Démystifier l'ébavurage

Si vous n'avez pas testé d'abrasifs au cours des cinq dernières années, vous n'avez pas testé d'abrasifs.

C'est ce qu'affirme Mike Shapell, ingénieur d'application senior chez Norton | Saint-Gobain Abrasives, Worcester, Mass., pour évaluer la compréhension générale de l'industrie en matière d'ébavurage et de finition. Comme pour d'autres aspects bien établis de la fabrication, les processus de fin de ligne pour affiner les pièces dans leur état fini pourraient toujours utiliser un nouveau look.

La finition automatisée pour les ateliers en manque de main-d'œuvre qui doivent augmenter considérablement le débit est vitale. Et à mesure que la production de pièces imprimées en 3D se développe, les avantages uniques de la finition centrifuge au tonneau se révèlent être un complément idéal.

Combinant une formation sur les abrasifs émergents et les solutions de finition automatisées, le nouveau laboratoire robotisé Norton Abrasive Process Solutions (APS) à Northborough, Massachusetts est prêt à fournir une expertise inestimable en matière de développement de processus lors de son ouverture en janvier.

S'appuyant sur une mine d'informations sur les besoins émergents des clients, Norton | Le programme Saint-Gobain Abrasive Process Solutions comprendra « le système de développement de processus centré sur la robotique le plus avancé en Amérique du Nord », a expliqué Shapell. Il s'agit "probablement du programme le plus important que nous ayons réalisé depuis de nombreuses années en termes de capacité à proposer des solutions aux utilisateurs finaux dans presque toutes les parties de notre catalogue, allant de la fabrication de métaux au meulage de précision, en passant par les abrasifs appliqués et collés, les super abrasifs et les applications à meules fines".

Ayant récemment visité de nombreux magasins dans le Midwest, Shappell peut témoigner de l'urgence ressentie par les fabricants pour trouver des solutions automatisées à l'augmentation des charges de travail et à la diminution du personnel.

"J'ai fait quatre arrêts dans le Wisconsin", a-t-il déclaré, et "chacun d'entre eux avait une bannière géante devant qui disait:" Nous embauchons ". Et quand je leur ai demandé s'ils voulaient que j'améliore leurs abrasifs ou que j'accélère leur processus, chacun d'eux a dit : "Nous devons aller plus vite. Je travaille six jours par semaine ; je n'arrive pas à recruter des gens, je ne peux pas les garder. Ce que je paie pour mes abrasifs n'est pas critique - dites-moi que je peux doubler ma production, ou l'augmenter de 25 % ou tout ce que vous pouvez me donner - je dois tirer le meilleur parti de ce que j'ai ou j'ai des ennuis." "

Montrer aux ateliers comment obtenir plus de travail à la porte sera la fonction principale du laboratoire de solutions de processus abrasifs, qui montrera aux fabricants comment tirer le meilleur parti de l'équipement existant ou choisir le bon nouvel équipement.

Au cœur du laboratoire se trouve son système basé sur un FANUC R-2000iC avec une charge utile de 210 kg. Le système présente trois approches pour utiliser n'importe lequel des abrasifs Norton :

Avant l'ouverture prévue du laboratoire en janvier, Norton a exécuté des laboratoires manuels ou collaboré avec des intégrateurs pour organiser des sessions d'apprentissage. Et l'ouverture du laboratoire ne pouvait pas arriver à un moment plus critique. "L'industrie de l'automatisation est à un point où je ne l'ai jamais vue - le besoin augmente de façon exponentielle", a conclu Shapell.

L'équipe père-fils d'Eric et Adam Mutschler de Cleveland Deburring Machine Co. dans l'Ohio peut témoigner de la fascination de l'automatisation parmi ses clients.

