L'expertise de Mill-Turn améliore l'usinage de précision des micro-engrenages

Amorphology, une entreprise dérivée de la NASA, est un leader dans l'application de matériaux et de technologies de fabrication avancés pour l'amélioration des micro-engrenages non lubrifiés pour la robotique et d'autres applications industrielles utilisant des métaux « amorphes » tels que des verres métalliques en vrac.

Ces matériaux ont des propriétés avancées par rapport à l'acier, au titane et à l'aluminium, par exemple, et les brevets de la société pour plusieurs alliages métalliques sont basés sur le développement d'engrenages pour l'espace et d'autres applications à températures extrêmement froides.

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Le s191H fait partie d'une famille de centres d'usinage fraisage-tournage Starrag Bumotec destinés à l'usinage de précision de pièces souvent complexes dans une seule configuration. Source :Starrag

Les métaux amorphes sont une classe d'alliages non cristallins qui se coupent et s'écaillent différemment des autres matériaux, explique l'entreprise. Dans sa tentative de trouver une machine-outil capable de produire ses micro-engrenages, Amorphology a mené des tests avec plusieurs fournisseurs de machines, dont Starrag, pour évaluer la précision, les temps de cycle et les capacités globales des machines lors de la découpe d'un alliage relativement inconnu.

«Nous nous efforcions de trouver la meilleure machine pour répondre à nos besoins en matière de prototypage rapide, de découpe d'inserts de moule et de post-traitement», explique Jason Riley, directeur opérationnel d'Amorphology. Finalement, l'entreprise a choisi le fraisage-tournage Bumotec s191H de Starrag.

Après avoir reçu les fichiers CAO des prototypes de micro-engrenages et effectué des tests d'usinage à l'aide d'un outil de coupe développé par Starrag sur les sites du constructeur de machines-outils en Suisse et aux États-Unis, plusieurs lots d'échantillons ont été produits.

« Nous visons des pièces de haute précision avec des tolérances souvent autour de cinq microns sur certaines dimensions », explique Riley. « La plupart de notre travail est axé sur le prototypage rapide et sur des quantités de production par lots relativement faibles, de l'ordre de centaines de pièces par mois.

"Le Bumotec offre les capacités de fraisage-tournage que nous n'avons pas actuellement, ainsi qu'une capacité de production plus élevée", ajoute-t-il. "La machine complète nos capacités actuelles et offre des capacités que nous n'avons pas."

Voici des exemples de micro-engrenages réalisés en tournage-fraisage. Source :Starrag

Amorphology souligne que le Bumotec s191H peut « offrir une proposition de valeur unique », soit en usinant des pièces uniques, soit en produisant des centaines de composants dans un scénario d'extinction.

En plus de fabriquer des engrenages destinés à des usages aérospatiaux, les engrenages d’Amorphology sont utilisés dans les cobots, les robots et les dispositifs médicaux. Par exemple, la plupart des cobots utilisent des engrenages à ondes de contrainte, le composant principal étant une flexspline, qui est une pièce complexe à paroi mince.

Le s191H fait partie d'une famille de centres d'usinage fraisage-tournage Bumotec destinés à l'usinage de précision de pièces souvent complexes en une seule configuration. Avec une capacité de barre de 65 mm, un embarreur et une distribution de liquide de refroidissement haute pression (3 HP), le s191H peut atteindre des capacités d'usinage jusqu'à ±2,5 microns dans sa plage d'axes X, Y et Z de 410 x 200 x 400 mm grâce à des entraînements linéaires et une stabilité thermique élevée.

Évolution du tour de fraisage Bumotec s191 de Starrag, la version 191neo offre des capacités de performances supplémentaires, notamment un temps de changement d'outil 15 % plus rapide, un mouvement de contre-travail 12 % plus rapide et une broche de fraisage à couple plus élevé (175 Nm). Cette plateforme de machine multitâche avec broche à axe B permet de stocker jusqu'à 90 outils dans son système de changement d'outils automatique. Le modèle présenté ici était exposé à l'IMTS 2022, démontrant l'usinage de cages vertébrales entièrement à partir de polymère de polyétheréthercétone (PEEK). Source :MP

De plus, sa broche principale est complétée par une broche secondaire capable de tourner dans les plans horizontal et vertical pour permettre des routines multitâches. Les options de magasin d'outils s'étendent jusqu'à 90 poches sur une machine dotée de vitesses de déplacement rapides de 50 m/min et d'une vitesse de broche de 30 000 tr/min (40 000 tr/min en option), ce qui contribue également à ses temps de cycle rapides.

De nombreuses pièces de cobots, de robots et de dispositifs médicaux d'Amorphology peuvent être coulées ou moulées par injection, mais ces micro-pièces doivent parfois être post-traitées selon des tolérances plus élevées. Starrag Bumotec a « fait ses armes » dans la conception de machines pour l'industrie horlogère suisse et, par conséquent, les machines sont aptes à produire des engrenages de petite taille et de grande valeur. Amorphology prévoit que le Bumotec s191H usinera des micro-boîtes de vitesses sans lubrification.

La société a également apprécié les résultats et lors de discussions avec Starrag sur la manière dont les deux organisations pourraient coopérer, il a été convenu qu'Amorphology présenterait la machine Bumotec dans ses installations de Pasadena, en Californie, pour que les clients des deux sociétés puissent la voir.

Au centre de démonstration, on peut voir la machine produire une variété de pièces, notamment des engrenages, des inserts de moule, des verres métalliques en vrac et des pièces de production métalliques traditionnelles.

Greg Dunkley, vice-président de l'ingénierie de précision de Starrag Bumotec, déclare :« La création d'un environnement de laboratoire pour présenter la précision, la qualité et les capacités du Bumotec s191H permettra aux ingénieurs de l'aérospatiale et de la défense de découvrir cet usinage en temps réel qui pourrait être utilisé dans leurs opérations de fabrication. »