Brossage sur l'ébavurage et la finition dans les espaces restreints

Jan 22, 2024

L'espace est généralement limité pour les ateliers d'usinage. Aujourd'hui, en plus des limitations globales de l'espace au sol, les machines CNC et autres équipements deviennent de plus en plus sophistiqués et plus petits, ce qui peut créer de nouveaux défis.

Masters Machine Co., par exemple, utilise plusieurs petits tours CNC de style suisse qui peuvent être difficiles à contourner. "Les tours suisses ont une enveloppe d'usinage beaucoup plus petite et moins de place pour l'outillage", a expliqué Zachary O'Connor, programmeur de machines CNC et machiniste d'amélioration des processus.

Une solution était imminente. L'atelier de Round Pond, dans le Maine, qui produit des composants de précision pour les industries aérospatiale, automobile, commerciale et électronique, est fier de mettre à niveau et d'appliquer de nouvelles méthodologies pour améliorer continuellement ses processus. Fondée en 1957, la société emploie environ 85 personnes dans son usine de 86 000 pieds carrés [7 990 m²] située dans un petit village de pêcheurs de la côte médiane du Maine.

O'Connor, qui a rejoint Masters Machine en mai 2021, était impatient de contribuer à sa nouvelle équipe. Il a apporté l'expérience d'un emploi précédent dans un autre atelier d'usinage du Maine où il a commencé à travailler avec Brush Research Manufacturing Co. (BRM), qui se spécialise dans les brosses à disque abrasif pour la finition, l'ébavurage, la préparation de surface, l'homogénéisation des surfaces de pièces, le rayonnage et la rupture des bords.

Selon l'entreprise, la nouvelle gamme de brosses d'extrémité en céramique plus petites de BRM s'appuie sur les qualités des brosses à disque abrasif qui permettent aux opérateurs CNC d'automatiser le processus d'ébavurage tout en offrant une finition de surface idéale dans la même opération. Les outils offrent aux ateliers d'usinage des options de finition et d'ébavurage plus précises, ainsi que des améliorations de conception pour faciliter l'accès plus profond dans les trous des pièces, les alésages et les espaces restreints.

Comme c'est le cas pour de nombreux ateliers d'usinage, l'un des objectifs de l'ancien employeur d'O'Connor était d'obtenir la finition de surface et/ou l'ébavurage requis tout en augmentant le temps de cycle. Tenant compte de cela, O'Connor a cherché à améliorer la vitesse et la qualité de la finition de surface sur une pièce en acier laminée à froid de 4 pieds (1,21 m) avant le placage au nickel pour un assemblage lié aux semi-conducteurs.

"L'acier de construction A36 ne se termine pas bien, vous pouvez donc vous retrouver avec une finition mate et déchirée même lorsque tous les paramètres de coupe sont respectés", a déclaré O'Connor. "Le processus a laissé beaucoup de travail d'ébavurage et de finition à effectuer par les opérateurs de la cellule de production une fois l'usinage terminé."

Pour une autre pièce en acier, l'atelier d'usinage tentait d'ébavurer une fente à l'aide d'un foret à deux dents à une vitesse d'avance très lente. Malheureusement, cette approche renversait souvent la bavure, au lieu de l'enlever complètement. En conséquence, a noté O'Connor, les opérateurs CNC consacraient trop de temps et n'obtenaient pas le résultat souhaité.

Pour résoudre le problème, O'Connor s'est tourné vers la gamme de brosses abrasives NamPower de BRM. Composées de filaments de nylon abrasifs flexibles liés à une base thermoplastique renforcée de fibres, ces brosses à disque contiennent une combinaison d'abrasif en céramique et en carbure de silicium. Les filaments fonctionnent comme des limes flexibles, se conformant aux contours des pièces, essuyant et limant les bords et les surfaces des pièces pour offrir des taux d'élimination des bavures maximaux ainsi qu'une finition de surface idéale, selon le fabricant.

Alors que certains autres produits de filaments de nylon abrasifs utilisent du carbure de silicium ou de la céramique, la combinaison des deux dans un seul outil rend NamPower unique, a souligné BRM. Les deux abrasifs se complètent : la céramique est responsable de l'enlèvement de matière mais a tendance à couper un peu grossièrement ; et le carbure de silicium agit comme un tampon à l'action de coupe. Le résultat combiné permet l'ébavurage et la finition en une seule opération.

Chaque brosse "s'auto-affûte" tout au long de sa vie. En raison de sa construction linéaire, de nouveaux grains tranchants entrent constamment en contact avec la surface de travail et s'usent, exposant des particules de coupe fraîches. Cela fournit une action d'ébavurage constante sur toute la longueur des poils.

"Nous avons constaté que les brosses NamPower fournissaient une finition de qualité ainsi qu'une préparation des bords supérieure par rapport au chanfreinage", a déclaré O'Connor. "Le chanfreinage est excellent quand il fonctionne, mais s'il y a usure de l'outil, il peut renverser la bavure au lieu de l'enlever. Nous voulions éviter cela."

