Profitez du tournage par pincement

Le principe directeur du tournage par pincement est la possibilité de mettre deux outils dans la coupe, donc si vous ne pouvez pas le faire, vous ne pouvez pas tourner par pincement. Une exigence évidente pour le tournage par pincement est une machine à double tourelle. Elliott MatsuuraCanada

Deux outils valent-ils mieux qu'un ? C'est une question que de nombreux ateliers intéressés par le décolletage peuvent se poser. Mais la réponse n'est pas un simple oui ou non. Le tournage par pincement peut sembler compliqué, mais avec les bonnes spécifications, cette opération peut être effectuée facilement et efficacement, réduisant de près de moitié le temps de cycle.

Cette opération permet essentiellement à deux outils d'accéder simultanément à la pièce, l'un sur la broche supérieure descendant droit et l'autre sur la tourelle inférieure entrant en biais. Les outils sont décalés, le deuxième outil entrant à une position légèrement décalée sur l'axe Z.

Par exemple, avec une passe OD normale, la profondeur de coupe (DOC) est répartie entre les deux outils au cours d'une seule passe. Le premier outil sera positionné pour un 0,05-in. DOC, tandis que le deuxième outil échelonné - à 0,125 pouce de décalage en Z - sera défini pour un 0,1 pouce. DOC. Le temps de cycle est essentiellement réduit de moitié car la machine effectue deux passages à la fois.

"Avec le tournage par pincement, l'objectif est simplement d'aller plus vite et de retirer plus de matériau dans le même laps de temps", a déclaré Nick Zentil, directeur des ventes nord-américaines, Hexagon Manufacturing Intelligence, North Kingstown, RI "Un autre avantage est sa capacité à minimiser la déviation.

Lorsqu'un outil coupe d'un côté de la pièce, il y a un risque, surtout avec des pièces longues et fines, de se plier. Cependant, avec deux forces poussant des deux côtés, cela peut réduire le risque de déformation."

Certains fabricants utilisent les termes tournage par pincement et tournage par équilibrage de manière interchangeable. Et bien que ces deux processus fonctionnent de manière similaire, il existe de légères différences entre les deux. Alors que le tournage par pincement nécessite deux outils pour engager la pièce, le tournage équilibré nécessite que la broche supérieure et la tourelle inférieure engagent la pièce à exactement 180 degrés l'une de l'autre.

"Avec le tournage équilibré, l'outil est capable d'égaliser la force passive de l'outil sur le côté directement opposé de la pièce pendant le processus de coupe", a déclaré Robert Keilmann, chef de produit mondial senior pour le tournage, Kennametal, Latrobe, Pennsylvanie. beaucoup plus rentable car il peut enlever de la matière deux fois plus vite avec un COD partagé. Le tournage équilibré, avec des exigences spécifiques de la machine, est particulièrement avantageux dans les composants à parois minces ou les pièces longues où il y a un manque de stabilité.

Pour la plupart, le tournage équilibré nécessite que les outils supérieur et inférieur coupent simultanément le même profil au même DOC. Les deux outils sont essentiellement sur le même axe Z et le parcours d'outil est divisé entre les deux outils, ce qui permet de presque doubler la vitesse d'avance. Le tournage par pincement, alternativement, double le DOC, pas la vitesse d'alimentation.

Le tournage par pincement ne doit pas être confondu avec une opération à deux outils. Parfois, deux outils peuvent être capables de couper la pièce, qu'il s'agisse d'une opération d'ébauche et de perçage ou quelque chose de similaire, mais le tournage par pincement nécessite un niveau de synchronisation entre les outils.

La différence entre le tournage par pincement et le tournage équilibré est légère mais importante, et bien que de nombreux fabricants utilisent la terminologie de manière interchangeable, il est important de comprendre l'opération exacte que la machine effectuera avant d'aller plus loin. En général, deux méthodes de coupe différentes peuvent être appliquées dans le tournage par pincement.

Le tournage équilibré nécessite que les outils supérieur et inférieur coupent simultanément le même profil au même DOC. Les deux outils sont essentiellement sur le même axe Z et le parcours d'outil est divisé entre les deux outils, ce qui permet de presque doubler la vitesse d'avance. Le tournage par pincement, alternativement, double le DOC, pas la vitesse d'alimentation. ESPRIT/Hexagon Manufacturing Intelligence

Opérations à deux outils. Dans une opération à deux outils, pendant le processus de tournage par pincement, les deux outils effectuent la même opération et utilisent le même type de plaquette. Par exemple, du côté de l'ébauche, deux inserts d'ébauche seraient utilisés, légèrement décalés l'un par rapport à l'autre, et effectueraient la passe en quinconce, permettant ce DOC plus grand.

"C'est vraiment la méthode la plus simple des deux", a déclaré Jan Andersson, directeur de la gestion des produits, encarts indexables pour les Amériques, YG-1 Canada, Burlington, Ont. "Il est relativement facile de diviser le plus grand DOC entre les deux inserts. Avec cette méthode, il est également important d'assurer une bonne synchronisation entre la tourelle supérieure et inférieure. Mais une chose dont vous devez être conscient est le contrôle des copeaux car vous ne pouvez pas vous permettre de pincer le virage avec des problèmes de contrôle des copeaux."

