Fraises hybrides acier-fibre de carbone réduisent le temps d'usinage de 78 %

CompoTech Plus spol. s r.o. (Sušice, République tchèque) a annoncé le 20 janvier qu'il a développé un nouveau disque de fraisage hybride de prochaine génération en acier et composite de fibre de carbone (CF) en collaboration avec Hofmeister Innovation (Pilsen, République tchèque). En augmentant à la fois la vitesse de coupe conventionnelle et le taux d'avance dans le temps machine global, l'outil de fraisage hybride peut fonctionner 78 % plus vite sur le même centre d'usinage qu'un coupeur à deux disques en acier standard.

La conception de l'outil utilise un composite époxy léger renforcé de fibres de carbone à module ultra-élevé pour la section intérieure des disques de fraisage individuels. Le procédé de fabrication à fibres continues propriétaire développé par CompoTech a permis la production de disques de fraisage hybrides entièrement intégrés avec une bande extérieure de 16 inserts de coupe en métal, pour un total de 64. La section CF est intégrée avec le moyeu et l'anneau en acier en utilisant une combinaison d'une conception de forme à emboîtement et de boulons en acier.

Les composants composites semi-finis pour les disques hybrides ont été produits et assemblés par CompoTech en utilisant des composants en acier semi-finis fournis par Hofmeister, qui a effectué l'usinage final de chaque disque de fraisage hybride et l'assemblage de l'outil de fraisage hybride complet. L'ensemble du cutter de fraisage hybride à quatre disques ne pèse que 16,25 kg.

Selon CompoTech, les principaux avantages de production incluent un moment d'inertie réduit, résultant en une consommation d'énergie inférieure ; une charge thermo-mécanique réduite sur les machines de fraisage ; des propriétés d'amortissement anti-vibration améliorées, augmentant la précision d'usinage des rainures ; un fonctionnement plus doux de la machine pour une finition de surface de meilleure qualité ; et des taux de sortie significativement augmentés, une productivité accrue et des coûts de production réduits. Les avantages commerciaux de l'utilisation du nouvel outil hybride incluent le débouchage, l'amélioration de la rentabilité et le report ou l'évitement de la nécessité d'investissements en capital supplémentaires pour atteindre les objectifs de croissance.

L'usinage de test a été effectué sur une bielle forgée en acier à haute résistance en utilisant un centre d'usinage Doosan Mecatec HM63H. Le fraisage précis aux tolérances des faces latérales et inférieures de la bielle forgée a été complété en 10 secondes en utilisant le nouveau cutter de fraisage hybride, 35 secondes plus rapide qu'un outil métallique conventionnel à deux disques.

Les mesures effectuées sur les taux Vc et Vf pour les deux types d'outils de fraisage (hybride à quatre disques et métal à deux disques) ont montré que le cutter de fraisage hybride CF à quatre disques a une vitesse de coupe 50 % plus rapide et un taux d'avance 54 % plus élevé. Les données de durabilité de l'outil ont également été recueillies, qui ont enregistré environ 250 pièces usinées avant un changement d'outil pour le cutter à deux disques, comparé à plus de 1 200 pièces (>4,8 fois plus) produites en utilisant l'outil hybride à quatre disques.

Les tests comparatifs effectués pendant le projet (le tableau peut être trouvé ici) ont également démontré de manière concluante que l'outil de fraisage hybride à quatre disques peut être utilisé pour l'usinage exactement de la même manière qu'un cutter de fraisage conventionnel à deux disques tout en métal, mais avec une vitesse d'usinage et une durabilité accrues. Ces avantages sont dits justifier le coût initial plus élevé du nouveau cutter hybride, que Hofmeister a estimé avoir une période de retour sur investissement d'environ seulement trois mois pour un producteur à haut volume.