :Précision Plus

À quel point cela pourrait-il être plus rapide ? «Nous avons une pièce qui prendrait huit secondes par pièce sur une CNC suisse», explique Reader. "Sur la machine à cames, cela prend trois secondes." Plus que doubler la vitesse de production est une différence majeure, en particulier lorsqu'il s'agit de volumes élevés. "Si nous devions utiliser une CNC sur cette pièce", dit-il, "nous n'atteindrions même pas le seuil de rentabilité."

Mais quand les machines CNC sont-elles préférables ?

Précision et tolérance sur la CNC

Un autre avantage des machines Tornos à cames ? Les visuels. «Les machines à cames suisses sont facilement accessibles, vous pouvez donc voir ce qui se passe», explique Reader. Cela les rend parfaits pour le programme d'apprentissage de l'entreprise, que Reader attribue à la fourniture d'une main-d'œuvre. Crédit photo :Précision Plus

"Cela dépend vraiment des besoins de la pièce", déclare Reader. "Certaines pièces nécessitent une précision accrue, ce qu'une CNC suisse fournit." Prenons l'exemple d'un composant dentaire produit par l'établissement. À une extrémité, le diamètre n'a que 0,01 pouce d'épaisseur et son rapport longueur / diamètre est assez élevé. Il nécessite donc un support supplémentaire pour éliminer les vibrations et éviter de casser le composant dans la machine. Ces caractéristiques de la pièce rendent la CNC nécessaire, car elle est capable d'une plus grande précision et d'une plus grande rigidité. De plus, la rugosité de la surface doit être presque sans défaut, car une légère imperfection peut être catastrophique. "Nous devons nous assurer que nous atteignons exactement la tolérance", déclare Reader. "Si ce composant dentaire présentait des imperfections de surface, cela pourrait entraîner la propagation de fissures et une défaillance pendant l'utilisation."

Je pense que quiconque s'est assis dans un fauteuil de dentiste est reconnaissant de la précision accrue de la machine CNC.

Ce composant dentaire doit respecter des tolérances rigoureuses et a un rapport longueur/diamètre important, obligeant à utiliser un tour à commande numérique de type suisse plutôt qu'un tour à cames. Crédit photo :Précision Plus

Des facteurs autres que la tolérance peuvent jouer dans le choix d'utiliser les machines CNC. Pour commencer, ils peuvent traiter des pièces plus grandes - 12, 20 ou 32 millimètres, selon la machine. De plus, des pièces comme le composant dentaire nécessitent un liquide de refroidissement à haute pression, ce qui n'est pas possible dans les tours suisses à cames. Le liquide de refroidissement peut également être un facteur majeur pour les matériaux qui génèrent des copeaux filandreux ou collants, ainsi que pour les composants de soupape avec des rainures de joint torique qui nécessitent une pression élevée pour éliminer les copeaux.

Enfin, les tours à poupée fixe fonctionnent avec des pièces plus grandes et plus complexes jusqu'à 2,5 pouces de diamètre. "Généralement, lorsque nous avons beaucoup d'enlèvement de matière ou un degré de complexité plus élevé, nous allons utiliser notre plate-forme Miyano", déclare Reader. Le Miyano ABX est utilisé pour un usinage agressif et précis, en partie grâce aux mandrins à commande hydraulique et à la conception robuste de la machine offerte par la plate-forme. Une pièce utilisée dans la production de semi-conducteurs implique une grande quantité d'enlèvement de matière ID, de perçage décentré, de filetage et de tournage OD sur de l'acier inoxydable à haute résistance et à haut rendement. Sur un tour bibroche à trois tourelles, la pièce peut être entièrement usinée en une seule opération à un tarif très compétitif.

Utilisée dans la fabrication de semi-conducteurs, cette pièce est meilleure adapté au tour traditionnel. Cela implique de multiples opérations de perçage décentré, un enlèvement de matière lourde et plusieurs caractéristiques extérieures, le tout dans un alliage d'acier inoxydable difficile à usiner. Crédit photo :Précision Plus

L'autre tour – le Miyano BNX – est principalement là pour son efficacité. "Le BNX offre des taux de production plus rapides que l'ABX tout en permettant également des décalages à la cinquième décimale", déclare Reader. Precision Plus usine des composants de plus ou moins 1 dix millième de pouce sur le tournage OD, et un total de 3 dix millièmes sur les alésages ID. Lorsqu'il n'a pas besoin d'être aussi précis, il est capable d'usiner simultanément sur la broche principale et la contre-broche avec la tourelle unique, ce qui augmente le débit sur de nombreuses pièces. Les deux plates-formes sont équipées de systèmes de serrage à changement rapide de Hainbuch pour améliorer le temps de configuration et la concentricité des pièces d'une broche à l'autre.

Comme pour beaucoup de choses dans l'usinage, tout dépend vraiment de la pièce. « En général, plus la pièce est grande et complexe, plus elle est susceptible d'aller sur les tours à poupée fixe », explique Reader. «Les petites pièces cylindriques avec des tolérances extrêmement serrées ou qui nécessitent un arrosage à haute pression vont sur les machines CNC suisses. Mais si nous pouvons le faire sur les machines de FAO suisses, il sera probablement plus rapide et tout aussi précis d'y être produit. »