L'avantage de ce processus est que vous pouvez essentiellement doubler le DOC car il supprime une passe du processus.

"La réduction du temps de cycle peut être fantastique avec cette approche", a-t-il déclaré. « Le tournage par pincement a beaucoup plus de mérite sur la double étape d'ébauche qu'avec quelque chose comme une opération d'ébauche-finition. Cependant, il semble que la plupart des fabricants qui font du tournage par pincement n'utilisent pas nécessairement deux plaquettes d'ébauche, et veulent plutôt une ébauche et une finition.

Opérations d'ébauche-finition. Le tournage par pincement dans lequel la première plaquette est destinée à l'ébauche et la seconde à la finition présente ses propres défis et n'est généralement utilisé que lorsque les exigences d'état de surface ne sont pas particulièrement élevées. Pour l'opération de finition, l'état de surface généré est directement lié à l'avance et au rayon du bec. Ainsi, la plupart du temps, la vitesse d'alimentation doit être réduite pour générer la finition de surface nécessaire.

"Le contrôle des copeaux est défini par la surface des copeaux (DOC x vitesse d'alimentation) en relation avec l'élasticité du matériau", a déclaré Andersson. "Si vous avez une faible vitesse d'avance, vous avez une zone de copeaux plus petite, ce qui peut entraîner une incapacité à contrôler les copeaux de la plaquette d'ébauche. Vous ne pouvez pas non plus augmenter la vitesse d'avance uniquement sur l'ébauche, car si vous faites cela, vous n'êtes plus en tournage par pincement ; ce sera un tournage différent. Lorsque les fabricants font ce type de tournage par pincement, le contrôle des copeaux est toujours un défi majeur. . Et même avec ça, ça peut être un combat."

Avec cette méthode de tournage par pincement, il est important de trouver un juste milieu où la vitesse d'avance satisfait aux exigences de finition de surface. Elle nécessite un peu plus de calculs que la méthode standard de double ébauche ou de double finition.

Tous les ateliers d'usinage n'ont pas la capacité de pincer le virage. Et pour ceux qui le font, cela peut sembler une opération décourageante qui n'en vaut pas la chandelle. Cependant, pour ceux qui le font, les gains de productivité sont importants. Pour effectuer efficacement le tournage par pincement, gardez quelques éléments à l'esprit pour tirer le meilleur parti de ces opérations.

Exigences relatives aux machines. "L'une des exigences les plus évidentes pour le tournage par pincement est une machine à double tourelle", a déclaré Kevin Smith, directeur des produits de tournage, Elliott Matsuura Canada, Oakville, Ont. "Le principe directeur du tournage par pincement est la possibilité de mettre deux outils dans la coupe, donc si vous ne pouvez pas faire cela, alors vous ne pouvez pas tourner par pincement. Le tournage par pincement est depuis longtemps effectué sur une machine de style suisse. Cependant, cela ne s'applique vraiment qu'à la méthode de tournage par pincement d'ébauche-finition."

La machine elle-même peut avoir une tourelle supérieure et inférieure, une broche supérieure et une tourelle, ou même une tourelle inférieure et un axe B dynamique qui peuvent être utilisés pour les opérations de tournage comme on le voit dans les machines multitâches d'aujourd'hui.

Il est important de sélectionner une plaquette appropriée qui équilibre un plus grand DOC tout en conservant le contrôle des copeaux à une vitesse d'alimentation inférieure. GY-1 Canada

Étant donné que cette opération concerne uniquement la synchronisation, il est important de s'assurer que les commandes de la machine peuvent la prendre en charge via un code M qui permet aux tourelles supérieure et inférieure de suivre un seul encodeur.

"Alors que nous voyons de plus en plus de machines de tournage-fraisage, avec une broche sur le dessus et une tourelle en dessous, pénétrer le marché, de plus en plus d'ateliers auront la capacité d'effectuer du tournage par pincement et des processus simultanés", a déclaré Keilmann.

Keilmann a ajouté que le fait d'avoir une machine avec des capacités d'arrêt brutal peut éviter les problèmes liés à la rupture d'outil. Par exemple, si une opération de tournage par pincement d'ébauche-finition effectue une ébauche lourde, il est possible que l'outil se casse, et sans l'arrêt dur, l'outil de finition peut également être endommagé en raison de la charge élevée et de l'augmentation du DOC.

Considérations de coupe. L'un des premiers points de départ lorsqu'il s'agit de considérations de coupe est le type de matériau. Bien que le tournage par pincement puisse être utilisé sur la plupart des matériaux, certains peuvent être plus difficiles que d'autres.

"Il y a certains matériaux qui, s'ils sont trop poussés, durciront simplement et vous vous retrouverez dans une situation catastrophique", a déclaré Smith. "Des matériaux comme un 15-5 PH [acier inoxydable] ou un 13-8 Mo [acier inoxydable] ne seront probablement pas aussi adaptés au tournage par pincement qu'un acier 4140."

