Machpro 871 16/06/08

Des outils de compétition

Pour rester en tête dans le secteur des moteurs de course, les équipes de conception, de fabrication et les logisticiens se doivent d’être aussi affûtés et réactifs que le pilote et l’équipe des stands. Ce que le pilote apprend d’un essai chronométré le mercredi peut déclencher des modifications de suspension ou de moteur qui seront réalisés et montés pour la course du samedi. Pour réagir vite, le fournisseur d’outils coupants doit être exemplaire. Exemple d’Australie.

« Chaque composant d’une voiture de course est un travail en cours, sujet à redéfinition chaque jour de la saison », avance Ron Harrop de Harrop Engineering, Victoria, Australie.

Les délais d’entrée sur le marché
Parlons de « délais d’entrée » ! Souvent en une seule semaine, la société de Ron réalise une amélioration de vilebrequin dont la seule phase d’avant-projet prendrait deux ans à un constructeur automobile. Le travail fourni par Harrop pour l’écurie Tasman Racing Team dans la catégorie V8 (en forte croissance) a fait de sa société un acteur de plus en plus éminent sur le marché mondial des pièces de voitures de course, en même temps que le champion national de la fourniture de pièces de moteurs de course.

Leurs turbocompresseurs ‘’Stealth’’ sont devenus une légende sur plusieurs continents pour leur ‘’couple et leur puissance effrayante“. « Ron est un des cerveaux les plus brillants dans le sport automobile actuel », explique Jeff Grech, directeur de Tasman Motorsport, une des principales écuries de Level One, en classe V8 Supercar. « Les éléments de moteur et de suspension Harrop sont une des clés du succès de Tasman depuis près de 20 ans. »

Du circuit aux outils
Le partenariat entre Harrop et Tasman, qui remonte jusqu’à leurs fournisseurs, dépend depuis toujours d’une amélioration continue jusqu’à l’extrême. « Sur le circuit, vous pouvez parier que les autres écuries testent des solutions toutes aussi pointues que vous », dit M. Harrop. « C’est aussi compétitif ici au niveau de la conception et de la fabrication des pièces que ça l’est derrière le volant ou dans les stands. Nous devons tout le temps améliorer les courbes de puissance du moteur et alléger la suspension – et ce ‘’à la volée“, plus vite et mieux que ceux d’en face. » Tout comme Tasman s’appuie sur Ron pour de nouvelles idées techniques, le directeur d’exploitation de Harrop, Ken Nunn compte fortement sur les outils Iscar (A.499) pour que des solutions d’usinage transforment rapidement des nouvelles idées en outils. Ken dirige les opérations dans l’atelier de fonderie et de fabrication où travaillent 65 employés de Harrop. « Nos produits évoluent presque toutes les semaines et la vitesse de réponse est critique, c’est pourquoi nous consultons Iscar très en amont des projets – même quand la transformation d’une pièce est encore sur la planche de Ron“, explique M. Nunn. « De meilleures réponses en outillage : voilà ce que nous recevons de notre fournisseurs d’outils coupants »

Des vilebrequins sur mesure
Un exemple : les vilebrequins V8 haute performance, pour Tasman et les autres, que Ron continue à peaufiner pour les rendre encore plus légers et encore plus solides. Parce que chacun de ces vilebrequins est fait sur mesure, Harrop les usine dans la masse, en 34CND6, plutôt que d’utiliser des bruts forgés. Plus de 50 % du poids du brut est transformé en copeaux au cours de la fabrication.
Maintenant, grâce aux conseils techniques d’Iscar, Harrop a divisé par deux le temps d’ébauche, avec moins d’usure et de casse sur la machine et l’outil. La principale cause de la lenteur de la progression était le risque de vibrations, dues au porte-à-faux important que l’on a quand on fraise un vilebrequin à partir d’un brut cylindrique et aux efforts de coupe tangentiels exercés sur la fraise montée sur une rallonge. Même avec ces avances d’usinage prudentes, l’opération a besoin d’une assise stable pour éviter toute flexion de la pièce.

Une ébauche plus vite finie
Pour assurer une plate-forme plus rigide pour l’ébauche du vilebrequin, Harrop a décidé d’investir dans un nouveau centre d’usinage Mazak (A.500) Integrex 5 axes, planifiant de transférer le fraisage existant vers la nouvelle machine. Toutefois, au cours d’une consultation en amont, Iscar a proposé de remplacer le process existant par un tréflage sur l’axe Y. « Le tréflage dirige la principale composante des efforts de coupe axialement, et non tangentiellement, de sorte qu’on peut usiner plus vite et plus profondément avec une flexion moindre », explique Greg Reid, chef de projet et responsable formation d’Iscar en Australie. De cette manière, l’équipe de M. Nunn a reprogrammé l’opération en tréflage par paliers et l’équipe Iscar a apporté de nouveaux tréfleurs PLX et PLC combinées aux adaptateurs et attachements modulaires Flexfit. Ensemble, les deux ont essayé plusieurs plaquettes, plusieurs distances de paliers et vitesses d’avance pour optimiser la combinaison débit / durée de vie d’outil. Ils ont finalement retenu la nuance Iscar IC908. Maintenant, les vilebrequins sont entièrement ébauchés en tout juste 10 heures – la moitié du temps précédent –, les arêtes de coupe durent plus longtemps et les vibrations ont toutes disparu.

