Surveillance et optimisation des processus ainsi que de la qualité : Augmentation de la durée de vie des outils en lien avec la technique de serrage

Les vibrations ne sont pas appréciées dans le domaine de l'usinage ! Pourquoi ?

Parce qu'elles dégradent les surfaces des pièces et, dans le pire des cas, les rendent défectueuses. Et parce qu'elles réduisent parfois massivement la durée de vie des outils. Il existe de nombreux moyens d’éviter cette problématique, notamment grâce à desétaux 5-axes comme le X5G-Z amorti par élastomère, de CERATIZIT . Combiné avec le nouveau mandrin Heavy Duty Chuck-HDC pour l'usinage lourd et les fraises SilverLinele X5G-Z doit montrer si ses propriétés d'amortissement des vibrations présente effectivement les meilleurs états de surface. ToolScopesurveille alors l'état de l'outil au niveau de l'arête de coupe ainsi que les vibrations qui se produisent, et cela en permanence pendant le processus, grâce à un capteur intégré dans la broche.

Vous pouvez également visionner ici la conférence DiMaP en replay sur le thème "Optimisation des processus et surveillance de la qualité - Augmentation de la durée de vie des outils grâce à une technique de serrage optimisée" :

Présentation de notre cas d'étude

Afin de démontrer le fonctionnement d'un dispositif de serrage anti-vibratoire pour usinage 5 axes et son influence sur la qualité de surface de la pièce, deux étaux s'affrontent lors du test. Les conditions de base de cet essai sont les mêmes pour les deux étaux :

Ils ont été montés avec la même plaque avec le système de serrage mécanique point zéro dans un centre de fraisage 5 axes DMU 75 monoBLOCK de DMG MORI. Le porte-outil et l'outil de fraisage étaient également identiques, un nouvel outil étant utilisé pour chaque opération de fraisage.

L'étau 5 axes concurrent est serré à 100 Nm via deux vis. La pièce en 1.2379 est ainsi serrée à 40 kN par des mors grip Pour le X5G-Z il suffit de serrer une vis à 140 Nm. La pièce à usiner s’en retrouve aussi serrée avec une force de serrage de 40 kN, avec des mors grip. Une fraise carbure monobloc de la toute dernière génération SilverLine, Ø10 mm, maintenue dans un mandrin HDC, HSK-63.

Les conditions de coupe sont les mêmes pour les deux montages :

vc 155 m/min
fz 0,1 mm/dent
ap 20 mm
ae 2 mm

→ Les vibrations sont détectées par un capteur monté séparément sur la broche, qui est normalement responsable du contrôle des collisions.

→ Des bandes de tolérance vertes sont visibles au-dessus et en dessous de la ligne rouge de représentation des vibrations.

→ Si la ligne rouge touchait l'une des deux lignes vertes, le ToolScope ordonnerait un arrêt immédiat.

→ La ligne noire marque la valeur maximale. Si celle-ci est dépassée, cela entraîne automatiquement un arrêt de la machine.

→ Pour garantir une surveillance fiable du processus, la valeur maximale offre une sécurité supplémentaire.

→ Lors du test avec le X5G-Z, nous observons des vibrations régulières, dont l'intensité est négligeable. Cela laisse présager que le l’usinage se déroule très bien et que l'étau et ses inserts en élastomère fonctionne à la perfection.

Les différences d’état de surface sont déjà visibles à l'œil nu, les mesures de rugosité confirment cette impression : Les valeurs obtenues avec le X5G-Z sont presque deux fois plus faibles que celles de l’étau concurrent, ce qui donne à l'utilisateur un avantage conséquent en termes de qualité. De plus, les outils sont ainsi utilisés dans des conditions plus favorables et leur durée de vie est allongée. Ces facteurs sont extrêmement importants pour un usinage fiable et influencent grandement le résultat final.

Avantages de l’étau X5G-Z
  • Qualité d'état de surface
  • Répétabilité
  • Durée de vie outil
  • Plus de marge de manœuvre pour le volume d'enlèvement de copeaux / la vitesse d'avance / la vitesse de rotation.
  1. Déplacement rapide sur la plage de serrage
    130 mm de course sans démontage
  2. Broche mécanique complètement carénée
    facilement extensible jusqu'à une plage de serrage de 690 mm
  3. Optimisé contre les vibrations
    Amortissement interne par inserts en élastomère
  4. Usinage sur 5- ou 6-face possible
    ▲ Action de placage
    ▲ Pas de variation de force de serrage sur la surface d'appui

Résumé : Minimiser les vibrations lors de l’usinage présente d'énormes avantages.

Les surfaces sur la pièce usinée sont de meilleure qualité et les outils utilisés durent nettement plus longtemps. Cette supériorité est obtenu entre autres grâce à un système de serrage sophistiqué comme l’étau 5 axes X5G-Z à amortissement par élastomère. Des résultats optimaux peuvent être obtenus lorsque tous les composants sont idéalement adaptés les uns aux autres, de l'outil à l'étau en passant par la pince de serrage de l'outil. Si, en plus, un système de surveillance des processus comme ToolScope est intégré, surveillant en permanence les paramètres machine pertinents, il n'y a pratiquement plus de risque d'erreur. En effet, avant que l'outil ou la pièce ne soient endommagés, ToolScope déclenche l’arrêt du cycle.