Un centre de haute précision pour l’usinage de petites pièces en céramique

L’usinage de petites pièces en ­céramique à haute résistance représente un défi majeur qui nécessite des processus complexes pour de nombreuses entreprises. Le fraisage nouvellement développé par Kern Microtechnik GmbH sur son modèle Kern Micro Ceramic rend cette tâche plus facile et plus précise.

Les céramiques ont beaucoup de caractéristiques positives pouvant être utilisées dans de nombreuses industries – dans le médical, la technologie alimentaire, l’industrie pharmaceutique, l’aérospatiale et l’industrie automobile. Les utilisateurs apprécient son extrême dureté  ainsi que sa résistance à la température et à la corrosion. La compatibilité alimentaire et la biocompatibilité sont des avantages importants qui rendent intéressante l’utilisation de ce matériau polyvalent. C’est une tâche souvent difficile et coûteuse en raison de la nécessité du traitement mécanique du matériau. Ainsi, par exemple, les composants individuels des implants dentaires sont pour la plupart du temps fabriqués en plusieurs étapes –d’abord fraisées comme corps mou « avant cuisson », puis cuites et enfin finalisées par meulage. Ce processus est non seulement complexe mais il requiert aussi plusieurs machines différentes tout en ne produisant pas les meilleurs résultats en termes de précision.

Avec l’une des Kern Micro, nouvellement développée pour le fraisage et le meulage autonome en 5 axes simultanés, les fabricants peuvent, dès à présent, innover dans la production de céramiques et d’autres matériaux durs tels que le verre technique ou les métaux durs. Ceci est confirmé par Sebastian Wühr, directeur de l’usine de sous-traitance de ­Murnau qui utilise déjà cette machine en mode de grande production autonome: « Nous sommes maintenant en mesure de meuler et fraiser toute céramique. Nous pouvons fournir à nos clients la plus haute précision et une haute qualité de surface en composants d’implants dentaires ».

Sebastian Wühr, directeur de l’usine de sous-traitance de Murnau

Broche de 70 000 trs/mn en HSK20

Nombreux sont les détails techniques et de développement pour la flexibilité et l’efficacité du centre de fraisage et de meulage. Ainsi, les ingénieurs de l’entreprise ont pris exemple sur le centre d’usinage Kern Micro comme structure de base stable et réussie pour ainsi créer une solution idéale avec un fonctionnement silencieux.

Comme des vitesses extrêmement élevées sont indispensables pour le meulage, une broche HSK20 qui peut monter jusqu’à 70 000 tr./mn a été intégrée. Celle-ci est équipée d’une alimentation en liquide de refroidissement à travers la broche (IMC). Sebastian Wühr explique: « ceci est extrêmement important pour une utilisation pratique parce qu’avec cet IMC, nous pouvons laver même les plus petits trous borgnes d’un millimètre de diamètre pour libérer toute cavité de toute poussière ou morceaux de manière, afin d’éviter l’usure de l’outil ou le colmatage de l’abrasif ».

Tout aussi cruciale, l’utilisation d’un système de centrifugeuse est nécessaire pour la filtration efficace du liquide de refroidissement. Il filtre en permanence, même les plus petites impuretés de ce liquide, car seul un lubrifiant parfaitement propre peut être utilisé sur l’IMC pour que les outils micrométriques puissent fonctionner en permanence.

Gestion de la température assurant +/- 0,2 ° C dans la zone de travail

Une grande stabilité thermique de la machine et de son environnement est importante afin de garder une grande précision en continu grâce à une gestion de refroidissement innovante. Bernhard h, directeur adjoint du développement à la base, précise : « Dans notre centre d’usinage, nous tempérons l’ensemble des composants structurellement importants avec une précision de +/- 0,2 ° C. Les dilatations des composants de la machine, suite aux sources de chaleur indésirables et aux variations de la température ambiante, sont réduites au maximum pour obtenir une excellente stabilité de la température machine et ainsi permettre une précision d’environ un micron en positionnement dans tous les axes linéaires ».

La Kern Micro « Ceramic » est principalement conçue pour la production de haute précision de petites pièces jusqu’à une taille de  350 mm x 200 mm en cinq axes simultanément, tout en ayant des dimensions de machines ­hyper-compactes d’environ 3 m x 1,5 m. Le changeur d’outils à 209 positions peut charger des outils de fraisage et de meulage en fonction de la priorité de l’opération. Sans exigences d’espace supplémentaire, le centre peut également être automatisé avec un changeur interne de pièces qui peut contenir jusqu’à 30 unités. Le nombre d’outils réglables est alors réduit de 209 à 101. En variante, il est également possible de connecter un robot externe de chargement au centre de fraisage. Le chargement automatique des composants à usiner se fait par la gauche tout en gardant le chargement manuel par l’avant.

N° 80 Septembre 2016