Traduction de l’article paru dans la revue technique « STAMPI » (moules)
FORAGE PROFOND ET FRAISAGE
DE MOULES DE GRANDES DIMENSIONS
IMSA MF1500BB/6P
Haut niveau d’automatisation, flexibilité opérationnelle et sécurité sans compromis : tels sont les principaux atouts de la nouvelle machine qu’un mouliste canadien vient d’acheter chez un constructeur bien connu de la province italienne de Lecco pour son unité de production. Une machine comportant deux unités d’usinage parallèles et équipée d’une solution innovante pour le remplacement automatique de l’ensemble du groupe de forage.
Spécialiste du forage profond, la société I.M.S.A., située à Barzago (Italie) bénéficie d’une longue expérience technique grâce aux contacts étroits entretenus avec ses clients (essentiellement des fabricants de moules, des sous-traitants chargés d’opérations de forage et des fabricants du secteur de l’automobile). Savoir-faire qualifié lui permettant de s’affirmer au plan national et international comme un partenaire technologique de valeur, avec une offre comprenant des installations de forage et de fraisage de moules et de blocs, des machines de forage axial de trous ronds ainsi que des machines spéciales. Plus précisément, pour les moules et les blocs, la gamme comprend des solutions de forage profond à 3, 4 ou 6 axes convenant aux petites et moyennes dimensions, ainsi que des centres de forage profond et de fraisage à 8-9 axes CNC pour les moules de pièces en matière plastique de dimensions grandes et moyennes, pour réaliser des circuits de refroidissement complexes avec des forages à double inclinaison. Pour le forage de pièces cylindriques, l’entreprise propose une gamme complète de machines de forage travaillant en contre-rotation, permettant de forer des diamètres pouvant aller de 1 à 200 mm, pour des profondeurs de forage de 250 à 6 000 mm, avec des machines à un ou plusieurs broches, avec 1 à 6 têtes de forage avec foret à plaquettes interchangeables ou outil BTA/STS.
« Parmi les dernières machines que nous avons conçues et réalisées, précise Luca Picciolo, responsable commercial chez I.M.S.A, il faut également noter la toute nouvelle MF 1500 BB/6P, solution horizontale de forage profond et de fraisage récemment achetée par un mouliste canadien qui travaille dans le secteur automobile, particulièrement exigeant en termes de qualité d’usinage, d’autonomie et de fiabilité ».
Ce client mouliste utilise depuis longtemps déjà d’autres machines d’I.M.S.A. (3 machines « gantry » à 2 têtes de la série BB), société à laquelle il s’est de nouveau adressé en toute confiance pour augmenter sa productivité et répondre à ses besoins opérationnels.
BIEN PLUS QUE L’AUTONOMIE ET LA PERFORMANCE
Cette nouvelle machine, dotée de 8 axes pour le forage de circuits de refroidissement complexes dans des moules de grandes dimensions (pièces pouvant atteindre un diamètre de rotation allant jusqu’à la dimension respectable de 3 900 mm), est équipée d’un magasin automatique innovant (conçu et réalisé, lui aussi, par I.M.S.A.) pour le changement de pas moins de 6 groupes de fraisage profond.
« Il s’agit d’une machine, reprend L. Picciolo, dont l’unité d’usinage, comme c’est déjà le cas pour les autres versions faisant partie de la série BB, comprend deux unités parallèles sur axes indépendants. La première unité assure des opérations de forage profond pour des diamètres allant de 5 à 40 mm, avec des profondeurs pouvant atteindre 1 500 mm en un cycle unique. La deuxième unité est l’unité de fraisage, toujours sur un axe parallèle indépendant, ayant une course supplémentaire de 500 mm pour les usinages d’ébauche et de finition des trous forés, tels qu’alésages, lamages, taraudages, etc. ».
Par rapport à la configuration la plus traditionnelle disponible sur le marché d’unités hybrides dédiées aux opérations mentionnées ci-dessus, ces deux unités présentent des avantages intrinsèques incontestables. Non seulement du point de vue de la logique et de la gestion, mais également sur le plan fonctionnel, ces unités étant conçues et réalisées pour satisfaire des exigences bien spécifiques, tournées vers des opérations bien déterminées. Il s’agit de prestations qui ne sont pas dictées par des compromis technologiques qui imposent habituellement de se soumettre à des contraintes liées à un projet.
