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Augmenter la vitesse de mise sur le marché en combinant les opérations de coupe dans un seul outil
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Al Choiniere
Allied Machine & Engineering

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Améliorer le contrôle dimensionnel, réduire le temps de cycle et augmenter l'efficacité de la production

Par Al Choiniere, COO de Superion, une société d'Allied Machine & Engineering

La combinaison d'opérations dans un seul outil est une tendance importante qui balaie l'industrie de la coupe des métaux. La combinaison des opérations de coupe réduit le coût par trou en éliminant les changements d'outils. Elle améliore l'efficacité de la production et l'utilisation des machines, augmentant ainsi la vitesse de commercialisation des fabricants. La seule chose qui empêche de nombreux fabricants de combiner les opérations est l'idée que les outils étagés sont beaucoup plus chers que l'outillage standard. En fait, les gains de temps de cycle suffisent à justifier cette solution. De plus, les outils étagés combinés peuvent être reconditionnés en usine, ce qui fait de la combinaison des opérations de coupe une proposition extrêmement rentable.

 Tout se résume à l'efficacité de la production et à la réduction du temps de cycle

L'utilisation efficace des machines influe sur la capacité d'une entreprise à mettre ses produits sur le marché plus rapidement - et la rapidité de la mise sur le marché a un effet majeur sur les résultats. Les machines sont chères et les coûts de la main-d'œuvre le sont encore plus, de sorte que l'utilisation maximale de ces machines coûteuses est la règle du jeu. Cela peut se faire en combinant les opérations dans un seul outil de coupe.

Dans la plupart des ateliers, un seul opérateur fait fonctionner plusieurs machines. Plus le nombre d'outils utilisés pour réaliser une opération est élevé, plus le temps de réglage est important. L'utilisation d'un seul outil au lieu de trois ou quatre réduit ce temps de réglage, ce qui contribue à la réduction du temps de cycle. Cela réduit également la quantité de stocks d'outils périssables. En outre, le fait de combiner les opérations sur un seul outil permet de contrôler les dimensions des trous, les formes et les formes. Elle donne aux utilisateurs la possibilité de maintenir des tolérances critiques, ce qui améliore le contrôle dimensionnel et donc la cohérence de la production. 

Qui bénéficie des opérations combinées ?

En général, les ateliers contractuels/de production à forte production effectuant des travaux répétitifs sont ceux qui bénéficient le plus des opérations combinées. Les petits ateliers qui ne fabriquent que quelques pièces ou qui effectuent des travaux de prototypage ne tireront pas autant de bénéfices des opérations d'outils combinés. En général, une entreprise utilise plusieurs outils standard pour le prototypage d'une pièce afin de démontrer sa capacité à la fabriquer. En cours de production, elle cherchera à passer à un outil capable d'effectuer autant d'opérations que possible.

Les ateliers de fabrication modernes utilisent principalement des machines CNC ; la combinaison des opérations signifie qu'ils peuvent utiliser un seul outil pour percer, chanfreiner, chanfreiner à l'arrière et même fraiser. C'est beaucoup mieux que d'utiliser une machine qui ne peut effectuer qu'un seul mouvement d'entrée et de sortie.

Par exemple, la combinaison des opérations dans une machine CNC peut faciliter l'interpolation circulaire, dans laquelle un outil rotatif peut suivre un arc de cercle. Cela peut être un avantage considérable lorsqu'il s'agit de produire un trou avec un chanfrein supérieur et inférieur. L'outil CNC peut être utilisé pour percer et chanfreiner le trou supérieur, puis interpoler circulairement le chanfrein ou la rupture de bord à l'arrière du trou, le tout avec un seul outil.

Un autre avantage des outils à gradins est le façonnage de formes complexes, telles que les orifices de cavité qui présentent des angles multiples se transformant en rayons. L'utilisateur final peut contrôler toutes les tolérances dans l'outil et n'aura pas à programmer les informations complexes dans plusieurs outils pour réaliser la même forme difficile. Cela signifie qu'il en résultera une plus grande précision et une production plus rapide, tout en maintenant la cohérence, en particulier dans les formes complexes.

Un exemple clé est celui des raccords hydrauliques SAE et/ou ISO, qui présentent des formes avec de multiples angles et rayons qui doivent tous être contrôlés les uns par rapport aux autres. Cette combinaison de caractéristiques critiques les rend difficiles à produire sans outil étagé. Avec les outils combinés, l'orifice peut être percé d'un solide à un orifice fini en une seule fois. Cela peut représenter un gain de temps considérable. Toutes les machines CNC utilisent des changeurs d'outils, et le passage d'un outil à l'autre peut prendre jusqu'à 10 à 30 secondes de temps de cycle... N'oubliez pas que dans les ateliers de production, chaque seconde compte.

Des outils uniques pour soutenir l'avancement des matières premières.

