Quand Harting fait appel à MMC Hitachi Tool

Dans la fabrique d’outils de Harting Applied Technologies, la rectification des tiroirs a été remplacée par un système automatisé de fraisage dans le dur. Pour améliorer la rentabilité et la sécurité, les processus de fraisage ont été analysés et optimisés avec l’aide de MMC Hitachi Tool, à Espelkamp, en Allemagne. Il en résulte une longévité accrue des fraises, des surfaces de meilleure qualité, des temps de cycles plus courts... et des coûts de production inférieurs de 60% par rapport à la solution de rectification.

Nous nous sommes spécialisés dans la conception, le développement et la création de moules à injection, d’outils d’estampage et de cintrage et autres machines spéciales haut de gamme, ainsi que dans les processus de fabrication dans le domaine des microtechnologies », explique Volker Franke, responsable de la fabrique d’outils Harting, élément crucial de Harting Applied Technologies. À Espelkamp, une ville de Rhénanie-du-Nord-Westphalie (Allemagne), le concept de high-tech ne s’applique pas qu’aux produits, mais aussi à la fabrication d’outils elle-même. En effet, cette dernière est l’une des plus modernes de son genre, et elle a déjà reçu à trois reprises (en 2014, 2016 et 2018) le titre de « Fabrique d’outils de l’année ».
Harting s’était déjà fait une solide réputation dans l’univers du fraisage, mais il était encore possible d’atteindre un niveau supérieur dans le domaine du fraisage de matériaux dur. Il s’agissait notamment de raccourcir les temps d’usinage, sans que cela ait la moindre incidence sur la durée de vie des fraises. Ce point aurait pu remettre en question la rentabilité même de tout le projet, qui consistait à remplacer la rectification des tiroirs par une solution de fraisage. Malgré plusieurs tentatives, les Westphaliens n’étaient parvenus à aucune amélioration. C’est dans ce contexte qu’ils ont choisi de faire appel à MMC Hitachi Tool. Les optimiseurs de procédés de fabrication du fabricant d’outils japonais, en étroite collaboration avec le client, ont finalement réussi à élaborer des stratégies d’usinage plus efficaces.

Premiers essais prometteurs

Peu de temps après l’analyse en conditions réelles, obligatoire chez MMC Hitachi Tool, les premiers essais ont pu être effectués. Ces derniers ont été si prometteurs qu’il a été décidé de les transposer dans le travail quotidien rapidement. Pour ce faire, un des tiroirs aux géométries proches mais aux dimensions différentes a été choisi par Harting pour représenter au mieux le fraisage dans le dur. Auparavant, ces tiroirs étaient rectifiés. Plus de vingt de ces tiroirs de type identique sont utilisés dans les moules multicavités. Ils permettent d’injecter les étriers en matière plastique qui servent à verrouiller le célèbre connecteur Han modulaire. Ce tiroir est composé d’acier pour moules d’injection résistant à l’usure à chaud X38CrMoV5-1 (1.2343). Après l’ébauche, il est trempé pour atteindre 52 à 54 HRC et les surfaces sont fraisées en semi-finition de 0,2 mm à 0,02 mm, puis en finition pour atteindre la dimension finale. La tolérance admissible pour ces surfaces est comprise entre 0 mm et -0,01 mm sur la dimension globale.
Tout a commencé par l’étude de faisabilité. Différentes fraises et valeurs de coupes ont été essayés, les temps d’usinage, le comportement d’usure et les surfaces ont été comparés, chaque fois en vérifiant si une amélioration était possible. Les équipes ont d’abord essayé différentes fraises sphériques et d’autres types de fraises, pour finalement opter pour les fraises EHHR (Epoch High Hard Radius), qui ont aussi été testées avec différents diamètres. Les fraises de 8 mm de diamètre se sont rapidement imposées comme idéales pour la pièce d’essai.

Grand volume de matière enlevée

Le résultat dépassait de loin les précédents. La fraise EHHR est une fraise de six dents de MMC Hitachi Tool, qui dispose d’un revêtement ATH spécifique à la société. Elle est conçue exclusivement pour l’usinage dans le dur et possède une légère forme polygonale. Le diamètre des dents latérales disposées à 120° est légèrement effilé par rapport aux autres, ce qui garantit un grand volume de matière enlevée et une durée de vie élevée de l’outil. Les six dents de l’outil permettent d’obtenir des avances rapides, avec des temps d’usinage très courts. Les vitesses de coupe élevées obtenues avec la fraise EHHR ont impressionné à Espelkamp : avec les diamètres de 12 mm utilisés sur les grosses pièces, elles atteignent jusqu’à 350 m/mn pour le fraisage de semi-finition, et même plus de 500 m/mn pour la finition de plan.
En tout, seules deux fraises EHHR de 8 mm de diamètre (l’un pour la semi-finition, l’autre pour la finition), ont finalement suffi pour usiner le jeu de tiroirs complet à la dimension finale. Et ce, avec une rapidité extrême et des surfaces d’une qualité impeccable. Même après le dernier tiroir, l’outil était si peu usé qu’il était encore largement dans les valeurs de tolérance. En usinant une nouvelle fois le même nombre de tiroirs, la fraise EHHR ne serait probablement pas sortie des valeurs de tolérance. Mais cet essai n’a pas été effectué.

Concept « Production 50 »

Actuellement, l’atelier d’usinage de Harting utilise des fraises EHHR de 6, 8 et 12 mm de diamètre, en fonction des différentes pièces à usiner. Ainsi, tous les types actuels de tiroirs sont fabriqués automatiquement selon ce modèle développé conjointement par Harting et MMC Hitachi Tool. La stratégie de fabrication éprouvée sera aussi utilisée à Espelkamp pour les prochains projets, afin de devenir la norme de fabrication. Entretemps, Harting Applied Technologies s’approvisionne en outils de fraisage pour l’usinage dans le dur à plus de 80% auprès du constructeur japonais. La compétence de MMC Hitachi Tool en matière de développement de procédés est décisive et de plus en plus importante pour les Westphaliens, en plus de la qualité des outils.
Dans le cadre du concept de fabrication « Production 50 », développé spécialement pour la fabrication de moules et d’outils par MMC Hitachi Tool, une étude de rentabilité, basée sur l’ancien procédé de rectification, a été effectué à la fin du projet pour le tiroir test, avec le nouveau processus de fraisage, dont les coûts ont été documentés et comparés. Le résultat est impressionnant : le fraisage permet une économie de 60% par rapport à la rectification. « Il faut en plus tenir compte des temps de cycles nettement en baisse, de l’élimination des problèmes de fabrication lors de la rectification, et de la flexibilité supplémentaire offerte par le passage au fraisage. C’est une avancée considérable pour l’usinage des matériaux dur que nous avons réussis là, se félicite le Dr Volker Franke. Nous sommes arrivés exactement où nous le souhaitions en matière de parallélisme, d’angularité, d’usure et de sécurité des processus. Nous dépassons aussi largement les exigences pour les surfaces et les tolérances, même comparé à la rectification. »