7 principes essentiels pour une performance d'usinage optimale

La demande d'aujourd'hui pour des produits de qualité à un coût inférieur nous oblige tous à examiner de plus près nos opérations de fabrication. L'optimisation de notre processus de fabrication n'est pas juste un bon objectif, c'est une exigence pour nos futurs. L'usinage optimisé n'est pas atteint en suivant un ensemble de paramètres fixes, mais en suivant des principes. Ces principes sont appelés « Les Sept Exigences pour l'Usinage Optimisé ». Tous les sept sont requis pour atteindre et maintenir des conditions d'usinage optimisées. Ils peuvent aussi être utilisés pour évaluer les opérations actuelles, et réviser les opérations optimisées pour assurer un succès continu.

Chacune de ces exigences est nécessaire pour le succès de toute application d'usinage optimisé.

1. OUTILLAGE DE QUALITÉ

Voici les exigences pour un outil de qualité :

• Prix raisonnable. Le plus cher n'est pas nécessairement la plus haute qualité.
• Cohérence du produit. L'usinage optimisé nécessite un outil constant.
• Service produit. Le meilleur outil au monde ne vaut rien si le fabricant ne peut pas vous soutenir.
• Outillage spécialement conçu. L'outillage spécial conçu pour s'adapter à l'application peut produire une augmentation multiple des niveaux de productivité et un coût par pièce inférieur.

2. CONDITION DE MACHINE APPROPRIÉE

Le succès de toute opération d'usinage dépend de la maintenance appropriée de la machine et de l'adaptation des capacités de la machine à l'opération.

• Maintenir la machine aux spécifications d'exploitation d'origine. Déterminer les capacités de la machine.
  • Mettre en place un programme de maintenance et maintenir régulièrement.
  • Si ça casse, réparez-le correctement, la première fois.
  • Mieux encore, réparez-le avant qu'il ne casse.
• Adapter la machine aux exigences opérationnelles. Utiliser les meilleures caractéristiques de la machine.
  • Les machines rigides devraient être utilisées pour les opérations d'usinage lourdes.
  • Les machines rapides devraient être utilisées pour l'appariement léger de multiples opérations.
  • Assurez-vous que la machine a les capacités physiques pour le travail (ex. : HP).

3. SIMPLICITÉ D'OPÉRATION

Il n'y a pas de substitut à la simplicité. Cela ne fait qu' rendre l'optimisation plus facile.

• Simplifiez votre mise en place d'opération. L'usinage optimisé inclut le temps de mise en place.
  • Standardisez la mise en place ou les procédures de mise en place.
  • Assurez-vous que la mise en place répond aux exigences opérationnelles (ex. : rigidité).
• Utilisez le bon sens et la simplicité pour organiser la séquence des opérations. Créez un meilleur flux.
  • Ne courez pas après votre queue dans l'atelier.
  • La cohérence du produit peut être mieux maintenue avec des opérations simplifiées.
  • Divisez les opérations multiples si nécessaire. Cela peut aussi améliorer le débit.
• Ne sacrifiez aucune des autres exigences. Vous perdrez plus que vous ne gagnerez.

4. RIGIDITÉ

La durée de vie d'outil, les temps de cycle et le débit de produit ne peuvent pas être optimisés sans rigidité.

• Rigidité de la machine (évaluer la capacité)
  • Assurez-vous que la machine a la rigidité appropriée pour l'opération.
  • Anti-recul requis sur les avances d'axe pour l'usinage en escalade (meilleure durée de vie d'outil).
• Rigidité de la pièce et de la mise en place (évaluer la meilleure configuration)
  • Évaluez la configuration de la pièce et l'orientation d'usinage.
  • Concevez la mise en place pour une rigidité maximale. Réduisez le nombre d'opérations si nécessaire.
• Rigidité du système d'outillage (évaluer pour rigidité maximale)
  • Utilisez le plus grand diamètre et la plus courte longueur d'outil possible.
  • Utilisez un système de maintien d'outil conçu pour la rigidité et le porte-à-faux le plus court permis.

5. RELATION VITESSE-AVANCE APPROPRIÉE

Les taux d'enlèvement de matière ne peuvent pas être optimisés si la relation vitesse-avance appropriée n'est pas atteinte.

