Machpro 833 15/05/06

Etre meilleur que son voisin, même lointain

Pour rester compétitif, tous les services de l’entreprise doivent être mis à contribution. Un poste aussi familier que l’usinage, ne fait pas exception. Pour concevoir des pièces compétitives, il est utile d’exploiter le potentiel de l’atelier pour usiner différemment.

La lecture de Machines Production illustre bien au fil des numéros combien une opération d’usinage est le résultat des efforts conjugués d’un nombre important d’éléments. Outils, matières, pièces, machines, commandes numériques, logiciels de CFAO ou attachements contribuent tous aux bons résultats de l’opération. Cependant leurs évolutions adoptent des rythmes différents.

Evoluer avec son temps
Les matériaux par exemple sont de plus en plus durs. L’utilisation de substrats d’outils en carbure micrograins impose des techniques d’usinages différentes. Les CN, plus puissante, gèrent un nombres plus importants de points ce qui garantit, avec un modèle CAO de qualité, un lissage affiné des trajectoires.
Concernant les machines, l’avènement de l’UGV bousculait déjà la manière d’usiner.

A la place de l’engagement, l’opérateur privilégiait la vitesse. Conséquence directe sur la conception des machines, les masses en mouvement ont été allégées, au détriment de la rigidité. Parallèlement, pour éviter les fréquences basses de vibration machine, on continuait d’augmenter les vitesses de coupe.
Ces différentes évolutions ont contribué à l’élaboration de nouvelles stratégies d’usinage, ayant pour objectif de maîtriser l’engagement de l’outil, donc l’usure.

Le cercle qui tourne rond
Parmi ces stratégies complémentaires, l’usinage trochoïdal imprime à l’axe de l’outil, un mouvement circulaire répété suivant un pas. Evitant un engagement complet de la fraise, une petite partie de matière est usiné à chaque cycle ce qui en fait une stratégie privilégiée pour l’usinage dur, idéale quand la rigidité et la puissance demandées à la machine sont réduites, donc recommandée sur machine UGV. Elle améliore la durée de vie de l’outil et est adaptée à tous types de matériaux.
L’usinage trochoïdal est réalisé avec une vitesse de coupe élevée. Le pas de la trochoïde oscille généralement entre 5 et 15 % du diamètre de la fraise. Comme l’engagement est faible, la flexion de l’outil est réduite et l’usinage sur toute la longueur utile de l’outil est possible. On conseille alors un nombre de dents à pas réduit. Enfin, le copeau est fin et facilement évacuable.
Le trochoïdal est une stratégie intéressante sur le plan de la productivité, comme de la maintenance. Et elle n’est pas la seule.

Jouer la stratégie
Le tréflage est un usinage réalisé en plongée suivant l’axe Z, avec un faible engagement. Pour l’ébauche de poches par exemple, sans augmenter les efforts axiaux, cette stratégie diminue les efforts tangentiels et offre des possibilités de grands porte-à-faux. Elle offre un gain de temps substantiel à partir d’une profondeur de passe de 3 fois le diamètre de l’outil.
Pour faire fructifier l’idée du faible engagement, il est possible de jouer sur la profondeur de passe (ap) qui sera inférieur au millimètre dans le cas d’un usinage à grande avance. La force de cette stratégie d’ébauche réside dans une forte avance à la dent, jusqu’à 3 mm/dent.
Ces stratégies font l’objet d’une attention particulière des carburiers qui cherchent à coller aux attentes du marché, même si ces dernières sont encore naissantes chez le client.

Développer les bons outils
Sur le site de Bourges qui emploie 241 personnes, le service R &D de Seco Tools (D.791) s’intéresse particulièrement à ces développements. Contrairement à leurs collègues suédois centrés sur les fraises de surfaçage et le tournage, les français s’investissent sur des niches telles que les fraises disques, les outils à fort enlèvement de copeaux, en relation avec des universités, le Cetim (D.792) et des constructeurs de machine comme Huron 5D.793).
Le carburier investit donc 9 % de son chiffre d’affaires pour atteindre ses objectifs : renouvellement de la gamme, réduction des temps de mises sur le marché et augmentation de la valeur ajoutée d’un produit de 20 % minimum. Il est intéressant de souligner que les produits conçus en France sont fabriqués en France. De l’usine de Bourges sortent ainsi 700 outils par semaine. En d’autres termes, l’industrialisation est intégrée dans la conception du produit.

Comme on usine, on conçoit
Les fabricants d’outils sont trop souvent associés tardivement à l’élaboration d’usinage. Le choix d’un outil pertinent, donnant tout son ressort à la production, devient plus délicat. En y réfléchissant dès la conception, les stratégies énoncées précédemment constituent des alternatives technologiques simples à mettre en œuvre à partir des ressources d’un atelier. Ainsi, Seco propose pour le trochoïdal ses différentes gammes de fraises conventionnelles, hélicoïdales, hémisphériques et même les fraises disques de petit diamètre.
Au cas où les fraises Jabro en carbure monobloc ne rempliraient pas le cahier des charges, il sera alors temps de se tourner vers des développements particuliers. Dans ce sens, pour optimiser ces stratégies, le carburier s’oriente vers des outils à pas fins et avec des ap importants avec des plaquettes carbures de petite taille pour faciliter la progression de l’usinage.
Si l’usinage trochoïdal, le tréflage, le ramping ont fait leurs preuves, elles s’imposent encore difficilement dans les gammes par manque de relais dans les logiciels de CFAO.

Faire les comptes
Pourtant chez certains éditeurs, l’adoption de la trajectoire trochoïdale par exemple est intégrée pour les zones de surcharge de l’outil. Dans un parcours non optimisé, l’engagement de l’outil est variable avec l’utilisation d’un pas large et une durée de vie réduite. Pour un parcours optimisé, l’arête de la plaquette doit être vive. L’engagement est alors constant, le pas réduit et la productivité accrue.
Les outils de coupe représentent environs 3 % de l’ensemble des coûts de productions. Quand on sait qu’une augmentation de 20% des conditions de coupe réduit de 15 % les coûts totaux par pièces, on s’interroge sur l’intérêt d’une négociation fantaisiste du prix des plaquettes, sans une bonne et audacieuse exploitation des différentes façons d’usiner. Il existe des solutions simples pour utiliser des procédés avancés qu’il est aisé de faire fructifier sans aller chercher bien loin.