L’usinage 7 axes maîtrisé avec Esprit

L’association du logiciel de FAO Esprit au centre d’usinage Mazak Integrex a permis à l’entreprise Forbidn Manufacturing de produire des pièces complexes quatre fois plus vite.

En 2012, lorsque Graydon Udelhoven a fondé Forbidn Manufacturing, aux Etats-Unis, il a choisi son nom pour signifier une entreprise qui pouvait développer et usiner des produits exceptionnels, et d’une qualité en apparence inatteignable. Dès la création de sa société, Graydon Udelhoven a acheté un centre d’usinage vertical Mazak VTC300, afin de produire une large gamme de pièces pour les industries pétrolière, minière et automobile.
Une commande passée par un fabricant d’appareils de marquage des routes a d’abord nécessité de passer par la réalisation d’un prototype de la pièce (composant d’un pistolet de peinture). Il s’agissait d’une pièce prismatique, avec des caractéristiques complexes sur les six côtés qui devaient être maintenus à des tolérances strictes. Sa production sur le VTC300 aurait nécessité six réglages de la pièce pour exposer chaque face pour l’usinage, totalisant environ sept heures de réglage et d’usinage, et une heure d’ébavurage, rien que pour produire une seule pièce.

Usiner la pièce en un seul montage

C’est la raison pour laquelle Graydon Udelhoven décide alors d’investir dans une machine multitâches 7 axes Mazak Integrex i200s, afin de pouvoir produire la pièce en un seul montage. Pour ce faire, elle serre la pièce dans la broche, la fait tourner pour présenter les différentes faces à la tête de fraisage, puis transfère la pièce sur la broche secondaire, afin que la bonne face puisse être usinée. Pour la programmation, c’est avec l’éditeur de logiciels Esprit (sur les conseils de la société Smith Machinery, qui lui a vendu la machine) que M. Udelhoven a pu travailler sur l’exploitation des sept axes de sa machine, et « produire un code ISO qui fonctionnait du premier coup ». Et de préciser : « Notre ancien éditeur de logiciels de FAO disait qu’il pouvait programmer la nouvelle machine, mais nous avons passé beaucoup de temps à déboguer et à régler le post-processeur et nous n’avons pas pu faire fonctionner tous les axes correctement, nous n’avions pas la possibilité de simuler les 7 axes pour la vérification de l’usinage et le transfert de la broche secondaire n’était pas possible. »
L’usineur dit avoir très vite remarqué que les vibrations et la rigidité allaient être l’un de ses principaux défis pour produire sa pièce. « Pour une précision maximale, je devais serrer la pièce dans la broche de tournage le plus près possible de l’outillage, ce qui entraînait des jeux très étroits entre la broche et l’outillage, se souvient M. Udelhoven. Mais comme je venais d’investir une somme importante dans l’Integrex, je voulais protéger mon investissement en m’assurant que les outils ne s’écrasent pas sur la machine. » Ainsi, la simulation Esprit lui a permis de voir exactement où se trouvait l’outil par rapport à la machine : « J’ai donc une confiance totale en mes programmations. » Et d’ajouter que certains points de la programmation étaient si proches d’une collision qu’il n’aurait jamais pris ce risque avec son logiciel précédent. « A un moment de la programmation, un déplacement de copeaux sur 5 axes présente un jeu de 0,035 pouce entre le haut de la tête de l’axe B et le couvercle du changeur d’outils automatique », cite-t-il en exemple.

Sécurité du processus

Chaque pièce est produite à partir d’un brut de 139,7 mm centimètres de long et de barres de 50 à 200 mm de diamètre. Au lieu d’utiliser un outil de tournage pour tronçonner chaque pièce, le programme utilise une tête de fraisage qui se déplace d’avant en arrière sur la pièce pour la couper. L’opération de fraisage améliore la stabilité de la pièce et la sécurité du processus, dit-on chez Forbidn Manufacturing, où le programme de FAO a permis d’améliorer encore la stabilité, en effectuant un minimum d’opérations de semi-fraisage pour exposer les faces de perçage et de fraisage à tolérance serrée, avant les opérations finales de fraisage d’ébauche et de finition. Ceci afin de maximiser la stabilité et d’assurer la précision de la pièce pendant ces opérations délicates.
En raison de la complexité de la pièce et du nombre d’heures nécessaires pour programmer de multiples opérations, le fait que les post-processeurs d’Esprit produisent un code ISO sans montage a été primordial pour Forbidn Manufacturing. De plus, le cycle d’ébavurage du logiciel a permis de tripler la productivité, en réduisant le temps de cycle de huit heures au total, à seulement deux heures pour la partie la plus complexe.