Kennametal dévoile des connexions broche innovantes à l'IMTS 2018

Dans une interview avec Kennametal à l'IMTS 2018, nous prenons le pouls de l'industrie et l'état de l'innovation du point de vue du fabricant d'outils de coupe. Nous discutons également d'une des propres innovations de Kennametal en matière de connexions broche.

Le Salon International de la Technologie de Fabrication de cette année était le plus grand jamais enregistré. Lorsque près de 130 000 personnes assistent, la question se pose naturellement : Où en sommes-nous dans l'industrie de l'usinage des métaux en ce moment — et où allons-nous ? Pour le découvrir, nous avons parlé avec un dirigeant de l'un des plus grands fabricants d'outils de coupe de l'industrie.

« Je crois que notre situation mondiale dans la fabrication est très forte », dit Doug Ewald, vice-président des ventes chez Kennametal, qui est dans l'industrie depuis 30 ans et a un parcours d'ingénieur métallurgiste et des matériaux. « L'industrie a un peu mûri donc vous voyez moins de grandes percées, mais vous voyez des avancées continues qui rendent vraiment nos produits plus efficaces pour nos clients et les aident vraiment à garder leurs coûts bas. »

Ewald dirige un groupe mondial axé sur les constructeurs de machines-outils, les entreprises qui fabriquent des machines CNC avancées qui abritent les outils de coupe. Il a commencé sa carrière chez Kennametal dans l'une de ses installations de fabrication, mais a aussi travaillé sur la recherche pour les nuances de métal et le développement de nuances.

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Pour toute notre couverture du salon, allez sur Better MRO à l'IMTS 2018.

Les connexions entre la machine, l'outil de coupe et la broche : Le serrage d'outils

Lors d'une session de conférence à l'IMTS, Ewald a donné une présentation technique axée sur la maximisation de la productivité, avec l'angle que la connexion broche est le « maillon faible ».

Comment prenez-vous les capacités des machines d'aujourd'hui et les associez-vous à des outils de coupe optimisés pour obtenir le plus de rendement et être le plus rentable ? Il y a trois éléments : la machine-outil, l'outil de coupe et l'interface broche — ce que Ewald soutient est un aspect négligé dans la résolution pour la productivité.

« Vous devez choisir la bonne machine-outil et vous assurer d'avoir le bon outil de coupe, et ce que nous voulons souligner, c'est ce qui relie vraiment ces deux choses ensemble : l'interface broche ou le serrage dans la broche de cette machine », dit Ewald. « Nous pensons vraiment que pour que nos clients maximisent leur efficacité, ils doivent prêter attention à tous ces éléments. »

Choses à considérer : La rigidité est importante pour aider à résister à la flexion, tout comme le fait d'avoir de longs porte-à-faux entre la pièce et l'outil de coupe et si vous avez des exigences de finition difficiles. Fondamentalement, pouvez-vous enlever le métal avec le couple et la puissance d'une machine donnée ? Et selon ce que vous coupez, il y a la vitesse de broche à comprendre, explique Ewald.

« Une grande, grande considération est le matériau à couper », dit Ewald. « Un outil conçu pour couper le titane va être vraiment très différent de l'outil conçu pour couper la fonte. »

Une des innovations les plus récentes de Kennametal est la gamme d'outils Harvi Ultra 8X, conçue avec une toute nouvelle qualité, la KCM40, axée sur l'usinage du titane aérospatial. C'est une plaquette à double face avec huit arêtes de coupe.

« La qualité elle-même a des caractéristiques très spéciales avec un alliage spécial dans la pièce qui nous donne de très bonnes propriétés de déformation à des températures plus élevées, que vous avez tendance à voir avec le titane car le titane rend l'outil de coupe chaud », dit Ewald. « Le titane a un mauvais transfert de chaleur, donc les copeaux deviennent très chauds, donc vous avez besoin d'une qualité qui a une très bonne résistance à la déformation thermique. »

Les propriétés dans l'outil de coupe aident à doubler et tripler le taux d'enlèvement de matière et augmentent simultanément votre durée de vie d'outil jusqu'à 100 %, dit Ewald.

Équilibrer la flexion et les capacités de couple dans les applications de coupe

Pourquoi la résistance à la flexion est-elle importante lors de la coupe du métal ? Certaines connexions peuvent être capables de gérer un couple substantiel, mais les forces de coupe nécessaires pour générer un couple aussi élevé généreront également de grands moments de flexion sur l'outil.

« À mesure que vous entrez dans les opérations de fraisage en bout, surtout avec un porte-à-faux plus long, de nombreuses connexions de broche ont une limitation assez sérieuse du moment de flexion qu'elles peuvent supporter », dit Ewald. « Donc il y a de nombreux cas où vous avez une machine-outil très rigide, un super outil de coupe, mais une interface broche faible, donc vous ne pourrez vraiment pas obtenir la même performance sur cette machine que si vous aviez une broche plus optimisée et stable. »

Les exemples utilisés par Ewald sont axés sur l'aérospatial, où les matériaux pour l'enlèvement de matière nécessitent des outils haute performance et la puissance machine. Pour équilibrer le couple et les moments de flexion avec la capacité de prendre des « coupes agressives », Kennametal promeut son système de connexion broche KM4X, qui dit, basé sur ses propres tests, avoir des résultats de déformation sous charge inférieurs à ceux de ses concurrents.

« Il y a beaucoup de science derrière ce design. … Par la combinaison de forces que nous fournissons avec le système de verrouillage, nous obtenons un avantage mécanique qui est presque cinq fois », explique Ewald. « Si la machine tire sur la tige de traction avec 10 livres de force, le système, grâce à son avancement géométrique, vous donne 50 livres de force de serrage. »

KM4X est un système de serrage par chargement frontal et est conçu pour donner trois points de contact de surface, y compris deux zones sur le cône et une sur la face de la connexion. Le premier contact est au niveau du diamètre de jauge entre le cône de l'outil et le cône de la broche. Au fur et à mesure que l'outil est tiré dans la broche, le contact est créé dans les deux zones des cônes — et à cause de l'ajustement par interférence, il n'y a toujours pas de contact de face.

Dans des tests de déformation statique indépendants entre ses propres produits (KM4X63 versus HSK63), Kennametal a découvert que le KM4X se plie environ 40 % de moins que son produit HSK en utilisant la même charge et les mêmes conditions de fonctionnement — signifiant la machine identique et le même outil de coupe. Il a également trouvé qu'il produit une finition de surface 50 % meilleure et une durée de vie d'outil 20 % plus longue.

« En raison de ce contact très stable, vous pouvez faire tourner la broche beaucoup plus vite », dit Ewald. « Et c'est aussi conçu pour gérer le fluide de coupe très, très efficacement. »

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