Optimiser ou remplacer vos outils ? 5 questions clés que tout opérateur devrait se poser

Qu'on les qualifie d'outils de maintenance ou polyvalents, il est essentiel de savoir quand remplacer les outils de coupe et par quoi les substituer.

Services de maintenance et réparation, entreprises de prototypage et développement, centres de recherche universitaires et gouvernementaux : ce ne sont là que quelques-uns des environnements de fabrication où les opérateurs de machines-outils ne sont pas des machinistes formés, mais des mécaniciens, ingénieurs concepteurs, professeurs d'université ou leurs étudiants, dont la maîtrise des pratiques de base en usinage et outils de coupe est souvent incomplète.

Malheureusement, les outils de coupe y sont fréquemment mal appliqués. L'usure et les dommages de coupe qui déclencheraient l'alarme dans un atelier de production sont soit négligés, soit mal interprétés. Un grade ou une géométrie inadaptée peut être utilisé, avec des avances, vitesses et profondeurs de passe inappropriées qui aggravent la situation. Résultat : gaspillage et temps perdu, avec des performances médiocres d'ateliers soumis aux mêmes pressions que leurs homologues CNC qualifiés.

La bonne nouvelle, c'est que l'usinage n'est pas de la science-fiction. Avec un minimum de formation et le bon outil de coupe, pratiquement n'importe qui peut produire de bonnes pièces, obtenir une durée de vie d'outil acceptable, et surtout, rester en sécurité en opérant des machines.

Cet article propose quelques questions à se poser lors de l'évaluation des choix d'outillage de votre atelier — quelle que soit sa taille ou son niveau d'expérience — et pour déterminer si une mise à niveau des outils de coupe ou une refonte du magasin d'outils s'impose :

1. Le tranchant ne semble pas trop mauvais, et le foret, la fraise ou l'alésoir coupe encore. Comment savoir quand remplacer un outil de coupe, et si mon outil actuel était le bon choix ?

Les signes d'usure d'outil de coupe sont multiples : arêtes ébréchées ou usées, entaille d'usure sur l'outil à la ligne de profondeur de passe, décoloration de l'outil ou de la pièce, accumulation de matière sur les surfaces de coupe, mauvaise qualité de pièce et état de surface, bruit accru de la broche — la liste est longue, et même les machinistes les plus expérimentés diagnostiquent parfois mal un problème d'application. Heureusement, une multitude de ressources en ligne, sur papier et éducatives sont disponibles pour aider au dépannage de l'usure d'outil, toutes insistant sur l'importance d'inspecter les outils périodiquement, puis d'ajuster les paramètres de coupe ou de changer de grade, revêtement ou géométrie si nécessaire.

« Les fabricants d'outils de coupe sortent constamment de nouvelles et meilleures technologies, il est donc important de rester à jour, mais tout aussi important est le besoin de pratiques d'usinage solides, » déclare Jake Rutherford, ingénieur R&D chez KYOCERA SGS Precision Tools Inc. « Cela signifie utiliser une longueur de jauge aussi courte que possible, s'assurer d'appliquer les bonnes avances et vitesses pour le matériau, et pourquoi la maintenance régulière des porte-outils est critique. »

2. Nous usinons de l'aluminium un jour et de l'inox le lendemain. Avons-nous vraiment besoin de grades ou revêtements spéciaux pour chaque matériau ? Pourquoi ne pas simplement utiliser un outil de coupe polyvalent ou de maintenance et réduire les vitesses et avances suffisamment pour terminer la tâche ?

C'est une question légitime, et dans certains cas, la réponse est effectivement de faire exactement cela — accepter une performance moindre pour accomplir le travail. Pourtant, l'approche « fais-le vite » peut entraîner de plus gros problèmes par la suite.

Des outils usés ou ébréchés augmentent la charge sur des machines coûteuses, risquant d'endommager les roulements de broche et les composants électriques. Ils peuvent aussi endommager la pièce, générant assez de chaleur pour tremper le matériau par écrouissage, ou se briser inopinément au fond d'un alésage. Ce dernier événement peut blesser l'opérateur, d'où l'importance cruciale d'éviter de surcharger les outils.

« Disons que vous devez percer une série de trous dans un composant en acier inoxydable, ou en superalliage, et que vous brûlez une série d'outils, » explique Tim Griebno, spécialiste support technique chez Greenfield Industries. « Beaucoup ne réalisent pas qu'il existe des outils de coupe spécialement conçus pour ces matériaux, et qu'en passant à l'un d'eux, ils peuvent économiser énormément de temps et d'argent. »

3. Mais les outils haute performance et spécifiques à l'application sont bien plus chers que ce que nous achetons habituellement. Comment justifier ce coût supplémentaire ?

