Le groupe de Markus Müller, dont fait partie K&M Präzisions­technik in Kunststoff und Metall GmbH (K&M), se situe à Ravensbourg, dans le sud-ouest de l’Allemagne. K&M fabrique des pièces rotatives de haute précision pour l’industrie électronique (systèmes de capteurs), le secteur de la construction mécanique, des technologies médicales ainsi que des technologies aéronautiques. Markus Müller, assistant de la direction chez K&M, souligne : « Nous nous considérons comme un fournisseur de systèmes pour les modules finis, pas comme un simple fabricant de pièces rotatives. » Cela va jusqu’aux pièces complexes comme les régulateurs pour les trains ICE (trains à grande vitesse allemands) avec 150 à 200 composants.

La flexibilité exige un vaste éventail d’outils

Les pièces de tournage, de fraisage, d’affûtage, d’impression 3D, d’érosion et de moulage par injection sont conçues, fabriquées et assemblées en interne par 3 équipes. Matériaux difficiles à usiner, haute précision et géométries complexes font ainsi partie des tâches quotidiennes, tout comme des plages de diamètre de 3 à 200 mm pour les pièces rotatives. Avec des lots, tout est possible d’une jusqu’à 100 000 pièces. Cette flexibilité exige un grand choix d’outils. Heureusement, grâce aux systèmes complets d’ARNO Werkzeuge, le fabricant badois-wurtembergeois d’outils de précision dispose pour l’usinage de gorges, le tournage, le perçage et le fraisage d’un stock bien fourni pour de nombreuses applications. « Dès le début nous étions à la pointe et nous avons su avancer avec les différentes technologies. Cela vaut également pour les outils. », selon Martin Hager, technicien en ingénierie mécanique construction/programmation chez K&M. « Le niveau d’automatisation dans notre fabrication ? L’automatisation réelle se fait sur les barres des tours. Une fois la machine préparée, le collaborateur doit juste contrôler et éventuellement effectuer des petits ajustements. » La fiabilité du processus est donc la priorité absolue. Les machines sont exploitées à 90 % et l’outil doit suivre le rythme. Les nouveaux outils sont testés en conséquence pour voir s’ils correspondent aux attentes en matière de durée de vie et de simplicité.

Défi : Fiabilité du processus et manipulation simple

À la suite de l’implantation réussie du système SA d’ARNO pour le tronçonnage et l’usinage de gorges avec refroidissement interne ACS chez K&M à la fin 2017, l’accent a été mis sur le changement complexe d’outils pour les tours : Les porte-outils du chariot linéaire sont ici raccordés à l’arrivée de liquide de refroidissement par l’intermédiaire de plusieurs adaptateurs, tubes en cuivre et tuyaux. Cela est synonyme de temps de préparation longs et de raccordement du refroidissement interne couteux. Le changement d’outils est fastidieux, rien que le fait de desserrer et serrer des vis dans des emplacements réduits n’est pas simple. Souvent, le porte-outil doit être retiré du chariot linéaire pour changer les plaquettes. Après le changement, la longueur de l’outil doit à nouveau être mesurée. Cette étape prend beaucoup de temps et conduit souvent à des erreurs. « Contrairement aux machines à rotation courte avec lesquelles la partie tournante peut être amenée confortablement dans une position de changement, le tour, lui, n’est pas propice au changement », explique Christoph Hipp, commercial chez ARNO Werkzeuge, ce que complète Alexander Stein, maître tourneur chez K&M : « Le processus n’est pas fiable et cela prend en plus beaucoup de temps. Il est urgent de trouver une solution ! »

Solution : ARNO Fast Change-System

L’équipe d’ARNO a relevé ce défi, analysé le problème et trouvé une solution aussi simple que fiable : le système AFC (ARNO Fast Change). Il s’agit ici d’un porte-outil séparé en deux pour l’usinage de gorges et le tournage, disponible avec et sans refroidissement interne. Thomas Ament, ingénieur d’applications chez ARNO Werkzeuge, précise : « Le système AFC dispose d’un chanfrein à l’avant du porte-outil et à l’arrière sur la contrepartie, la butée. Nous obtenons ainsi un positionnement précis et répétable. Le dispositif de transfert de liquide de refroidissement est équipé d’un flexible d’introduction, ce qui s’avère être intéressant sur le plan économique par rapport à la concurrence. » Les porte-outils séparés en deux se distinguent par leur facilité de manipulation. Grâce à un joint torique, la partie avant ne tombe pas dans le bac à copeaux après avoir desserré les vis, mais elle reste solidement fixée au chariot jusqu’à ce qu’elle soit retirée. En outre, le joint torique assure une étanchéité optimale dans les outils et empêche la perte de liquide de refroidissement et la pénétration de saleté. Lorsque la partie avant est retirée, la plaquette de coupe est changée ou remplacée par un outil identique prêt à l’emploi. La partie avant du porte-outil est rapidement replacée sur la butée encore vissée au chariot, solidement raccordée et aussi directement connectée à l’arrivée interne de liquide de refroidissement. Les éventuelles erreurs d’alignement qui surviennent lors du serrage du porte-outil sont compensées par un support flottant. On obtient ainsi une précision de répétition plus élevée. La précision de répétition est de l’ordre du centième de millimètre près. Cela permet à l’opérateur d’éviter une correction grâce à la longueur de construction identique dans le système d’outil.

Des réussites convaincantes : gain de temps de 3 ­minutes, durée de vie augmentée de 45 %

Le système SA pour le tronçonnage et l’usinage de gorges avec refroidissement interne en version AFC a d’abord été testé sur une période de quatre semaines. Cela a non seulement permis de maintenir la durée de vie, mais également d’augmenter d’emblée le rendement de 550 pièces à 800 pièces. À cela se sont ajoutés les temps de changement réduits. « Jusqu’à présent, un collaborateur formé avait besoin de 5 minutes par processus de changement d’outils. Il devait ensuite rerégler l’outil sur la position 0. Grâce au nouveau système AFC, il ne lui faut plus que 1 à 2 minutes pour le tout », constate Alexander Stein avec satisfaction. Avec un lot de 40 000 pièces, cela représente un gain de temps très rentable.

Au bout de six mois d’utilisation sur la machine, les excellents résultats ont plus que convaincu l’entreprise K&M GmbH. Outre la durée de vie et de changement améliorée, la manipulation simplifiée est un vrai bonheur, justement parce que les opérateurs des machines ne sont souvent pas formés (pénurie de main-d’œuvre). Le refroidissement interne sûr est aussi un grand soulagement, comme le constate Christoph Hipp : « Pour pouvoir offrir une fabrication flexible, le refroidissement interne doit être sécurisé autant que possible. Des pièces, des applications et des matériaux flexibles font du refroidissement interne une condition sine qua non. Le refroidissement interne permet de sécuriser d’emblée l’évacuation des copeaux. La charge thermique sur le bord tranchant est minimisée. » Il s’agit ici de réduire les risques. Et aussi de satisfaire toutes les demandes des clients, aussi bien chez K&M que chez ARNO Werkzeuge.