«Un standard, précise L. Picciolo, celui de pouvoir disposer de deux unités d’usinage indépendantes, ce qui pour notre société ne représente pas une innovation mais tout simplement l’état de l’art, cette possibilité figurant à notre catalogue depuis plus d’une dizaine d’années déjà ».
En effet, la recherche et le développement constant de nouvelles solutions technologiques a toujours joué un rôle fondamental dans l’activité d’I.M.S.A., avec des innovations qui deviennent ensuite d’usage courant pour les constructeurs de moules (du système autofocus exclusif pour le mouvement optimal des lunettes de guidage jusqu’à la broche de fraisage placée à côté du guide de forage profond, de la structure « gantry » verticale de la colonne jusqu’à l’union innovante de la table rotative et de l’unité d’usinage inclinable).
STRUCTURE PLUS RIGIDE, PERÇAGES PLUS RAPIDES
Voyons maintenant en détail certaines des spécifications techniques de la nouvelle MF 1500 BB/6P, en partant de la structure « gantry » (en portique, c’est-à-dire avec support inférieur et support supérieur), réalisée en construction métallique électrosoudée normalisée, la colonne « gantry » étant actionnée par des doubles vis à recirculation de billes précontraintes et des moteurs sans balais à commande numérique, avec axes doubles en acier trempé et rectifié pour le mouvement horizontal du guide de forage (axe X).
«I.M.S.A. utilise cette structure sur les machines de la série BB depuis 2000. Une structure, souligne L. Picciolo, qui bénéficie d’une rigidité 16 fois supérieure à celle de la structure traditionnelle, dans laquelle la colonne est soutenue seulement par le bas. La valeur numérique citée n’est ni une valeur approchée, ni une valeur fortuite. Il s’agit d’une valeur absolument réelle, obtenue de façon analytique par rapport au schéma statique concerné et aux contraintes correspondantes ».
Cette rigidité élevée de la structure autorise l’emploi des forets à plaquettes interchangeables de la dernière génération, avec des inserts brise-copeaux (outre les pointes soudo-brasées les plus traditionnelles), grâce auxquels des vitesses de perçage plus élevées sont obtenues. Toujours dans le but d’assurer productivité et souplesse opérationnelle, la machine est également équipée d’un système d’inclinaison pour les usinages inclinés par rapport à l’horizontale, avec une résolution contrôlée en permanence par commande numérique, de 20° à -20° (axe A). Cela permet de réaliser des travaux à double inclinaison, en combinant rotation de la table et inclinaison du foret. Le mouvement est contrôlé par commande numérique et système de mesure du périmètre, avec une résolution radiale minimale de 0,001° et compensation automatique de jeu.
« En ce qui concerne les unités d’usinage, poursuit L. Picciolo, l’unité de forage est composée d’un cône Iso pour le blocage de l’outil, de trois lunettes de guidage de type « Imsautofocus »» et d’une tête frontale de guidage ».
Comme nous l’avons vu plus haut, la principale innovation de la MF 1500 BB/6P réside dans la mise en oeuvre d’un magasin comportant 6 groupes de forage profond, permettant le remplacement automatique de l’unité d’usinage sans intervention de l’opérateur, ce qui assure une productivité maximale et une sécurité totale. Chaque unité est constituée d’une plaquette interchangeable, d’une chambre à copeaux, des lunettes correspondantes et de la douille de guidage. Il est donc possible de réaliser jusqu’à 6 diamètres différents de forage profond en mode entièrement automatique.
DU FORAGE AU FRAISAGE EN QUELQUES SECONDES
La phase de fraisage est assurée par une tête d’usinage Iso 50 placée sur l’unité d’usinage inclinable, le long de l’axe de forage profond et indépendamment de celui-ci. Ce système à axes indépendants, signe distinctif d’I.M.S.A. depuis 1997, permet le passage du forage profond au fraisage et vice-versa en seulement 8 secondes. Il ne nécessite aucune intervention manuelle de la part de l’opérateur.
