Compétence clé en usinage complet : focus sur les pièces en mandrin

L'usinage complet de pièces en mandrin dans le domaine de l'industrie aérospatiale est l'une des compétences clés de WFL. Pour les pièces en mandrin dont le diamètre est souvent égal ou plusieurs fois supérieur à la longueur de la pièce, WFL a pu acquérir un avantage au fil des années. Parmi les pièces en mandrin les plus adaptées, on trouve notamment les "disques" et les "anneaux". Les développements les plus récents permettent l'usinage complet de pièces en mandrin jusqu'à 2000 mm de diamètre.

Lorsque l’on parle d’usinage de pièces en mandrin, la plupart des spécialistes de l’usinage pensent probablement uniquement à l’usinage vertical. Et en effet, l’usinage vertical de pièces en mandrin, en particulier de pièces en forme d’anneaux ou de disque, présente certains avantages. En premier lieu, le chargement et le déchargement confortables des pièces. Cependant, l’évacuation des copeaux dans l’usinage vertical s’avère souvent très problématique, les copeaux et le liquide d’arrosage restent souvent dans la pièce et perturbent le processus d’usinage. L’usinage horizontal offre ici de bien meilleures solutions. De plus, l’usinage horizontal permet de nombreux avantages en termes de productivité avec par exemple un deuxième porte-outil et/ou une contre-broche.

L’usinage horizontal permet de nombreux avantages en termes de productivité avec par exemple un deuxième porte-outil et/ou une contre-broche.

Ainsi, lors de la fabrication de pièces en mandrin complexes, les grands thèmes ne concernent généralement pas seulement l’usinage lui-même, mais aussi le chargement et, le cas échéant, l’ajustement des pièces dans le dispositif de serrage. Le serrage et l’ajustement prennent un temps précieux à la machine dans les dispositifs de serrage traditionnels. C’est pourquoi le processus de préparation ne devrait pas avoir lieu dans la machine, mais à l’extérieur, sur un poste de préparation. La palette avec la pièce à usiner, une fois préparée, peut alors être mise en place manuellement ou entièrement automatiquement.

La préparation verticale et l’ajustement des pièces sont également des conditions essentielles pour l’usinage horizontal. C’est précisément sur cette thématique et ce défi que WFL s’est penché et a développé des solutions globales innovantes pour l’usinage horizontal complet de pièces en mandrin, car celui-ci présente un avantage concurrentiel important par rapport à l’usinage vertical.

Une solution innovante pour l’usinage horizontal complet de pièces en mandrin.

La base est un système de serrage très précis, rigide et totalement ajustable. Selon les besoins, les moyens de serrage, tels que des palettes spécifiques aux pièces à usiner, des mandrins, des mandrins à pinces peuvent être changés manuellement ou même entièrement automatiquement. Avec cette solution, le serrage et l’ajustage de la pièce sur la palette de serrage s’effectuent sur un plateau de serrage externe verticale ou sur une station de préparation. La station de préparation est équipée de l’interface identique à la broche principale sous la forme d’une interface de cône/face stable et extrêmement répétitif. De plus, en cas de besoin, l’élément d’actionnement d’un mandrin de serrage est également couplé au cylindre de traction côté machine. Ainsi, les palettes et les mandrins peuvent être changés à volonté et de manière totalement flexible, manuellement ou à l’aide d’un robot polyarticulé.

Les axes de l’espace de travail.

Le changement des éléments de serrage et de la pièce à usiner est possible automatiquement. En alternative, lors de l’utilisation de mandrins de serrage, les pièces à usiner peuvent être changées directement dans le mandrin par le robot et les pièces peuvent également être transférées sur la contre-broche, de sorte qu’un usinage complet sur 6 côtés peut être réalisé.

La solution d’automatisation sous forme de cellule se compose, outre la machine d’usinage et une solution de chargement automatisée, de la station d’ajustement, d’un stockage intermédiaire pour les dispositifs de serrage (non chargés ou chargés de pièces brutes, semi-finies ou finies), d’une station de dépose des préhenseurs et, le cas échéant, d’autres stations de mesure, de nettoyage, d’ébavurage, etc.

Grâce à la solution d’automatisation de WFL, le serrage est très stable et répétitif. De plus, grâce à ce concept, il n’y a pratiquement pas de temps d’équipement des moyens de serrage dans la machine. L’avantage est évident : un changement rapide et surtout précis des dispositifs, y compris la pièce à usiner, dans la machine.

Aperçu des avantages de l’usinage horizontal de mandrins :

• . Serrage simple et efficace des pièces à usiner.
• . Efficacité accrue grâce à un réglage en temps masqué
• . Flexibilité maximale grâce à une préparation optimale en dehors de la machine (les pièces peuvent être préparées parallèlement au temps principal et conservées dans le magasin intermédiaire).
• . Flux de copeaux optimal grâce à l’usinage horizontal
• . Productivité accrue grâce à l’usinage 4 axes au moyen d’une unité de fraisage par tournage-perçage et d’une tourelle ou d’un porte-outil solo sur le chariot inférieur
• . Lors du transfert des pièces en mandrin à la contre-broche, un usinage en reprise est possible.
• . Changement flexible entre les palettes et les mandrins hydrauliques
• . Possibilité d’utiliser le système d’outils prismatiques sur presque toutes les machines WFL, par exemple en cas d’utilisation d’outils spéciaux ou d’outils d’usinage intérieur lourds.

Selon le modèle de machine, d’autres porte-outils, tels que des tourelles, sont utilisés en plus de l’unité de tournage-perçage-fraisage. Cette deuxième unité d’usinage se trouve sur le chariot inférieur. L’usinage peut donc se faire simultanément sur les deux broches de tournage ou en 4 axes, chacun sur une broche. Une particularité de toutes les machines WFL est la mesure intégrée qui est utilisé aussi bien pour les usinages horizontaux que verticaux et qui assure des avantages au niveau de la qualité des pièces.

La particularité de la M20 MillTurn pour l’usinage de pièces en mandrin

Sur la M20 MillTurn, une unité d’usinage solo, avec axe B et changement des outils en automatique est également disponible sur le chariot inférieur. En particulier pour l’usinage de matériaux exigeants (Iconel, titane, superalliages…) avec une forte usure d’outil, il est alors possible de travailler de manière entièrement automatique sans interruption avec une très longue autonomie. Grâce au magasin externe, une réserve d’outils plus importante est disponible. Le temps d’arrêt improductif pour le rééquipement des outils de la tourelle est complètement supprimé.

Lors d’un tournage, il est ainsi possible d’obtenir jusqu’à 80 % d’augmentation de la productivité. La préparation des outils de tournage en haut et en bas s’effectue en temps masqué, sans arrêter les machines ni interrompre le processus de fabrication.

La combinaison de ces avantages permet d’augmenter considérablement la productivité lors de l’usinage de pièces en mandrin. À savoir grâce à la préparation et à l’ajustement externes des pièces à la station de préparation, ainsi qu’au changement automatique des dispositifs de serrage et des pièces avec un robot. Le temps d’usinage est considérablement réduit grâce au deuxième porte-outil individuel et à l’absence de temps d’arrêt lors de la préparation des pièces ou des outils.