Solutions de porte-outils et serrage de pièce de pointe : Boostez productivité et qualité

Une variété de nouveaux systèmes de serrage de pièce et de porte-outils offrent aux fabricants de nombreuses options en matière de travail des métaux. Voici de nouveaux systèmes qui peuvent aider à améliorer à la fois la qualité des pièces et votre résultat net.

Quiconque a passé assez de temps devant un centre d'usinage CNC reconnaît l'importance des outils de coupe de haute qualité. Ils savent aussi que, sauf si vous pilotez ces forets, fraises et autres fraises de fraisage avec une trajectoire d'outil efficace et les avances et vitesses appropriées, les résultats seront moins que souhaitables.

Malheureusement, trop de machinistes et programmeurs acceptent le statu quo sur le reste de l'équation d'usinage. Ils se contentent de porte-outils à verrouillage latéral qui génèrent un faux-rond tueur d'outil, par exemple, ou font avec des étaux de machiniste fatigués qui serviraient mieux d'ancres de bateau de pêche.

Certes, les machinistes sont souvent à la merci des gens au bureau et doivent justifier toute dépense d'outillage nouvelle. La bonne nouvelle, c'est que cette tâche ardue n'a pas à être difficile. Même une amélioration mineure en productivité ou qualité de pièce est souvent suffisante pour créer un cas incontestable pour un investissement technologique, et comme vous le verrez dans les exemples suivants, le retour sur investissement est typiquement mesuré en mois et parfois semaines, pas années.

Le problème avec les porte-outils

Considérez les porte-outils. Le manchon Weldon a été inventé en 1918 par un outilleur nommé Carl Bergstrom après qu'il a découvert que son autre invention — une fraise avec une goujure hélicoïdale à 30 degrés — avait tendance à s'arracher pendant les coupes lourdes. Bergstrom a fait ce que n'importe quel machiniste aurait fait : il a rectifié un petit plat sur la queue de la fraise, a percé et taraudé un trou sur le côté du porte-outil et a utilisé une vis de pression pour verrouiller la fraise en place. Problème résolu.

Un siècle plus tard, ce besoin de base de porte-outil n'a pas changé. En fait, il est encore plus grand, car les machinistes d'aujourd'hui font des coupes plus lourdes et fraisent des matériaux plus durs que Bergstrom n'aurait pu imaginer. Ce qui a changé, cependant, c'est le fait que les broches d'aujourd'hui tournent à des vitesses jusqu'à 100 fois plus rapides que les Cincinnatis et Garvins de l'époque de Bergstrom. Cela signifie que la quantité relativement élevée de faux-rond et de déséquilibre pour laquelle les porte-outils à verrouillage latéral sont connus est grandement amplifiée, menant à une mauvaise durée de vie d'outil et qualité de pièce. Pire, un tel déséquilibre mène inévitablement à des dommages de broche, l'emportant facilement sur toute préoccupation sur l'investissement en nouveau porte-outil.

La bonne nouvelle ? Une poignée d'excellentes alternatives aux fraises à queue Weldon et porte-outils à verrouillage latéral sont disponibles. Tous sont plus équilibrés et la plupart offrent une résistance équivalente ou meilleure à l'arrachement d'outil, et ils sont sûrs d'améliorer les opérations de fraisage et perçage peu importe à quel point vous poussez l'outil.

Voici deux exemples :

Porte-outils hydrauliques divins

Ronald West, responsable produit mondial senior pour les systèmes d'outillage chez Kennametal Inc., explique que l'entreprise offre trois variantes de porte-outils hydrauliques avec des extensions et manchons réducteurs.

En raison de sa force de serrage plus élevée, il recommande le premier de ceux-ci — le HydroForce — comme le premier choix pour les applications de fraisage, perçage et alésage en carbure monobloc, suivi par les lignes Haute Performance et Slim pour les applications de perçage. Il recommande aussi de sélectionner le plus grand diamètre d'alésage de mandrin pratique pour l'application et de le manchonner pour s'adapter à l'outil. Cela réduit les coûts d'outillage, augmente la prise et maximise la flexibilité tout en permettant à l'adaptateur d'être utilisé pour de multiples autres applications dans l'atelier. « Bien que tous les mandrins hydrauliques Kennametal partagent les mêmes caractéristiques, je considère l'HydroForce avec sa force de serrage et sa précision supérieures comme le porte-outil ultime », dit-il.

Pas d'air chaud : Porte-outils à retrait thermique

Brendt Holden est en plein accord sur le besoin de porte-outils bien équilibrés, peu importe la méthode de serrage.

Le président de Haimer USA, il offre une ligne complète d'équipements d'équilibrage d'outils ainsi qu'une large sélection de porte-outils, un grand pourcentage étant à retrait thermique.