Tréflage en deux étapes
Le nouveau process d’ébau-che utilise en fait deux fraises différentes. Dans la première opération, une grosse fraise Iscar de type PLX réalise la forme brute avec les contrepoids, le tout en plongée avec une pièce fixe. Fraise et pièce se repositionnent par paliers après chaque plongée.

Dans la seconde opération, une plus petite fraise de type PLC ébauche les sections des manetons (paliers) pendant que la pièce tourne lentement avec un parcours d’outil programmé pour suivre l’orbite du maneton. « La nouvelle machine a fourni davantage de puissance et de rigidité à Harrop – et aussi plus de possibilités de process », explique Greg Reid d’Iscar. « Le tréflage exploite tout simplement mieux les capacités de la nouvelle machine. Il ne faut jamais laisser de vieilles solutions d’outil sur de nouvelles machines. » Harrop utilise la nouvelle combinaison Mazak-tréflage Iscar sur tous ses vilebrequins spéciaux V8. Ron peut tranquillement modifier la conception de base pour répondre aux demandes des clients. Il suffit alors de modifier les paramètres de la programmation de la CN. Dans tous les cas, le ‘’gros du boulot“ est fait par le tréfleur d’Iscar.

Optimiser un alésage critique
Le même partenariat d’outillage a aussi permis à Harrop d’optimiser la production de ses nouveaux turbocompresseurs ‘’Stealth“ depuis le début. Ce sont des produits de taille moyenne réalisés pour le marché mondial des pièces détachées, et pas uniquement pour quelques voitures de course privilégiées. Harrop a lancé sa gamme de produits début 2004 et réalise maintenant environ 4 000 unités par an. La plupart dédiée à l’export. La conception de Ron pour les turbocompresseurs Stealth fait appel à un alésage ultra-précis de 250 mm de long dans le carter en aluminium fondu (produit coulé en interne). Concentrique à un alésage plus important, l’alésage a un diamètre de 27 mm, d’une tolérance de 0,008 mm. « Une grande partie de la performance du compresseur dépend de la précision de ces alésages », avance M. Harrop. Au milieu de la phase de conception, l’équipe de production de Ken Nunn s’est assise autour d’une table avec une équipe d’ingénierie d’Iscar pour la phase de conception et d’outillage. Ce démarrage en amont a aidé Harrop à mettre le produit sur le marché plus vite.

Un process robuste en trois étapes
Le résultat a été un process d’alésage en trois étapes – ébauche, demi-finition et finition – chacun avec sa propre tête d’alésage Iscar ITS Bore. Les deux premières phases utilisent des têtes d’alésage d’ébauche Iscar BHR avec des plaquettes en carbure revêtu, laissant un surplus de matière d’environ 0,15 mm au rayon. La finition est réalisée à l’aide d’une tête d’alésage Iscar BHF réglable avec une plaquette de coupe en diamant polycristallin (PCD). « Les opérations d’alésage profond peuvent être un vrai goulot d’étranglement à cause des longueurs d’outils importantes sans guidage, à moins que l’outil soit choisi avec précaution, » explique Greg Reid
de l’équipe technique d’Iscar. « L’ébauche avec un outil de finition peut vous ralentir. Essayer de finir une tolérance serrée avec l’outil d’ébauche augmente votre risque de rebut. Ce sont vraiment deux opérations distinctes. » Avec ce package d’outillage et les recommandations d’Iscar en termes d’avances et de vitesses, l’alésage d’ébauche est réalisé en tout juste 30 minutes, avec une précision suffisamment élevée pour assurer un taux de rebut ou de retouche nul sur cette pièce très chère. « Nous disposons ici d’un procédé étonnamment robuste pour un alésage particulièrement critique sur une pièce coûteuse », avance M. Nunn.

De meilleures réponses en outillage, plus vite
„Il y a plein de fournisseurs d’outils ici“, conclut Ron Harrop, „mais Iscar propose des solutions significativement meilleures pour mon budget. C’est ce qui leur a ouvert les portes de ma société. Pour nous, dans notre secteur hyperconcurrentiel de la fabrication de pièces automobiles, le vrai bénéfice est d’en avoir fait des membres à temps plein de notre équipe technique de production plutôt que de les considérer comme de simples fournisseurs.“