Un fabricant de machines-outils à commande numérique et d’outils de coupe en carbure collaborent pour mettre au point les procédés de production de nouvelle génération
Les fabricants américains Star Cutter Company et Garr Tool ont développé conjointement une machine-outil à Commande Numérique 5 axes innovante qui automatise complètement la production de fraises à profil complexe, depuis l’ébauche jusqu’à l’outil fini.
Star Cutter Company est spécialisée dans la fabrication de carbure et de préformes, d’outils de coupe et de machines à commande numérique pour l’affûtage et l’affilage des outils de coupe. Fondée à Détroit en 1927, l’entreprise exploite aujourd’hui six sites de production à des endroits stratégiques du Michigan. Sa division d’ingénierie située à Elk Rapids est responsable de la célèbre marque Star, fabricant de machines d’affûtage d’outils et de fraises.
Garr Tool est le premier fabricant américain d’outils de coupe en carbure monobloc de haute performance. Après des débuts modestes avec Fred Leppien dans son garage en 1944, l’entreprise exploite aujourd’hui une usine ultramoderne de 18 000 m2 dans le centre du Michigan, équipée de 150 rectifieuses à commande numérique. Garr Tool est spécialisée dans les outils de coupe en carbure solide, notamment les fraises, les forets, les alésoirs et les défonceuses.
Garr Tool fait un usage intensif de l’automatisation CNC, notamment des affûteuses d’outils de Ulmer Werkzeugschleiftechnik (UWS) et Star-Cutter. Toutes ces machines sont basées sur la technologie déployée par NUM. Star Cutter par exemple, a établi un partenariat avec NUM pour le développement coopératif de matériel et de logiciels CNC spécifiques aux applications depuis 1998, et base aujourd’hui presque toutes ses machines-outils sur la plate-forme CNC Flexium+ à architecture ouverte de NUM.
Selon John Leppien II, vice-président de Garr Tool, « Nous utilisons le logiciel NUMROTO de NUM pour la production et le reconditionnement d’outils sur toutes nos machines Star et UWS. Nos opérateurs le considèrent comme très flexible et convivial, et nous trouvons qu’il encourage le partage des connaissances entre services et contribue également à réduire nos frais généraux de formation. »
Il y a quelques années, Garr Tool a commencé à produire une série d’outils de grand diamètre destinés à être utilisés sur des machines à couple élevé employées dans l’industrie aérospatiale ; cependant, la fabrication de ces outils nécessitait l’utilisation de plusieurs machines et plusieurs processus. La société s’est donc lancée dans un projet de collaboration avec l’équipe d’ingénierie de Star Cutter à Elk Rapids, afin de développer une machine multi-processus capable de prendre en charge l’ensemble de la production. Le résultat a été le développement en 2018 d’une rectifieuse d’outils Star CNC qui comprenant le logiciel de fraisage NUMROTO, la rectification cylindrique, les moteurs linéaires et leurs variateurs et dont l’ensemble des 5 axes était maintenu à la bonne température par un refroidissement liquide en boucle fermée. Cette machine thermiquement stable permet à Garr Tool de maintenir une précision de 25 microns sur le diamètre extérieur de ces outils pendant des cycles de 48 heures sans surveillance.
La dernière machine de Star, la rectifieuse d’outils et de fraises NXT, intègre désormais ces mêmes caractéristiques qui ont été présentées à Garr Tool. Basée sur le système CNC Flexium+ de NUM et le logiciel NUMROTO, cette nouvelle machine-outil 5 axes est équipée de moteurs linéaires au lieu de vis à billes sur les axes X, Y et Z, de moteurs couples à entraînement direct sur les axes rotatifs B et C, et d’un moteur de broche refroidi par liquide. Trois types de moteurs de broche sont disponibles pour répondre au mieux aux besoins de l’application, notamment une unité à très haute vitesse capable d’atteindre 24 000 tr/min et une unité à très haute puissance de 28 kW.
La NXT a un encombrement exceptionnellement faible (alors qu’elle contient le refroidisseur de broche/axe) de seulement 2,3 m x 2,03 m et une hauteur installée de seulement 2,28 m. Ces dimensions signifient que la machine peut facilement être installée dans les ateliers où l’espace est souvent limité. La base de la machine est moulée en composite polymère Zanite® Plus pour assurer la rigidité mécanique et la stabilité thermique.
Malgré sa taille réduite, la NXT offre une zone de rectification importante, avec des courses maximales en X, Y et Z de 500 mm, 650 mm et 750 mm respectivement. La machine peut accueillir des pièces d’une longueur de 381 mm et d’un diamètre de 254 mm. Le changement de meule et le palpage automatisés sont standard pour les meules d’un diamètre maximal de 203 mm. La NXT peut également utiliser des meules d’un diamètre maximal de 254 mm avec collecteur de refroidissement et des meules d’un diamètre maximal de 305 mm sans collecteur.
La possibilité d’utiliser sur la même machine des meules de grand diamètre pour les applications de profilage ou des meules de petit diamètre (25 mm) pour la rectification de poches en PCD permet d’atteindre un niveau remarquable de flexibilité en production.
La nouvelle rectifieuse d’outils et de fraises NXT de Star Cutter est équipée d’un robot 6 axes compact à bras courts Fanuc 200iD. Celui-ci est entièrement intégré pour faciliter le traitement automatisé des ébauches d’outils rondes et plates ; la pince standard peut traiter des ébauches de 5 mm à 32 mm, d’autres options sont disponibles. Les données de mesure en cours de fabrication sont transmises directement au logiciel NUMROTO du système CNC afin qu’il puisse fournir un contrôle adaptatif en temps réel de l’ensemble du processus de meulage.
Basé sur une architecture modulaire, la NXT est conçue pour faciliter son intégration avec d’autres systèmes d’automatisation industrielle et d’autres robots de manutention. Cette machine présente une gamme étendue d’options de personnalisation, que ce soit lors de sa fabrication en usine ou bien lors d’un rétrofit ultérieur ; par exemple l’ajout d’un axe W mobile ou bien d’un dresseur de meule à 12 000 tr/min.
Aaron Remsing, Jr. directeur des ventes de la division ingénierie de Star Cutter à Elk Rapids, souligne : « Nous pensons que la NXT est la plus petite et la plus performante des rectifieuses d’outils et de fraises à commande numérique du marché. Même s’il s’agit d’une conception évolutive, ses performances sont tout à fait révolutionnaires. »
(Septembre 2022)