« Nous sommes le leader de l'industrie quand il s'agit de technologie de retrait inductif et avons plus de 30 modèles de machines à retrait thermique », dit-il, ajoutant que le processus de retrait thermique a beaucoup changé depuis son introduction au début des années 90. Là où les premières machines utilisaient de l'air chaud pour chauffer le porte-outil et dilater l'alésage assez pour y déposer un outil, l'équipement de retrait thermique moderne repose plutôt sur le chauffage inductif, qui selon le diamètre du porte-outil pourrait être aussi peu que deux secondes. Le retrait thermique est extrêmement facile à utiliser, souligne Holden, et offre une précision dans les 3 µm (0,0001") ou mieux, des forces de serrage extrêmement élevées et un équilibre exceptionnel. En plus, les porte-outils peuvent être équipés de puces RFID pour le suivi des données d'usinage et d'outils pour ceux intéressés par une stratégie Industrie 4.0.

Il est important de noter que Haimer et Kennametal offrent aussi des porte-outils mécaniques tels que collets ER et mandrins de fraisage, comme le font de nombreux autres fabricants. Comme mentionné plus tôt, ce qui est important est de tester les options disponibles et d'évaluer lesquelles fonctionneront le mieux dans votre atelier. La même chose peut être dite pour les systèmes de serrage de pièce. Bien qu'un étau de machiniste de haute qualité et bien entretenu ait sa place, il y a des options plus rapides, plus fortes et plus précises disponibles.

Zéro point

L'un de ceux-ci vient de Schunk Inc., où le chef d'équipe serrage stationnaire Brad Evans pointe vers la technologie de changement rapide VERO-S du fabricant d'outils. Vous pourriez le connaître sous le nom de point zéro.

Il utilise un bouton de rétention ressemblant à celui vu à l'extrémité arrière de n'importe quel porte-outil de centre d'usinage CNC, qui peut être attaché directement à une pièce, fixation ou étau. Cela s'accouple avec un mécanisme de serrage qui à son tour se boulonne à une plaque de base montée sur machine. Le système offre une répétabilité de positionnement de < 5 µm (0,0002") standard et 2 µm avec une goupille de serrage SPG. L'activation air et manuelle sont disponibles, et selon la taille de la pièce, même un seul mandrin VERO-S peut être suffisant pour tenir solidement une pièce. Cela dit, deux ou plus est l'approche préférée, taille permettant. Le site web de Schunk annonce plus de 1 000 variantes de serrage.

Maîtrise des palettes

« Il est assez courant d'utiliser le système VERO-S dans des applications de palettisation », dit Evans. « Ici, vous monteriez l'étau ou la fixation sur une palette, attacheriez quelques boutons de point zéro au fond de la palette, et puis serreriez simplement le tout sur la table avec VERO-S. Cette option est particulièrement populaire avec les centres d'usinage 5 axes. La palette peut être échangée par l'opérateur en quelques secondes, ou si la machine a un robot attaché, peut être complètement automatisée en changeant les pièces et/ou palettes. Je connais des clients qui mettent en place une bibliothèque de 30 ou 40 palettes et font tourner leurs machines 5 axes tout le week-end sans surveillance. Nous avons aussi vu certains ateliers qui attachent une étiquette RFID à la palette, puis la scannent pour faire monter le programme de pièce et l'information de décalage d'outil. Quelle que soit la façon dont on les utilise, le point zéro et la palettisation est un énorme gain de temps pour la mise en place et le temps de cycle. »

Relever le défi

Quelqu'un qui connaît tout sur l'usinage 5 axes est Ray Strickland, vice-président des ventes et marketing pour Raptor Workholding Products Inc.

L'entreprise est connue pour sa large gamme de fixations à queue d'aronde, rehausseurs et adaptateurs, tous conçus avec la grande portée et l'empreinte compacte nécessaires pour le travail 5 axes. Strickland dit que la plus grande demande récemment vient des ateliers souhaitant presser plus de pièces sur leurs tables de machine. « Il y a quelques années, nous avons commencé le Raptor 720 Challenge », dit-il. « Il y a 30 jours dans un mois et 24 heures chaque jour, et notre but était d'aider les ateliers à garder leurs broches en train de tourner pour autant de ces heures que possible. Nous avons maintenant plusieurs clients qui ont bien plus de 680 heures par mois de temps de fonctionnement. »

Strickland attribue ce succès à l'utilisation des multi-fixations palettisées de Raptor. Grâce au design unique, les clients peuvent charger une douzaine ou plus de pièces dans une fraiseuse 5 axes et revenir plus tard ce quart ou même le lendemain pour des pièces finies. Et grâce à la ligne bientôt lancée de produits de serrage point zéro de l'entreprise, les opérateurs pourront échanger la fixation entière en quelques secondes. « Tout est question de garder la machine occupée à faire des copeaux pendant que vous n'êtes pas là », dit-il.

Utilisez-vous les dernières innovations en porte-outils et serrage de pièce ?

De nouveaux systèmes de serrage de pièce et de porte-outils offrent aux fabricants de nombreuses options en matière de travail des métaux.

Ces nouveaux systèmes peuvent aider à améliorer à la fois la qualité des pièces et votre résultat net.

Lesquels adoptez-vous ? Participez à notre sondage pour partager vos idées.

Lesquelles des technologies suivantes utilisez-vous ?

Comment tirez-vous le meilleur parti des derniers systèmes de porte-outils et serrage de pièce ? Partagez vos pensées et idées dans les commentaires ci-dessous.