L'outil de finition peut être utilisé sur une variété de matériaux, tels que l'aluminium, l'acier au carbone, l'acier inoxydable, le laiton, le bronze, le titane, la fonte et les alliages à haute teneur en nickel.

Chez Masters Machine, O'Connor a entendu parler de l'expansion de la gamme de produits de BRM pour inclure des brosses abrasives en céramique plus petites et repensées conçues pour fonctionner avec des pièces plus petites et dans des espaces plus restreints. Naturellement, il voulait les essayer sur les tours CNC suisses.

"J'avais affaire à une application d'ébavurage délicate dans un scénario de production élevée", a-t-il noté.

Comme les brosses NamPower, les nouvelles brosses abrasives sont conçues pour permettre un ébavurage et une finition efficaces et précis dans une gamme d'applications et de matériaux. Cependant, la brosse d'extrémité intègre plusieurs modifications de conception qui leur permettent d'être utilisées sur des pièces plus petites et plus complexes ou dans des machines CNC plus petites.

"Les coupelles en aluminium anodisé à revêtement dur qui maintiennent les filaments en céramique sont maintenant une conception à paroi mince qui permet aux filaments d'être alignés près du bord extérieur pour atteindre les bords intérieurs d'une pièce ou d'un trou", a déclaré Elysha Cole, chef de produit BRM. "Les brosses d'extrémité ont également une tige plus longue afin que l'outil puisse atteindre plus profondément dans les espaces restreints ou les poches de la pièce."

Le «remplissage» des brosses est également très dense pour fournir plus de points de coupe, un facteur qui permet à l'outil de couper plus efficacement, tout en durant plus longtemps. Selon Cole, les filaments en céramique durent 3 à 5 fois plus longtemps que les autres alternatives, sur la base des tests initiaux. L'outil est conçu pour être chargé directement dans des centres d'usinage automatisés sans adaptateurs spéciaux.

En juin 2021, O'Connor a acheté une brosse abrasive de grain 80, 1" (25,4 mm) qu'il pouvait monter dans un groupe d'outils à utiliser pour les opérations d'ébavurage et de finition de précision sur une variété de pièces. l'outil doit atteindre des espaces restreints, ce que fournissent les plus petites tailles.

Depuis leur installation en septembre 2021, les brosses d'extrémité ont permis à Masters Machine de gagner un temps de production considérable. O'Connor a estimé que l'atelier pouvait auparavant usiner 300 pièces en 24 heures pour les pièces nécessitant un ébavurage/finition. Les temps de cycle ont été réduits de près de moitié grâce au nouvel outil abrasif BRM et aux ajustements de la programmation.

"J'ai pu augmenter le régime de la broche et la vitesse d'avance pour exécuter des séquences de surface plus rapides, tout en produisant la finition de qualité requise", a déclaré O'Connor. "La capacité de réduire les temps de cycle à l'aide des brosses d'extrémité est également essentielle, en particulier dans un atelier de production à volume élevé comme Masters Machine", a-t-il ajouté. "Parce que nous traitons des milliers de commandes, si nous pouvons réduire le temps de cycle de 20 ou 30 secondes par pièce, cela permet des économies de coûts incroyables."

La conception en céramique haute densité prolonge également la durée de vie de l'outil.

"Les balais d'extrémité fonctionnent très bien et nous en tirons une très longue durée de vie", a déclaré O'Connor. "Auparavant, nous devions changer nos perceuses ponctuelles après 300 à 400 pièces. Maintenant, nous exécutons des travaux entiers avec 2 500 pièces avec une seule brosse d'extrémité."

De plus, l'automatisation de la compensation d'usure est possible sur des équipements dédiés. Ceci est accompli à l'aide de commandes électroniques pour surveiller la charge du moteur d'entraînement et ajuster la position de l'outil de brossage pour maintenir une quantité de pression relativement constante.

O'Connor a créé une macro "équation d'usure" pour compenser automatiquement l'usure, puis déclenche une alarme lorsque la brosse terminale atteint la fin de sa durée de vie utile. En conséquence, a-t-il déclaré, l'atelier peut "réaliser de très longs cycles de production sans aucune intervention de l'opérateur".

Masters Machine a également commencé à utiliser les nouvelles brosses en céramique pour d'autres applications. En plus des pièces tournées, l'atelier à grand volume propose des opérations de fraisage et peut traiter une grande variété de formes et de tailles.

"En ce qui concerne la finition et l'ébavurage, le ciel est la limite", a déclaré O'Connor. "Les brosses d'extrémité sont très adaptables à chaque application. Un atelier d'usinage n'est essentiellement limité que par sa propre créativité."

Pour plus d'informations sur Masters Machine Co., visitez https://www.mastersmachine.com ou appelez le 207-529-5191.

Pour plus d'informations sur Brush Research Manufacturing, visitez brushresearch.com ou appelez le 323-261-2193.

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