De nombreux nouveaux outils sont en cours de développement pour soutenir les progrès récents des matières premières, en particulier pour les applications aérospatiales et automobiles. Par exemple, les avions sont fabriqués avec des matériaux légers et extrêmement résistants, tels que le polymère renforcé de fibres de carbone (CFRP) et le thermoplastique renforcé de fibres de carbone (CFRTP), qui sont extrêmement abrasifs et difficiles à usiner. L'usinage avec des outils en carbure est possible, mais les outils s'usent très rapidement. Cela a conduit au développement d'outils en diamant polycristallin (PCD), un matériau superdur présentant de nombreux avantages par rapport au seul carbure de tungstène.

Nombreux sont ceux qui recherchent des outils PCD étagés capables de combiner les opérations d'ébauche et de finition, afin que les opérateurs puissent percer, fraiser et aléser avec un seul outil. Les outils PCD combinés sont également utilisés dans l'industrie automobile pour les alumines abrasives à haute teneur en silicium.

Résoudre les défis des clients en matière d'outillage pour métaux durs avec des outils étagés

Voici deux exemples intéressants de clients réels qui ont bénéficié de la combinaison d'opérations en un seul outil.

Le premier est une entreprise de défense fabriquant des armes légères. La chambre du canon présente de multiples angles, rayons et diamètres. La conception typique de l'outil ne permettait pas d'effectuer toutes les opérations en une seule étape. Il en résultait un travail manuel important pour l'armurier, qui devait rendre la chambre suffisamment lisse pour que la balle ne la traverse pas et ne provoque pas de blocage. Nous avons combiné les outils pour éliminer complètement le travail de l'armurier, en supprimant l'élément humain et en garantissant une chambre lisse. De plus, l'outillage combiné a permis de gagner du temps de production, tout en réduisant les risques de responsabilité en cas de dysfonctionnement de l'arme à feu.

Ce deuxième exemple illustre encore mieux la raison pour laquelle la combinaison des outils d'étape peut changer la donne. Dans ce cas, nous avons travaillé avec une entreprise en pleine croissance qui fabriquait des pièces automobiles en aluminium. L'entreprise disposait déjà de quatre machines CNC fonctionnant en trois équipes par jour pour faire face à sa charge de travail. Puis, son plus gros client l'a informée qu'il allait lui confier davantage de travail, ce qui a obligé le fabricant de pièces à tripler sa production !

Le directeur de l'usine a dû trouver un moyen viable de multiplier la production par trois. Il avait d'abord envisagé d'agrandir le bâtiment et d'ajouter des machines, mais il était préoccupé par le délai que cela entraînerait. L'entreprise a contacté Superion et lui a demandé à quelle vitesse nous pourrions ajouter des outils supplémentaires pour faire face à l'augmentation. L'entreprise utilisait des outils en carbure monobloc avec des outils étagés. Après avoir examiné les opérations, je lui ai expliqué que si elle passait à des outils étagés à pointe de diamant, elle pourrait augmenter sa production et répondre à la demande des clients sans devoir agrandir le bâtiment.

Au lieu d'ajouter huit machines supplémentaires et d'agrandir leur bâtiment, ils n'ont eu qu'à ajouter une seule machine - point final. Cette solution a non seulement permis au client d'économiser des millions de dollars, mais elle a également amélioré la cohérence et la qualité des pièces sans augmenter les coûts d'outillage sur une période de trois ans. Le fabricant de pièces a pu dire à son client qu'il pouvait être prêt pour la montée en puissance en deux mois, au lieu des plusieurs mois supplémentaires qu'il aurait fallu pour ajouter de la surface de bâtiment et des machines. L'entreprise avait la place d'ajouter une autre machine et a également pu réduire le nombre d'équipes, ce qui lui a permis d'augmenter sa capacité et d'accepter davantage de travail.

La combinaison des opérations permet de tirer le meilleur parti des progrès de la CNC

Le progrès des machines-outils à commande numérique est l'une des évolutions les plus significatives dans le domaine de la découpe des métaux, et nous devons désormais créer des outils de découpe capables de tirer pleinement parti des capacités des machines à commande numérique. Dans le même temps, les matières premières utilisées pour fabriquer les outils de coupe se sont également améliorées, avec une évolution vers de nouveaux matériaux qui augmentent la durée de vie des outils, assurent une coupe plus propre et durent plus longtemps, notamment le PCD, le nitrure de bore cubique (CBN), la céramique et les cermets.

Dans le passé, la perception du coût élevé des outils pour les opérations combinées a conduit les gens à hésiter à le faire, pensant qu'ils seraient plus chers que les outils standard du commerce. En réalité, les fabricants gagneront beaucoup plus grâce aux économies de temps de cycle réalisées dans l'atelier de production. En outre, ces outils peuvent être renvoyés plusieurs fois à l'usine pour être reconditionnés à l'état neuf ou presque neuf, en fonction des tolérances. Cela réduit encore les dépenses, rendant l'option de combiner les outils encore plus attrayante.


 


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