Le matériau gommeux peut également être un défi avec le tournage par pincement, en particulier en raison des problèmes d'écoulement des copeaux. Pour la plupart, avec des matériaux gommeux et plus tendres comme un acier à faible teneur en carbone, il peut être difficile de contrôler les copeaux.

"Si les copeaux commencent à s'enrouler autour de la pièce vers l'outil qui vient juste derrière, il peut recouper ce copeau", a déclaré Andersson. "C'est donc toujours un combat. La puce doit tomber de l'insert qui se trouve juste derrière. La plupart des composants dont vous auriez besoin pour tourner par pincement sont des aciers longs, minces et généralement à faible teneur en carbone. Cela doit donc faire partie de l'équation."

Un brise-copeaux peut être utilisé pour gérer la zone des copeaux et aider à maintenir le contrôle des copeaux. Cependant, Andersson a noté qu'avec le tournage par pincement, il ne s'agit pas toujours tant de briser les copeaux que de diriger les copeaux.

Trouver un flux de copeaux qui s'éloigne de l'arête secondaire est crucial pour réussir le tournage par pincement.

Certains outils sont disponibles qui permettent un DOC plus grand et une vitesse d'alimentation plus faible tout en maintenant le contrôle des copeaux.

Tout atelier souhaitant se lancer dans le tournage par pincement doit s'assurer que les caractéristiques et fonctionnalités du système FAO le prennent en charge. ESPRIT/Hexagon Manufacturing Intelligence

"Tant que vous considérez le DOC nécessaire par rapport à la géométrie, au style et à la taille appropriés de la plaquette, tout devrait bien se passer", a déclaré Keilmann. "Par exemple, un style en V ne serait pas mon premier choix pour le tournage par pincement, mais une plaquette de style C avec une forme en losange de 80 degrés serait beaucoup plus stable et donnerait de meilleurs résultats."

En ce qui concerne la méthode d'ébauche-finition, Keilmann a noté que la bonne géométrie est essentielle pour des capacités de brise-copeaux et un contrôle des copeaux appropriés.

"Ce à quoi vous devez vraiment penser avec le virage par pincement, c'est la force directionnelle. Fondamentalement, ce que vous voulez, ce sont deux forces opposées qui équilibrent l'opération", a déclaré Andersson. "L'augmentation des forces axiales et la diminution des forces radiales donneront naturellement plus de stabilité et faciliteront le tournage par pincement. Avec la sélection de l'outillage, il est recommandé d'avoir une plaquette de tournage aussi proche que possible de 90 degrés. Vous ne voulez pas avoir un grand angle d'attaque, par exemple, et vous voulez avoir un plus grand jeu arrière sur la plaquette. Un angle d'attaque plus petit signifie que vous appliquez presque toutes les forces le long de la pièce elle-même, ce qui vous donne également une stabilité naturelle."

Et bien que le tournage par pincement ait tendance à être un processus stable, il peut toujours être assez exigeant pour la configuration.

Il est important de considérer les forces directionnelles et comment maximiser la force axiale et minimiser la force radiale pendant le processus.

Paramètres de programmation. Avec le tournage par pincement, la programmation peut être un peu plus complexe que pour le tournage traditionnel. Avec moins de programmeurs couvrant plus de machines, la complexité supplémentaire peut rendre difficile pour les ateliers d'assumer cette opération. Cela nécessite également un peu d'optimisation des processus pour réussir en raison de la nécessité de contrôler les forces.

Cela peut être intimidant et prendre du temps pour les nouveaux utilisateurs, mais les gains sont importants.

Zentil d'Hexagon a noté que l'un des obstacles rencontrés par certains ateliers est la synchronisation de la programmation entre les deux tourelles lorsqu'elles engagent la pièce.

Certains systèmes de FAO intègrent ce type de fonctionnalités, dans lesquelles l'utilisateur peut sélectionner les deux tourelles et saisir la valeur de distance d'échelonnement du virage par pincement sur la deuxième tourelle pour s'assurer que l'outil secondaire suit derrière l'outil avant. Cependant, tous les systèmes CAM ne disposent pas de cette fonctionnalité. La programmation manuelle peut être beaucoup plus approfondie et nécessiter des calculs importants car elle n'aura pas la même simulation disponible.

"Tout est une question de synchronisation", a déclaré Smith. "Votre système de FAO doit le prendre en charge et doit pouvoir insérer un code d'attente, qui agit comme un panneau d'arrêt. Si la machine arrive au point où un outil devance l'autre, elle lira le code d'attente et l'autre tourelle viendra se positionner au même endroit afin que les deux outils partent en même temps. La plupart des systèmes de FAO ont la capacité de le faire.

La rédactrice adjointe Lindsay Luminoso peut être jointe à [email protected].

Elliott Matsuura, www.elliottmachinery.com

Hexagon Manufacturing Intelligence, www.hexagonmi.com

Kennametal, www.kennametal.com

GY-1, www.yg1.ca