L'aérospatiale, par exemple, passe de l'ébavurage manuel de certains éléments à une plus grande automatisation pour laisser des tolérances inférieures à deux millièmes de pouce, a noté Eric Mutschler. Les machines de l'entreprise sont utilisées sur les engrenages, les aubes de turbine, les roues de turbine et plus encore. Adam ajoute : « Tout le monde veut que les choses soient automatisées ; ils ne veulent pas de variations dans les résultats, que les pièces soient visuelles ou fonctionnelles. Ils ne veulent pas qu'une pièce soit fortement ébavurée puis une qui ne l'est pas.

Pendant ce temps, le changement d'orientation automobile du moteur à combustion interne vers les véhicules électriques a entraîné une certaine transition dans le portefeuille de l'entreprise.

"Au cours des 10 ou 15 dernières années, nous avions une machine de base avec un convoyeur magnétique et deux, quatre ou huit têtes de brosse", a expliqué Adam. "Une pièce plate magnétique serait ébavurée sur une ou les deux faces, y compris de nombreux composants de moteur à combustion. Avec de plus en plus de véhicules électriques, les gens ne veulent pas investir dans une toute nouvelle conception de moteur à essence, de sorte que l'activité a ralenti. Nous faisons encore beaucoup d'automobiles, mais pas autant de ce type de pièces, qui, à son apogée, représentait environ 20 % de notre activité."

Les machines de Cleveland Deburring sont également utilisées pour un système de pile à combustible dans l'industrie de l'énergie, ainsi que pour des composants médicaux tels que des vis à os et des outils pour tarauder les os.

Le transport par camion lourd est un autre domaine où l'automatisation est au premier plan, a noté Eric, pour des composants tels que les engrenages et les essieux. "Les cellules et les machines éteintes s'ajustent sans intervention de l'opérateur." Ces clients "veulent taper le numéro de pièce dans une machine et appuyer sur le bouton", a ajouté Adam. « Nous devons prendre en compte tout ce qui doit s'ajuster ou se modifier, ainsi que contrôler et surveiller l'usure des brosses ou de tout autre support utilisé. Ils veulent des alarmes et des compteurs d'outils ; ils veulent savoir combien de pièces ils fabriquent et à quelle fréquence ils changent. »

Cleveland Deburring personnalise bon nombre des plates-formes de ses clients, en utilisant son laboratoire d'applications pour faire passer des échantillons de pièces dans ses machines et en ajustant des variables telles que le grain ou les temps de cycle. "Nous prendrons des vidéos et des photos et renverrons une pièce avec un rapport d'application", a expliqué Adam. "Parfois, nous recevons simplement des spécifications imprimées pour une pièce parce que notre client ne fait que citer le travail et ne sait pas à quel point les bavures vont être graves."

Pour automatiser la finition de matériaux et de composants haut de gamme dans l'aérospatiale, l'entreprise utilise des robots dans ses systèmes. "Parfois, nous aurons des changeurs d'outils à l'extrémité du robot", a déclaré Adam. "Dans certains cas, nous utilisons plusieurs outils sur la même pièce. Un processus de chanfreinage peut laisser une bavure résiduelle que vous enlevez avec une brosse. Vous pouvez polir une autre surface."

L'entreprise a également commencé à utiliser des brosses de Xebec, a ajouté Adam. "C'est essentiellement une fibre céramique, presque comme du verre. C'est un peu plus agressif en ce qui concerne la coupe de matériaux difficiles à usiner. C'est plus étroitement lié à un outil de coupe qu'à une brosse. Nous utilisons également des brosses abrasives en céramique-nylon. Nous utilisons des brosses de plus petit diamètre aux extrémités des robots, ce qui vous permet d'en faire beaucoup plus."

Un autre nouvel outil que l'entreprise utilise sont les systèmes de mesure par caméra de microscope "parce que nous devons mesurer certaines pièces pour nous assurer qu'elles se situent dans une plage spécifique, sinon les clients mettent au rebut une pièce de 3 000 $".