Relations Vitesse-Avance :

• Relation trop écartée (mauvaise durée de vie d'outil)
  • Vitesse trop élevée et avance trop faible cause une chaleur de frottement élevée et une usure rapide du bord.
  • Ajustez en baissant d'abord la vitesse ; augmenter l'avance peut causer la rupture de l'outil si la vitesse est trop élevée et hors de proportion pour l'application.
• Relation trop rapprochée (défaillance catastrophique)
  • Avance trop lourde pour la structure de l'outil et cause l'éclatement de l'outil, endommageant possiblement la pièce et le système de maintien d'outil.
  • Ajustez en baissant d'abord l'avance, au cas où la vitesse serait aussi trop élevée.
• Déterminer la relation appropriée (travailler avec l'application)
  • Commencez avec une vitesse modérée pour l'application donnée. Vous ne pouvez pas travailler avec la relation si la vitesse est trop élevée au premier passage.
  • Commencez avec une avance moyenne et montez jusqu'à ce que les conditions d'usinage indiquent que la relation devient trop rapprochée (chatter), puis reculez de 10 % à 20 % sur l'avance. (cela établit l'avance optimale)
  • Augmentez la vitesse et l'avance proportionnellement vers le haut de 10 % à 20 % à la fois, jusqu'à ce que les conditions d'usinage indiquent que vous avez atteint la limite supérieure pour l'application. (chatter, mauvaise finition de pièce, vibrations excessives)
  • Réduisez la vitesse et l'avance proportionnellement vers le bas de 20 %. (taux d'usinage optimisés établis avec facteur de sécurité)

6. FLUIDE DE COUPE APPROPRIÉ

• Fonctionnement à sec
  • Cause une très mauvaise durée de vie d'outil.
  • Ne faites jamais fonctionner à sec, sauf si vous devez le faire pour la sécurité.
  • Si vous devez fonctionner à sec, gardez la vitesse du côté bas (mais pas trop bas) et l'avance du côté haut. Cela maintient la chaleur de frottement basse et maintient la chaleur dans la formation du copeau.

• Liquide de refroidissement à base d'eau
  • Pour les applications générant de la chaleur, l'eau absorbe la chaleur mieux que l'huile.
  • Utilisez dans les applications où les charges de copeau légères sont courantes (ex. : fraises à bout de finition). Les avances légères transfèrent plus de chaleur dans l'outil de coupe.
  • Les systèmes d'inondation (flood) sont bien plus efficaces que la brume. Les systèmes de brume doivent être positionnés précisément pour fonctionner correctement.
• Liquide de refroidissement à base d'huile
  • Pour les applications à avance lourde, l'huile n'absorbe pas très bien la chaleur.
  • Utilisez dans les applications à avance lourde, comme avec les fraises à bout de dégrossissage, où les charges de copeau élevées sont courantes. Les copeaux plus épais absorbent mieux la chaleur mais ont besoin de plus de lubrifiant pour produire.
  • Les systèmes haute pression réfrigérés fonctionnent mieux que l'inondation. Ne faites cela que si la machine est fermée et a un système d'extraction de brume.
• Lubrifiant à base d'huile végétale naturelle
  • Pour les applications à avance lourde seulement, pas un liquide de refroidissement.
  • Peut être utilisé comme remplacement pour les applications de liquide de refroidissement à base d'huile. Il a généralement un niveau de lubrification 3 fois celui du liquide de refroidissement à base d'huile, et est biodégradable.
  • Le système de brume est généralement tout ce qui est requis, sinon c'est très cher.

7. FORMATION DE L'OPÉRATEUR

La formation de l'opérateur est essentielle pour atteindre et maintenir des applications machine optimisées.

• L'opérateur doit être une partie directe de la tentative d'optimisation pour qu'elle réussisse. C'est lui ou elle qui doit la maintenir à partir de maintenant.
  • Tirez parti de l'expérience de l'opérateur. Personne ne connaît leur machine mieux.
  • Prenez l'avis de l'opérateur sur la capacité de la machine et les exigences de maintenance requises. Cela vous aidera beaucoup dans les premiers stades.
  • S'ils en sont propriétaires, ils en prendront soin. Ils la feront fonctionner quand vous n'êtes pas là.
• L'opérateur doit connaître les différences entre ce qu'ils font depuis des années, et une application optimisée, et comment elle réagit aux changements. Les conditions d'usinage à vitesses et avances élevées réagissent différemment de celles à gammes de vitesse et avance plus basses.
  • Ils doivent clairement savoir comment l'opération fonctionne et réagit (son et sensation).
  • Ils doivent aussi savoir comment ajuster l'application correctement si quelque chose change. Rien n'est jamais 100 % absolument pareil.
• Vous devez aussi les former, et vous-même, à travailler ensemble pour atteindre cet objectif commun.
  • Si vous ne pouvez pas travailler ensemble et vous faire confiance, l'opération échouera définitivement, et tout le monde perd.
  • L'erreur est humaine, grandissez de vos erreurs.
  • Un manque de formation appropriée — ou pas de formation — est non rentable et mauvais pour les affaires.

Précédemment présenté sur le site de Niagara Cutter.