« La broche de fraisage de cette machine, précise L. Picciolo, est actionnée par un moteur vectoriel avec une courroie en kevlar à faible bruit, d’une vitesse de 2 500 tours par minute, pour une puissance de 17 kW. Compte tenu de la demande croissante d’amélioration des prestations I.M.S.A. en matière de fraisage, notre bureau d’étude technique travaille déjà sur une nouvelle gamme de broche avec refroidissement liquide permettant d’atteindre une puissance de 37 kW et une vitesse de 4 500 tours. Cette nouvelle solution sera disponible sur tous les centres de forage de la série BB à partir de l’automne 2014 ».
Pour alimenter la phase de fraisage, le bureau d’étude a satisfait les exigences du mouliste canadien en prévoyant un magasin automatique pour le remplacement des outils, avec 40 pièces Iso 50, à configuration verticale et placé à l’extrémité de la course de l’axe des X. La longueur maximale admissible de l’outil a été fixée à 350 mm, avec un diamètre pouvant atteindre 100 mm et un poids maximal de 25 kg par outil.
La machine convient tout à fait à l’usinage de moules pour pièces en matière plastique de grandes dimensions. C’est pourquoi elle est dotée d’une table rotative à translation en fonte sphéroïdale, normalisée et rectifiée, de 2 000 x 2 000 mm et d’une capacité de chargement de 30 000 kg centrés, avec une résolution de 360 000 positions/tour, pilotée par commande numérique et système de mesure du périmètre.
« Des moules, ajoute L. Picciolo, qui exigent normalement 100 à 120 heures de forage lorsqu’ils sont réalisés normalement chez le client canadien, compte tenu de leurs particularités et de leurs dimensions. Des procédés qui permettent de programmer et de planifier des changements de plaquette ou de diamètre avec un montage réalisé en temps masqué, tandis que la machine continue d’être active, c’est-à-dire sans incidence sur la productivité et la rentabilité ».
La possibilité de travailler en mode automatique de manière prolongée réduit par conséquent à un minimum le délai de réalisation du moule, permettant d’augmenter considérablement le niveau de compétitivité.
« La combinaison de l’automatisation, conclut L. Picciolo, et de l’autonomie, de la flexibilité, de la sécurité et de la fiabilité élevée de la machine permet réellement de procurer une grande valeur ajoutée opérationnelle. Nous sommes parvenus à satisfaire les demandes et les exigences de notre client avec cette nouvelle machine qui, nous l’espérons, saura bientôt susciter un intérêt également en Europe ».
ON N’EST JAMAIS SI BIEN SERVI QUE PAR SOI-MÊME
Conçue et mise au point pour garantir une autonomie élevée et une grande flexibilité opérationnelle, la nouvelle machine horizontale de forage profond et de fraisage de la série MF 1500 BB/6P d’I.M.S.A. est dotée d’un magasin automatique pour les 6 groupes de forage qui l’équipent. Un privilège et une spécificité qui assurent une grande autonomie et une flexibilité maximale autorisant la planification de passes d’usinage très longues même sans présence d’opérateur, au lieu d’avoir recours à 6 types différents, sans avoir à effectuer aucun changement, mais seulement une programmation normale de « changement d’outil » (car c’est bien ainsi qu’il faut comprendre le rôle du groupe de forage). Ce magasin est essentiellement composé des éléments suivants : râtelier porte-groupes placé à l’arrière de la machine, à 6 positions, portique de « pick and place » (prélèvement et insertion automatiques) des groupes avec actionnement vertical à commande numérique, barrières de protection de la zone du râtelier (le changement des plaquettes en phase de changement de groupe n’étant pas possible pour des raisons de sécurité), manoeuvre pneumatique d’enclenchement / de libération du groupe de forage, rotation hydraulique à 90° du groupe en cours de remplacement (pour le positionner sur l’unité d’usinage de la machine) et capteur mécanique pour le réglage d’initialisation de la douille et de la plaquette.
