Une programmation efficace réduit les coûts de configuration et d'outillage chez Jaktool LLC

Chez Jaktool LLC (Cranbury, NJ), une équipe de jeunes ingénieurs curieux investit le temps pour explorer le plein potentiel de son logiciel et machines de fabrication pour prendre les travaux complexes que personne d'autre ne veut. En utilisant le logiciel de programmation CAO/FAO Mastercam de CNC Software Inc. (Tolland, CT), Jaktool est capable d'économiser les temps de configuration et coûts d'outillage, et de réduire les temps de cycle, tout en offrant un service client exceptionnel à une section transversale diversifiée d'industries.

Une entreprise de technologie de prototype de haute précision, Jaktool se spécialise dans les services analytiques, le développement de processus de fabrication, et la fabrication de prototypes pour les marchés de la défense, médical, laboratoire, et industriel, travaillant avec à peu près tous les types de matériaux, des plastiques aux alliages à haut nickel, titane, et acier inoxydable. Environ 50 % de leur travail est pour le militaire — soutenant des systèmes d'armes prototypes et composants matériels balistiques pour applications aéroportées, de surface, et sous-marines.

Les pièces peuvent être aussi petites que 0,040" (1 mm) rivets pour une application aérospatiale ou aussi grandes que 18" (457 mm) de diamètre pour applications sous-marines. Les volumes de prototypes vont de 1 à 5000 pièces, avec une moyenne de 50 pièces. Dans l'atelier machine, environ 65-70 % de leur travail est du tournage ; le reste est du fraisage. Le travail est effectué sur des tours CNC deux axes, tours bi-broches cinq axes, et fraiseuses trois à cinq axes.

Chacun des 10 ingénieurs mécaniques et électriques de Jaktool est capable d'amener les pièces du plan au produit final, selon Ryan Hollywood, gestionnaire ingénierie fabrication, « Ce n'est pas un job shop typique où on a deux programmeurs et on confie le reste à des opérateurs machine. Tous les gars qui font les pièces sont les mêmes qui programment les pièces. Chaque personne a la propriété d'une pièce, la suivant à travers chaque processus de fabrication — tournage, rodage, meulage, taraudage, et tout le reste jusqu'à ce que la pièce soit finie. Parce que chaque personne porte plusieurs casquettes, incluant faire tourner deux machines simultanément, nous avons besoin de faire passer le produit à travers l'atelier vite et efficacement pour que tout le monde puisse faire tourner leurs jobs », a dit Hollywood.

CNC Software, à travers son réseau de revendeurs, a été une ressource précieuse pour former les employés de Jaktool qui sont largement autodidactes par l'expérience, manuels Mastercam, et forums auxquels ils assistent. L'atelier était un site bêta pour Mastercam 2017 où, par essai et erreur, les employés ont pu découvrir ses nouvelles puissantes fonctions de programmation. La première fois qu'une nouvelle fonctionnalité était implémentée, par exemple, ça prenait environ une fois et demie ce que ça prenait normalement pour programmer une pièce. Cependant, au second essai, l'équipe a coupé environ 25 % du temps de cycle, suivi par couper 25 % du temps de configuration.

Jaktool maintient un programme de stage fort et gratifiant. Basé sur leurs forces, intérêts, et volonté d'investir du temps, les stagiaires sont encouragés à aller au-delà de l'appui sur boutons et tâches de finition. Bien que les deux jouent un rôle important dans l'apprentissage et l'appréciation des processus de fabrication, la vraie valeur d'un stagiaire comme futur ingénieur est découverte quand il devient un résolveur de problèmes. Kevin Zheng, qui est un stagiaire et major en génie électrique, est typique. Il explore continuellement différentes façons de programmer les trajectoires d'outil pour pousser les machines à leurs capacités maximales. Et ça ne nuit pas qu'il aime vraiment faire des copeaux.

Quand il est à l'atelier, Zheng est dédié à temps plein aux opérations de fraisage. Il préfère les projets qui sont non-répétitifs qui le défient à investiguer les nombreuses fonctionnalités de Mastercam. Quand le senior de collège a commencé son stage, Jaktool faisait des jobs quatre axes qui étaient idéaux pour le surfacage. Quand Hollywood a laissé Zheng libre sur le logiciel, ils ont appris plus de fonctions, leur permettant de prendre des jobs plus compliqués en utilisant les machines quatre axes.

Précédemment, le positionnement quatre axes était programmé à la main. Un projet précoce impliquait un design de pièce avec des caractéristiques qui étaient dans un motif radial qui nécessitait de l'usinage quatre axes. En utilisant la fonction Transform de Mastercam, Zheng a pu prendre des trajectoires d'outil existantes et les translater, les faire pivoter, ou les miroiter pour usiner plusieurs pièces (ou trous) qui étaient exactement pareilles. « On pouvait mettre cette pièce dans un étau avec quatre ou cinq opérations différentes, mais on voulait voir comment on pouvait le faire en une opération sur le quatrième axe. On l'a fait en créant des plans pour couper pour chaque angle. Plus de temps est passé à programmer la pièce, mais le résultat final est une pièce plus précise parce qu'elle n'est pas refixée plusieurs fois », a dit Zheng.

