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Un centre d’usinage polyvalent pour des services de haute performance en fraisage et rectification par coordonnées

ROEDERS / FEINTOOL

par Equip'Prod

Spécialiste de réputation internationale pour l’emboutissage et le formage de pièces de précision en tôles, Feintool travaille avec le centre technique de Lyss pour développer et fabriquer des outils d’emboutissage et de formage de très grande précision. Ces outils sont conçus sur des centres d’usinage de haute performance Roeders.

Roeders - photo 1La découpe fine est un monde à part dans l’emboutissage standard. En emboutissages classiques, le jeu poinçon-matrice est important et il augmente avec la profondeur. La section transversale est partiellement coupée et déchirée. Les produits obtenus sont donc peu adaptés pour la plupart des pièces complexes prêtes à installer exigées par beaucoup de clients de pointe du secteur automobile et des industries de mécanique de précision.

À l’opposé, la découpe fine réalise les coupes nettes et perpendiculaires grâce aux tolérances extrêmement serrées du jeu de coupe et d’une technique spéciale de tenue du matériau avec une saillie en forme de V qui suit le profil de la pièce, sur la plaque de verrouillage. Les pièces obtenues peuvent souvent être directement utilisées et l’élimination des étapes de transformation intermédiaires assure des économies significatives.

Précisions élevées dans les machines et les outillages

Roeders - photo 3a« Cette technique exige des presses et des outils spécialement conçus pour les hautes exigences de ce procédé », ajoute Christian Iseli, expert usinage des matériaux trempés. Ceci est vrai pour tous les aspects du système et pour la précision du mouvement de la presse qui actionne le poinçon aux jeux atteignant souvent les 5 μm. Feintool contraint ses activités au développement de solutions personnalisées et les composants sont réalisés sous sa propre responsabilité ainsi que la fourniture des systèmes périphériques, le conseil complet, l’ingénierie et la formation. Pour assurer l’efficacité exigée, les presses fonctionnent à grande vitesse, de quelques douzaines jusqu’à 200 coups par minute selon la taille des pièces et la complexité de la tâche. Les outils doivent garantir, sous des contraintes élevés et pendant de longues périodes d’opération, la précision requise des pièces avec ces hauts niveaux de productivité. Ces composants clé sont donc conçus et produits sur place, par un département spécial composé de 40 à 50 employés.

Roeders - photo 3b« Le bon fonctionnement de tels outils, soumis à de très hautes contraintes, dépend d’innombrables facteurs », explique Christof Wüthrich, chef de production outillages. Une vigilance particulière est exigée à toutes les étapes de la fabrication des outils, de l’usinage avant trempe, du traitement thermique, de l’usinage dur et des opérations de revêtement. Un défi particulier est lancé quand il s’agit d’usiner quelques composants ultra-durs atteignant des duretés de 66HRC. Ceci définit les exigences et niveaux de performances des centres d’usinage utilisés pour les diverses étapes de la production des outils. Les techniques utilisées incluent le tournage et le fraisage avant trempe, la découpe fil et le fraisage dur après traitement thermique, rectification plane ou par coordonnées. Des précisions entre le ± 2,5 et le ± 5μm doivent alors être obtenues en toute fiabilité.

Fraisage et rectification avec la même machine

« Etant donné la complexité de nombreuses géométries et les grandes précisions à obtenir, nous avons souvent des applications où il est logique d’employer à la fois le fraisage dur et la rectification par coordonnées pour obtenir une efficacité optimale », souligne Christian Iseli. Pour de telles tâches, il est souhaitable d’effectuer ces travaux sur la même machine et avec une seule prise de pièce. Les avantages essentiels sont la suppression des risques de mauvais alignement dus aux reprises et l’élimination des pertes de temps pour le recalibrage sur la seconde machine. Roeders - photo 5Après avoir complètement passé en revue les machines disponibles sur le marché, la société a opté pour un centre d’usinage 3 axes Roeders RHP avec guidage hydrostatique. La raison : cette machine excelle aussi bien pour les opérations de fraisage dur que pour la rectification par coordonnées de haute précision.

Avec les machines de rectification utilisées, les opérations de fraisage pouvaient être effectuées, mais la performance et la rigidité de la broche ne répondaient pas aux attentes,tout comme les dynamiques des mouvements d’axes. À l’opposé, le centre d’usinage Roeders a relevé le défi, tant en termes de capacités d’enlèvement copeaux que par les précisions et qualités d’usinage obtenus ; sans oublier qu’il permet de réduire l’espace de travail. Autre avantage : le programmeur a la possibilité de choisir en toute liberté, selon les opérations à réaliser, entre le fraisage, sensiblement plus économique, et les opérations de rectifications plus longues mais plus précises.

Roeders - photo 2Mise en oeuvre rapide

« L’expérience que nous avons déjà acquise avec ce système est si positive que, déjà en mars 2016, une autre machine Roeders sera commandée », assure Christof Wüthrich. La courbe d’apprentissage de la machine a été particulièrement courte et n’a duré que deux ou trois mois. La nouvelle machine, la RXU1001 se différencie de la première RHP essentiellement par une plus grande rigidité et des guides à rouleaux au lieu des guides hydrostatiques. Avant de passer la commande, les essais réalisés chez Roeders ont démontré que, malgré ces différences, les précisions attendues étaient obtenues sans aucun problème.

Roeders - photo 4Après traitement thermique, la gamme habituelle comprenait une ébauche en rectification pour enlever les surépaisseurs laissées lors des ébauches avant la trempe puis une passe de finition à grain fin. Des limitations dues à la longueur des outils, la hauteur de la pièce et la qualité de surface recherchée peuvent occasionnellement nécessiter plusieurs passes de finition. Actuellement, avec la Roeders, on usine les surépaisseurs en fraisage dur avant finition en rectification fine. Dans le cas de pièces très hautes, une passe d’ébauche en rectification peut être requise pour retirer la faible dépouille générée par l’usure de l’outil. Pour les matrices, les chanfreins et la saillie en forme V de la plaque de verrouillage sont terminés en fraisage dur. Le palpeur 3D disponible sur les Roeders permet de vérifier le brut et ses positions avant de commencer tout usinage, ainsi que les résultats obtenus. L’équipe Feintool a acquis une telle expérience que les mesures intermédiaires lors du passage du fraisage à la rectification sont ignorées.

Plus qu’un accompagnement, une « coopération »

« Un facteur décisif qui a permis d’avoir une phase de démarrage agréablement courte fut l’excellent support trouvé chez Roeders », rappelle Christian Iseli. Particulièrement importante, l’aide à la programmation était un territoire inexploré pour l’équipe de Feintool. La formation, le développement et la mise en oeuvre de post-processeurs ont été effectués par un spécialiste Roeders chez Feintool. Cette coopération directe a été un important facteur de succès. Tandis que l’équipe de programmation gère la majeure partie des programmes avec le logiciel TopSolid, les opérateurs peuvent programmer des petits travaux ou des ajustements en utilisant les cycles intégrés dans le logiciel de Roeders-RMS6. Finalement, selon Christof Wüthrich, c’est le package global intégrant les performances de la machine et le support du fabricant qui a fait pencher la balance en faveur de Roeders quand la décision a été prise de commander un autre centre d’usinage après si une si courte durée d’exploitation.

Article de K. Vollrath

Traduction P. Marquant

N° 73 février 2016