Partenariat pour un usinage gagnant autour d’une pièce complexe

Pour un fabricant d’outils coupants, au-delà des multiples lancements de produits et des évolutions de gammes de solutions d’usinage, quoi de mieux que de s’associer à des partenaires afin de mettre au point une pièce complexe pour montrer son savoir-faire ? C’est de cette idée qu’est parti le carburier japonais Tungaloy, lequel s’est associé à l’éditeur Hexagon mais aussi à la filiale valorisation des Arts et Métiers, AMValor, haut lieu du savoir-faire mécanique français

L’objectif de ce partenariat était le suivant : présenter une pièce complexe sur Global Industrie Lyon. Le résultat tant attendu – en l’occurrence un joint de cardan en titane – et montré aux visiteurs du salon s’est présenté sous la forme d’une pièce plutôt volumineuse avec des géométries à la fois complexes et impossibles à réaliser en usinage ; « pour travailler sur cette pièce, nous avons dû en modifier l’aspect fonctionnel afin qu’elle devienne usinable d’une part, et à moindre coût d’autre part, précise Guillaume Falco, ingénieur R&D, au sein d’AMValor. « Nous sommes donc partis d’un plan de départ, un modèle CAO 3D, pour mieux concevoir l’usinage mais aussi déterminer le nombre de phases de chaque opération et rendre plus concrète la programmation. Cela nous a ensuite permis de choisir la bonne matière – le titane, sur lequel Tungaloy a prouvé son expertise à travers de nombreux essais », renchérit Richard Châtain, également ingénieur R&D à l’AMValor.

L’objectif lancé par Hexagon, à l’initiative de cette pièce si particulière, était le suivant : mettre au point les techniques d’usinage les plus performantes dans le but de proposer une solution du premier coup à la fois durable, stable dans le temps et financièrement économique. Un défi de taille, mais qui n’a pas fait peur aux deux ingénieurs R&D de l’établissement de Cluny, véritables maîtres d’œuvre des procédés d’usinage.

Relever des défis d’usinage complexes

Les objectifs ainsi posés, les différents partenaires se sont mis au travail, orchestrés par Miguel Mendes, responsable technique chez Tungaloy. Cependant, pour ce faire, il a fallu résoudre plusieurs problématiques, à commencer par l’usinage de la gorge qui générait un trop grand volume de copeaux. « Nous avons donc changé les conditions de coupe afin de fractionner le copeau », souligne Guillaume Falco. Parmi les autres défis figuraient bien sûr les matériaux réfractaires comme le titane et les géométries complexes de la pièce nécessitant à la fois des opérations de tournage et de fraisage, avec des zones de chocs à éviter absolument.

Par ailleurs, une zone d’amincissement au niveau du col présentait des difficultés dans la mesure où il a fallu retirer beaucoup de matière sans casser la pièce et lui assurer suffisamment de rigidité. Enfin, les opérations de chanfreinage ont nécessité du cinq axes continus et du fraisage dynamique, sans oublier des opérations de finition par balayage. Des opérations de mesure ont été menées au niveau de la puissance afin d’optimiser les conditions de coupe et de générer un usinage stable dans le temps.

D’autres opérations de mesure de température, d’efforts, de vibrations et de vitesse démontrent la synergie entre plusieurs partenaires mettant en commun des compétences complémentaires de programmation, de production, d’usinage et de contrôle. Par la suite, Tungaloy et AMValor ont donné les consignes à la FAO d’Esprit (Hexagon) en matière de conditions de coupe, de sélection d’outils coupants et de spécificités d’usinage.

L’une des grandes avancées de ce projet réside dans la nuance de coupe utilisée par Tungaloy, la série AH8000, adaptée aux matériaux exotiques. Ici, une plaquette de chaque géométrie a suffi pour les cinq pièces. Par rapport au taux d’usure, le carburier a démontré la très longue durée de vie et la performance de cette nuance qui permet d’usiner jusqu’à douze pièces avec une même géométrie de plaquette. C’est un résultat gargantuesque par rapport à la taille de la pièce usinée (environ 8 centimètres). 

Accédez au teaser du projet en vidéo

 

 

EQUIP PROD – N°143 Avril 2023