Selon Hollywood, Mastercam 2017 rend plus facile la transition de leur logiciel de conception Solidworks vers Mastercam quand la pièce a besoin d'être programmée depuis le solide. De plus, quand une pièce est conçue dans Solidworks et que la pièce a besoin de compensation pendant la fabrication, la pièce est redessinée dans Mastercam.

« Cette capacité est particulièrement utile quand on fait des jobs pour l'US Army à cause du format dans lequel on reçoit les commandes », a dit Hollywood. « Quand on crée un wireframe depuis leur IGES ou leur solide, on a parfois besoin de le redessiner pour optimiser les trajectoires d'outil. Pour le tournage et fraisage, on redessine beaucoup de pièces à l'exception des pièces très compliquées. Dans ce cas, un IGES est importé dans le logiciel CAO/FAO et les coordonnées sont remises dans les bons plans pour que les axes XYZ soient au bon endroit. »

La technologie Dynamic Motion de Mastercam est créditée d'avoir joué un rôle majeur dans la capacité de Jaktool à réduire le temps de fabrication. « Quand il s'agit de fraisage, chaque programme que j'écris a du Dynamic Motion dedans parce que j'ai découvert que c'est bien plus facile d'enlever du matériau », a dit Zheng. Il choisit le matériau, puis un wireframe, un outil, et un pas, et le programme dans la trajectoire à haute vitesse, créant souvent des géométries complexes et opérations d'ébauche en même temps. Dynamic Motion enlève le matériau vite grâce à des algorithmes propriétaires dans le logiciel qui sentent intelligemment les changements dans le matériau, permettant à l'outil de rester en contact constant avec le matériau avec peu ou pas de pas. Parce que l'outil est constamment engagé avec le matériau, il y a aussi moins de casses d'outil.

« J'ai appris comment faire des trucs sans Dynamic et puis, quand on a commencé à utiliser la technologie, ça a coupé les temps de cycle en moitié quand ça venait aux répétitions d'ébauche. Ça a prolongé la vie d'outil de 20-30 % », a dit Hollywood. Parce que Jaktool ne fait pas les mêmes jobs tous les jours, les hautes vitesses possibles avec Dynamic Motion fournissent à l'équipe les moyens de pousser les machines à leur plein potentiel tout en rationalisant tout le processus de fabrication. Par exemple, l'équipe avait un job répétitif qui demandait 910 pièces. Ils savaient que ça prenait 12-13 minutes pour tourner. Récemment, ils ont programmé la pièce en utilisant une machine bi-broche, la programmant avec une broche gauche et une broche droite dans Mastercam, puis complétant le transfert. Le temps de cycle a été réduit de 20 %. « Sur la durée, les minutes s'additionnent en jours, donc on a réalisé environ une semaine et demie d'économie de temps », a dit Hollywood.

Un des jobs plus difficiles que Jaktool a acceptés était pour une forme tubulaire petite avec 120 poches radiales avec un mur mince. Toutes les poches devaient couper hors axe, mettant l'opération de fraisage à environ une heure par pièce. Selon Hollywood, personne d'autre ne toucherait le job. L'équipe jeune et expérimentée a coté 50-60 minutes pour compléter, dû à son imprévisibilité. Environ une semaine avant, Zheng a appris comment utiliser la fonction Transform/Rotate du logiciel, lui permettant de programmer sept ou huit poches par rangée et environ 24 à 36 positions angulaires, plutôt que 120 poches individuelles manuellement.

« Je n'avais qu'à le programmer une fois et mettre pour répéter pour aller en rangée, et une autre répétition pour aller autour de toute la pièce », a dit Zheng. « J'ai coupé notre temps de cycle à 15 minutes et n'ai pas cassé un seul outil pendant toute la course. » Environ 200 lb (90 kg) de matériau a été utilisé, selon Hollywood. Le temps de configuration était trois à quatre fois plus long que la programmation de solides, mais en utilisant toutes les fonctions Transform/Rotate, Jaktool a pu couper le temps de cycle à 25 % du devis original.

Les tolérances serrées demandées dans les specs militaires posent un défi particulier dans les opérations de tournage. Beaucoup de jobs sont à plus ou moins un millième de pouce de tolérance, sur des pièces qui peuvent mesurer de 10 à 12" (254-305 mm) de diamètre. Les exigences de finition sont aussi strictes. « Il y a beaucoup de science derrière les pièces qu'on fait. Ce ne sont pas juste des pièces standards avec plus ou moins cinq millièmes. On est capable de prendre beaucoup de défis avec différentes pièces et, en équipe, on s'est regroupés, on a compris, résolu des problèmes, et fait ces pièces que d'autres ateliers éviteraient », a dit Hollywood. « Le logiciel nous aide à faire ça. »

Pour plus d'information sur Mastercam/CNC Software Inc. allez sur www.mastercam.com, ou téléphonez 860-875-5006.