Les vibrations sous contrôle – Les attachements antivibratoires de Walter
Une technologie antivibratoire brevetée pour le tournage et le fraisage
Les vibrations ont une influence négative sur l'ensemble du processus d'usinage. En particulier dans des conditions difficiles, par exemple lors du perçage de longues pièces ou du fraisage de cavités profondes, les vibrations ont un impact significatif sur la qualité de la surface de la pièce ainsi que sur la productivité et la fiabilité du processus. Pour les outils avec un porte-à-faux important, Walter a développé les attachements Accure-tec brevetés qui réduisent considérablement les vibrations pendant le tournage et le fraisage.
Les pièces coûteuses doivent être usinées rapidement et avec précision. Les vibrations constituent un obstacle majeur à cet égard. D'abord, elles provoquent une détérioration visible de la qualité de la surface et entraînent la formation de bavures si bien que les tolérances requises ne sont pas respectées. Ensuite, elles affectent l'outil et la machine. Cela peut conduire à une rupture au niveau de l'arête de coupe, voire à la rupture de la plaquette indexable, ce qui réduit la durée de vie de la broche de la machine. Parfois, on est confronté à un bruit d'usinage très gênant.
Plus une barre d'alésage est longue, plus les vibrations atteignant l'avant de l'outil sont élevées, car l'ensemble du système est dévié. Pour l'alésage, les barres d'alésage traditionnelles en acier peuvent généralement être utilisées jusqu'à un rapport longueur/diamètre de 4 × D. Les barres d'alésage en carbure monobloc offrent une plus grande stabilité mais atteignent également leurs limites de performance au-delà de 6 × D. Une vibration excessive réduit la productivité de la machine et augmente au final les coûts unitaires car on est obligé de réduire la vitesse de coupe, la profondeur de coupe et l'avance pour rendre le processus d'usinage fiable.
"Une façon de rendre un système d'usinage plus stable contre les vibrations est d'augmenter le diamètre de l'outil. Par exemple, si vous faites passer une barre d'alésage d'un diamètre de 16 mm de 1 × D à 2 × D, la déviation est huit fois plus importante. Si vous changez le diamètre tout en gardant la même longueur, par exemple de 40 à 20 mm, le facteur de déviation au niveau de la tête de coupe est multiplié par 16. L'effet est deux fois plus important qu'en doublant la longueur", déclare Gerd Kussmaul, Global Product Manager pour le tournage chez Walter. "Selon ce calcul, il suffirait d'augmenter le diamètre de la barre d'alésage - mais dans la pratique, ce n'est généralement pas possible, car le diamètre intérieur de la pièce constitue un facteur limitant."
Longue durée de vie de l'outil et de la broche
Dans les opérations d'usinage où le contour de la pièce nécessite un long temps d'assemblage des outils, les entreprises d'usinage doivent relever le défi de planifier l'ensemble de leurs processus d'usinage de manière à ce que les vibrations soient aussi faibles que possible. Ce n'est qu'ainsi que l'on peut répondre aux exigences de productivité, de fiabilité des processus, de durée de vie des outils et de qualité optimale des surfaces. Un attachement antivibratoire permet des vitesses d'usinage plus élevées et réduit les coûts unitaires.
Notre nouvelle technologie d'amortissement des vibrations s'appelle "Accure-tec" (du mot "accurate" - précis), et c'est exactement ce qu'offre notre gamme: précision, fiabilité et répétabilité", déclare Ralf Bopp, chef de produit Attachements chez Walter. "Nous proposons à nos clients une très large gamme d’attachements antivibratoires pour les opérations de fraisage et de tournage. Afin de rendre le système aussi polyvalent que possible, nous disposons de nombreuses interfaces machine. En outre, notre gamme antivibratoire sera continuellement élargie dans les mois à venir. A partir de septembre 2020, on ajoutera encore plus de diamètres, ainsi que des solutions pour le filetage avec amortissement des vibrations."
Système d'amortissement breveté - préréglé en usine
Le cœur de la technologie antivibratoire Accure-tec est un système d'amortissement dans le corps de l'outil en métal lourd. L'élément amortisseur breveté à fixation axiale et radiale souple est positionné sur des joints toriques. Cela garantit un amortissement maximal des vibrations. Les amortisseurs sont préréglés par Walter afin que les utilisateurs puissent utiliser les barres d'alésage immédiatement.
"Notre solution antivibratoire se caractérise par une très grande rigidité, ce qui garantit des résultats précis. Nous avons placé l'amortisseur très près de l'arête de coupe, ce qui rend la solution très efficace. Grâce au préréglage de l'attachement d'alésage - plug and play, pour ainsi dire - nos clients ne perdent pas de temps dans les réglages et peuvent commencer à usiner immédiatement", déclare Gerd Kussmaul.