Comme le mentionnait Griebno, dépenser plus pour une solution d'outil de coupe optimisée permet généralement d'économiser de l'argent sur le long terme.

Rutherford de KYOCERA SGS confirme : la consommation d'outils de coupe représente entre 3 et 5 % des coûts totaux de production d'une pièce ; de ce fait, une baisse de 30 % du coût d'outillage ou une augmentation de 50 % de la durée de vie ne réduit le coût pièce que d'environ 1 %. Bien plus important que l'un ou l'autre est le temps de cycle.

« C'est pourquoi la clé d'une rentabilité supérieure dans pratiquement toutes les situations est le choix d'outils haute performance optimisés pour l'application, » dit-il. « Par exemple, dépenser un peu plus pour un outil revêtu a presque toujours du sens, tout comme passer à un outil avec plus de dents pour les opérations de finition. Les deux servent à réduire le temps de cycle, ce qui signifie plus de pièces produites en fin de journée. »

4. Tout cela a du sens, mais qui a le temps d'étudier de nouveaux outils de coupe et d'apprendre à les utiliser. Des suggestions ?

Ce n'est pas aussi difficile qu'on pourrait le croire. Outre les ressources éducatives mentionnées plus haut, Rutherford et Griebno ont tous deux suggéré que l'aide n'est qu'à un coup de fil. Cela dit, les ateliers devraient réserver du temps pour tester de nouveaux grades et géométries. Ceux-ci requièrent souvent des paramètres d'usinage plus agressifs qu'on ne l'imagine, et s'ils ne sont pas appliqués correctement, même un outil optimisé échouera.

« Beaucoup d'usines ferment une fois par an pour la maintenance des machines, » note Griebno. « C'est le moment idéal pour passer en revue le magasin d'outils, évaluer ce qui fonctionne, ce qui ne fonctionne pas, et faire des tests et optimisations de nouveaux outils. Cela peut rapporter gros quand l'atelier redémarre. »

5. Que faire de cette boîte de vieux forets et fraises ? Et mes porte-outils ? Doivent-ils aussi être remplacés ?

Répondons d'abord à la deuxième question : très probablement. Les porte-outils présentant des éclats et bosses sur leurs surfaces de référence, ou un aspect rouillé connu sous le nom de fretting, doivent être mis au rebut. Sinon, ces dommages se traduiront par une mauvaise durée de vie d'outil et qualité de pièce, et pourront endommager la machine-outil également. Et comme pour les outils de coupe, seuls des remplacements de haute qualité doivent être utilisés. Quant à la boîte de vieux soldats au fond de la plupart des boîtes à outils, Drew Strauchen, vice-président exécutif de GWS Tool Group, propose de les lui envoyer.

« Les ateliers de maintenance en particulier sont un excellent endroit pour utiliser des outils reconditionnés, » dit-il. « Nous les retaillons pour une fraction du coût d'un outil neuf et pouvons appliquer des revêtements ou des affûtages spéciaux pour augmenter leur efficacité. Assurez-vous simplement que les outils d'origine n'ont pas été poussés au-delà du point de non-retour, sinon ils ne seront pas récupérables. En général, on obtient bien plus de retaillages sur un outil bien entretenu que sur un outil maltraité. Environ 10 % de notre activité concerne le reconditionnement d'outils, et MSC est l'un de nos partenaires privilégiés sur ce segment comme sur les outils sur mesure. »

Quelles questions vous posez-vous lors de l'évaluation des choix d'outillage de votre atelier ? Partagez vos réflexions et expériences dans les commentaires ci-dessous.

Savez-vous quand il est temps d'optimiser ou remplacer vos outils ?

Il est essentiel pour les ateliers d'usinage de savoir quand remplacer leurs outils de coupe, et par quoi les remplacer.

Des dommages d'outils qui déclencheraient normalement l'alarme dans un atelier de production sont parfois négligés ou mal compris.

Des outils médiocres peuvent entraîner gaspillage et temps perdu.

Quelles stratégies ou technologies utilisez-vous pour garantir que vos outils sont en parfait état ? Partagez vos idées dans notre sondage ci-dessous.

Que faites-vous pour maintenir vos outils de coupe en parfait état ?