Parmi la gamme d'outils d'ébavurage et de finition, la finition centrifuge au tonneau (CBF) est l'option la plus douce, la plus douce et la plus rapide pour la plupart des pièces, a expliqué Gary Warwick, directeur du développement commercial pour United Surface Solutions de Santa Fe Springs, en Californie.

Le CBF est "beaucoup plus rapide qu'une machine vibrante ou à tambour. Les clients exigent de meilleures finitions, des débits plus rapides et des résultats plus cohérents de leurs processus d'ébavurage", a-t-il déclaré. "Nos machines sont beaucoup plus douces que les machines vibrantes ou à tambour en raison des forces G élevées qu'elles génèrent. Les forces G élevées accélèrent les processus et égalisent la pression. La pression égalisée élimine pratiquement les dommages aux pièces, ce qui donne des finitions phénoménales à une fraction du coût et du temps."

Avec CBF, il y a aussi des économies de main-d'œuvre, a ajouté Warwick. "Nous avons eu des applications où ils ont pu passer de 20 personnes dans le département d'ébavurage à moins de cinq, ce qui représente une réduction drastique du coût de la main-d'œuvre."

Une partie de ces économies de main-d'œuvre provient de l'automatisation intégrée à l'équipement CBF. "Nos machines sont construites avec l'automatisation en leur cœur ; nous n'avons pas de robots", a expliqué Warwick. "Au lieu qu'une seule personne ébavure une pièce, un seul opérateur peut ébavurer de grandes quantités de pièces par cycle. Les paramètres de processus peuvent être rappelés à partir de l'écran tactile, qui charge les préréglages au point où un opérateur n'a qu'à appuyer sur "démarrer". En plus de la facilité d'utilisation, l'automatisation augmente la précision de nombreux processus. Alors que l'ébavurage manuel donne des résultats incohérents et un enlèvement de matière incontrôlé d'une minute à l'autre, les CBF assurent la cohérence et le contrôle des processus, donnant les mêmes résultats à chaque fois.

Une autre façon dont les machines United entrent en jeu est "leur capacité à nettoyer le liquide de refroidissement et à graisser les pièces sans aucun type de prétraitement", a ajouté Warwick. "Lorsqu'une pièce sort d'une fraiseuse ou d'un tour, la pièce est généralement recouverte de liquide de refroidissement ou de graisse. Un sous-produit naturel de l'utilisation de nos machines est que les pièces sortent propres du processus d'ébavurage, ce qui est quelque peu unique à notre machine car il y a toujours du savon utilisé pour maintenir les solides et les débris en suspension. Les pièces usinées contiennent souvent des copeaux et du liquide de refroidissement ; jetez-les dans notre machine et elles ressortent nettoyées, ébavurées et même polies."

Dernièrement, les machines CBF de United se sont montrées à la hauteur de l'occasion avec l'augmentation constante des pièces imprimées en 3D.

"Les pièces imprimées en 3D ont créé un grand marché pour nous, un marché qui connaît une croissance astronomique", a déclaré Warwick. "Il n'y a pas de meilleur moyen de fournir une finition uniforme sur une pièce imprimée en 3D à paroi mince que nos CBF. Si quelqu'un rectifie ou bande une pièce imprimée manuellement, elle est susceptible de percer. Nous constatons principalement une forte croissance des pièces métalliques imprimées en 3D, mais rencontrons également des plastiques généraux et thermoformés. parce qu'il évolue si rapidement et qu'il devient courant ; nous sommes heureux d'avoir été là au tout début."

En fin de compte, a déclaré Warwick, CBF est prisé par "les utilisateurs à la recherche de cohérence et de rapidité ainsi que de finitions raffinées ; ce sont probablement les trois domaines qui attirent la plupart de nos clients. Au-delà de cela, il y aurait la capacité de générer des finitions polies sur des matériaux difficiles à polir comme le titane et les métaux précieux".

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