Le passage au broyage pourrait-il aider mon processus de fabrication ?

Jan 26, 2024

Alors que les progrès récents dans les centres d'usinage ont permis une capacité accrue autour des opérations à volume élevé, il existe plusieurs facteurs qui nécessitent encore le besoin de meulage. Le meulage présente de nombreux avantages par rapport à l'usinage conventionnel, notamment une durée de vie plus longue, des finitions de surface plus fines et la capacité d'éliminer plus efficacement les matériaux difficiles à usiner (tels que les nouveaux composites céramiques et les alliages métalliques imprégnés de carbure). Quels sont les avantages de la nouvelle technologie de rectification par rapport à l'usinage conventionnel ? Et que devez-vous garder à l'esprit lors de la conversion des applications d'usinage actuelles en rectification ? Continuer à lire.

Traditionnellement, l'usinage est un processus très efficace capable d'enlever rapidement de la matière. En raison de surfaces de coupe relativement grandes et de grandes tailles de copeaux, la quantité d'interactions de frottement (frottement et labour) entre l'outil et la pièce par rapport au meulage est minime ; cela réduit le besoin de systèmes de refroidissement complexes. Cependant, la grande taille des copeaux peut avoir un impact négatif sur la rugosité de surface finale de la pièce, nécessitant souvent un processus de meulage ultérieur pour générer des finitions fines. Les progrès récents dans les chimies de grains et de liants abrasifs, et les technologies de buses de machines et de liquide de refroidissement ont permis aux applications de meulage de concurrencer et même de dépasser les taux d'enlèvement de matière d'usinage sur les alliages nouveaux et difficiles à usiner. Ceci, associé à l'avantage supplémentaire de pouvoir rectifier l'ébauche et la finition sur la même plate-forme de machine, est devenu un moyen de fabrication rentable.

Les avantages du meulage proviennent du fait d'avoir des centaines de points de coupe sur une meule typique (contre quelques-uns sur une fraiseuse ou un tour typique). Les nombreux points de coupe auront tendance à créer des copeaux plus petits, améliorant ainsi la finition de surface et conférant une contrainte résiduelle de compression à la surface de la pièce. De plus, la forte augmentation du nombre de points de coupe permet une usure plus répartie et uniforme le long de la meule, ce qui prolonge la durée de vie de la meule et réduit le nombre de changements d'outils. Une meule typique utilise des grains en céramique dure ou superabrasifs, qui sont nettement plus durs que la plupart des outils d'usinage sur le marché (bien que les outils en céramique s'en rapprochent).

Lorsque l'on considère si une application d'usinage ou de tournage existante peut plutôt être réalisée par meulage, la première étape du processus doit être d'évaluer les limites du processus, les points faibles et les matériaux.

Les problèmes courants qui peuvent se prêter à une solution de meulage incluent :

Pour les nouveaux processus, la sélection d'une plate-forme de rectification présente plusieurs avantages par rapport aux plates-formes d'usinage conventionnelles, notamment une rigidité plus élevée, des capacités de dressage et des systèmes de refroidissement de précision. Cependant, si vous cherchez à moderniser un processus existant qui utilise un équipement d'usinage, cela peut souvent être réalisé avec quelques modifications du liquide de refroidissement et des meules électrolytiques, qui ne nécessitent aucun dressage pour conserver leur forme. La mise à niveau requise dans ces situations est principalement liée à la conversion du système de refroidissement en huile de meulage, qui est généralement optimisée pour une variété de conditions, telles que des points d'éclair plus élevés, un faible moussage et des facteurs environnementaux/de nettoyage. Le plus grand changement dans la modernisation d'un processus existant est d'assurer une vitesse adéquate pour correspondre à la vitesse de la roue. Par rapport à l'achat de nouveaux équipements, il s'agit de mesures relativement rentables pour convertir les processus d'usinage existants en meulage.

Les avantages des roues galvanisées dans ces applications incluent la possibilité de plaquer presque toutes les formes, y compris les forets, les fraises, les roues et les fourreaux, et la capacité de maintenir des tolérances fines (jusqu'à 0,0004" dans certains cas) lorsque des caractéristiques critiques doivent être générées.

Il existe de nombreux exemples de la manière dont les clients ont adapté cette machine au concept de broyage pour améliorer l'ensemble du processus et réduire les coûts. Dans un exemple, une entreprise énergétique tournait en céramique des bagues à double roulement pour une turbine. Le défi était de s'assurer que les courses étaient identiques les unes aux autres après avoir été durcies à un 65RHC. En raison de l'usure des inserts en céramique lors du tournage, il y a eu une quantité importante de retouches de pièces pour que les courses correspondent. La solution consistait à mettre en œuvre une meule électrolytique capable de rectifier simultanément les deux courses trempées. Étant donné que la meule utilisait des abrasifs cBN et présentait une usure très faible et uniforme, cela éliminait les retouches. En conséquence, cela a réduit le temps de cycle global par pièce de 30 minutes à 11 minutes, ce qui a permis à l'entreprise d'économiser plus de 80 000 $ par an.

Un autre exemple est le meulage d'engrenages à partir de solides. Il est courant de fraiser ou de tailler les engrenages dans un état ramolli, puis de durcir et de meuler la finition finale. Certains ont adopté l'approche consistant à durcir d'abord les engrenages, puis à rectifier le dégrossissage et la finition sur une seule meuleuse avec des meules hautes performances, telles que Norton Xtrimium ou Quantum. Un client a pu réduire de moitié le temps de cycle en appliquant cette technique.

Tous les clients ne pourront pas modifier ou acheter de nouveaux équipements pour tester si le meulage est une bonne solution par rapport à l'usinage. Dans un cas, un client utilisait un processus d'usinage sur un simple centre d'usinage à 3 axes. Ils rencontraient des difficultés avec le déchirement des matériaux lors de l'utilisation de petits broyeurs à boulets sur des caractéristiques à tolérances serrées. L'approche qu'ils ont adoptée consistait à commander des fourreaux galvanisés de la même taille et de la même forme que les broyeurs à boulets à utiliser pour les opérations de finition. Cela a éliminé le déchirement du matériau (en raison de la taille plus petite des copeaux) et n'a nécessité aucune modification de l'équipement existant à mettre en œuvre. Bien que les outils de meulage aient un prix plus élevé que les outils de broyeur à boulets, cela était justifié par les économies importantes en temps de reprise en n'ayant pas de déchirures dans le matériau.

De nombreuses industries performantes, y compris celles du secteur aérospatial, ont réalisé d'énormes investissements dans des cellules de broyage de nouvelle génération afin de capter les capacités de rectification et d'usinage pour optimiser les processus. Pour les clients ayant une production à faible mix et à volume élevé, l'utilisation des dernières plates-formes de rectifieuses hautes performances et de la technologie des meules peut apporter des améliorations significatives par rapport à l'usinage. Mais pour de nombreuses petites entreprises, ces cellules pourraient ne pas justifier leur coût, en particulier pour les installations à forte mixité et à faible volume. Dans ces cas, la conversion d'un processus d'usinage existant en meulage avec des outils électrodéposés peut avoir des avantages considérables en termes de temps de cycle, de réduction du coût global par pièce, d'amélioration de la durée de vie de l'outil et de constance dans la qualité des pièces.

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