Le système de changement rapide QuadFit réduit les temps d'installation
Walter a trouvé une solution innovante non seulement pour l'amortissement des vibrations, mais aussi pour l'interface entre la barre d'alésage et la tête amovible. Un seul écrou borgne est nécessaire pour serrer la nouvelle tête amovible QuadFit. Aucune pièce d'assemblage à part, comme des vis, n'est nécessaire. La tête de coupe peut être remplacée assez facilement en 20 secondes environ, ce qui réduit considérablement le temps improductif. La répétabilité est de ±2 µm, ce qui garantit une grande précision. Pour une évacuation optimale des copeaux, les têtes amovibles sont dotées d'un liquide de refroidissement interne. Le système tétraédrique, rectifié avec précision, peut être tourné de 180° et convient parfaitement à une utilisation inversée. La hauteur centrale peut être facilement alignée avec une surface de positionnement sur la tête de coupe. Les têtes amovibles QuadFit sont disponibles pour les plaquettes de coupe indexables négatives et positives avec différentes formes de base.
Amortissement des vibrations Accure-tec pour le tournage et le fraisage
Les attachements antivibratoires de Walter sont optimisés pour les applications de tournage et de fraisage. Les attachements pour la tête d'outil sont adaptés aux exigences d'usinage respectives.
Barres d'alésage antivibratoires pour le tournage - Accure-tec A3000
Dans le domaine du tournage, les nouvelles barres d'alésage Accure-tec A3000 sont - au sein d'une large gamme d'applications - particulièrement adaptées aux alésages profonds, par exemple pour le tournage dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Elles ont déjà fait leurs preuves dans l'usinage d'ajustements H7 ou l'alésage intérieur d'arbres de génératrices avec une rugosité Rz de 6,3 µm. Les attachements Walter sont conçus pour être utilisés de 6 × D à 10 × D. Ces opérations ne peuvent être réalisées de manière économique sans une barre d'alésage/attachement antivibratoire. Parmi les principaux domaines d'application, citons les composants de moteurs ou de trains d'atterrissage pour l'aérospatiale, les pompes dans l'industrie pétrolière et gazière ainsi que dans la construction mécanique générale. L'efficacité d'usinage qui peut être atteinte avec les nouvelles barres d'alésage Walter Accure-tec est considérablement plus élevée qu'avec les solutions traditionnelles de barres d'alésage en acier. Les barres d'alésage Accure-tec permettent de travailler jusqu'à dix fois plus vite que les barres d'alésage en acier, grâce à leur amortissement fiable des vibrations.
Lors de l'usinage interne d'une pièce destinée à l'industrie pétrolière et gazière, les attachements antivibratoires (40 mm de diamètre, 8 × D) permettent non seulement d'obtenir un très bon état de surface dans une large gamme d'applications, mais garantissent également une bonne fiabilité du processus (Rz 6,3 µm) avec les données de coupe suivantes: Vc: 180 m/min ; f: 0,3 mm; ap: 2,5 mm en ébauche et Vc: 250 m/min; f: 0,12 mm; ap :0,8 mm - en finition.
Les barres sont disponibles en longueurs standard de 6 × D, 8 × D et 10 × D. Les barres de 32, 40 et 50 mm de diamètre sont en stock. D'autres diamètres et longueurs sont disponibles sur demande. Une large gamme de produits avec différentes interfaces machine garantit une utilisation flexible des barres d'alésage - arbre parallèle, Walter Capto C6, C8 et HSK-T 100.
Attachements antivibratoires Accure-tec AC001
Les problèmes et les exigences du fraisage avec de longues extensions sont similaires à ceux du tournage. On exige une qualité de surface élevée avec une faible formation de bavures, une longue durée de vie de l'outil et l'absence de bruit d'usinage et de dommages mécaniques importants sur la broche. Lors du fraisage, les attachements antivibratoires sont principalement utilisés pour l'usinage de pièces complexes, par exemple avec des cavités profondes. Les industries cibles sont la construction de moules et de matrices, l'aérospatiale, la construction mécanique générale et les industries de l'automobile et de l'énergie. Les attachements Accure-tec AC001 permettent d'obtenir un processus stable jusqu'à 5 × D avec un faible niveau de bruit.
Lors de l'usinage d'un vilebrequin dans le cadre d'essais en laboratoire, la productivité élevée de la nouvelle technologie a fait ses preuves. La profondeur de coupe réalisable (ap) était trois fois plus élevée lors du fraisage d'épaulement avec l’attachement antivibratoire Accure-tec AC001 qu'avec un attachement conventionnel. Le volume d'usinage a également été multiplié par trois.
Idéalement, les attachements antivibratoires sont combinés avec des fraises grande avance dont l’effort principal de coupe agit en direction de la broche. "En fait, les fraises HPC sans attachement antivibratoire peuvent encore donner de bons résultats d'usinage avec des fraises à surfacer dont le rapport diamètre/longueur est de 5 × D (D est le diamètre de la barre d'alésage/attachement). Dans le cas du fraisage en plongée, le rapport peut même atteindre 6 × D. Pour ces longueurs de serrage, il est toutefois possible d'améliorer sensiblement les résultats d'usinage en utilisant un attachement antivibratoire avec des données de coupe plus élevées. Lors de l'usinage de pièces à parois fines et instables, l'utilisation d'outils avec un angle d'approche de 90° est absolument indispensable. Avec la longueur de serrage correspondante, l’attachement antivibratoire exploite au maximum ses propriétés. La fiabilité du processus et la qualité de l'usinage sont nettement améliorées", déclare Ralf Bopp.
Pour visiter le site web de Walter: www.walter-tools.com
