Tournage dur haute précision
Les machines de tournage dur d'Hembrug atteignent des précisions de l'ordre du micron
Le tournage dur s'est imposé comme une alternative économique à la rectification circulaire. Hembrug, l'un des pionniers de cette technologie, s'est aujourd'hui presque exclusivement spécialisé sur le tournage dur rapide de haute précision, et propose des machines pour des pièces pouvant aller jusqu’à 1 500 mm de diamètre. FANUC, partenaire pour la partie entraînement et commande, équipe ces machines avec les séries CNC 0i-D et 32i, en fonction des spécifications. Hembrug Machine Tools, basé dans la ville néerlandaise d'Haarlem, est une ancienne entreprise publique qui a été privatisée en 1983. À l'origine spécialisée dans le domaine des tours haute précision, cette entreprise familiale s'est concentrée sur le tournage dur depuis le début des années 90. « À cette époque, de nouveaux matériaux sont arrivés sur le marché, qui ont permis de fabriquer des outils pour usiner des aciers durcis. », rappelle le directeur de la conception, Bert de Veer. « Afin d'obtenir un tournage d'une qualité et d’une précision élevées, nous avons développé des machines offrant un très haut niveau de stabilité. En effet, les forces générées pendant le tournage dur sont énormes et la précision de l'ordre du micron ne peut être atteinte autrement. » Fort de nombreuses années d'expérience en ingénierie de tours équipés de paliers hydrostatiques, Hembrug a su conquérir le marché de niche du tournage dur, puis développer cette technologie pour en faire une réelle alternative à la rectification circulaire dans les opérations de finition. La société compte plusieurs exemples de réussite à son actif. Bert de Veer indique qu'à l'origine les machines de tournage dur d'Hembrug étaient livrées à des clients qui fabriquaient des outils et des moules et les utilisaient pour la production de bouteilles en PET : « À ce jour, nos machines servent à tourner non seulement les outils d’injection des préformes, mais aussi les moules des dispositifs de fermeture, filetages compris. Grâce à une tourelle dotée d'outils entraînés, même les petits conduits d'aération peuvent être réalisés, ce qui permet d’obtenir des outils entièrement finis dès la sortie de la machine. » Il existe également de nombreuses autres applications dans l'industrie automobile : buses d'injecteur, roues d'engrenage, fabrication de paliers (chemins de roulement internes et externes), ainsi que de dispositifs hydrauliques et pneumatiques (soupapes).
Pour les pièces d'un diamètre de tournage allant jusqu’à 1 500 mm
Les machines Mikroturn d'Hembrug sont des machines de tournage dur ultra-précises, quasiment inusables et entièrement hydrostatiques couvrant un large éventail de pièces. Les machines horizontales de la série CNC 100 conviennent à des petites pièces ayant des orifices de 1 mm. Les machines de tournage verticales sont disponibles pour les pièces imposantes et lourdes de 450 mm à 1 500 mm de diamètre.
Toutes les machines Mikroturn possèdent une chose en commun, explique Bert de Veer : « Elles offrent la plus haute précision actuellement possible en matière de tournage dur » et il étaye ses propos par des chiffres : « Avec ces machines, il est possible de tourner des pièces d'une dureté allant jusqu'à 70 HRC et d'un diamètre allant jusqu’à 1 500 mm avec les tolérances suivantes : une précision de surface Ra de 0,0001 à 0,0004 mm, des précisions de forme comprises entre 0,0002 et 0,001 mm ainsi qu'une précision dimensionnelle de 0,002 mm voire moins. »
L'hydrostatique, garantit une précision durable
Avec de telles tolérances, les machines Mikroturn se posent en concurrentes directes des rectifieuses cylindriques, qu'elles surpassent dans plusieurs autres domaines. Ainsi, en matière de tournage dur, la pièce ne nécessite pas de serrage, ce qui représente un véritable gain de temps et évite toute erreur de serrage. Un nombre illimité de contours peuvent être créés avec un seul outil. Les disques abrasifs onéreux deviennent donc inutiles. De plus, le tournage dur est un processus respectueux de l'environnement qui s'effectue à sec dans de nombreux cas. La rectification génère toujours des boues qui sont des déchets coûteux à éliminer. Le tournage dur est en règle générale une méthode d’usinage plus productive.
Comparées aux autres machines de tournage dur, les machines Hembrug se démarquent par leur précision à très long terme. Cette précision est principalement due aux paliers hydrostatiques de la broche et des glissières. Ils offrent des tolérances et une répétabilité de l'ordre de 0,1 micron – et ce sur le long terme, ainsi que l'explique Bert de Veer : « Les machines sans paliers hydrostatiques n’atteignent ces valeurs que lorsqu'elles sont neuves. Nos machines sont en mesure de fournir cette qualité même après 20 ou 30 ans d'utilisation. »
Hembrug et FANUC : un partenariat solide
Depuis de nombreuses années, Hembrug collabore avec FANUC, le leader mondial des systèmes CNC, pour équiper ses machines en moteurs et commandes numériques. Peter van Ommeren, Directeur du Développement de la branche électrique, explique : « Nous avons, par le passé, déployé la série CNC 15-TB de FANUC. Aujourd'hui, nous utilisons la série 0i-D pour nos machines Mikroturn standard. Cette commande offre une résolution de 100 nm. Pour les tâches plus sophistiquées, nous avons développé des machines Mikroturn spéciales que nous pouvons équiper avec la série CNC 32i de FANUC. Avec les échelles appropriées, elles atteignent une résolution de 10 nm. »
Dans le cadre de sa propre production, Hembrug utilise plusieurs de ses machines qui sont commandées par le système CNC 0i-D FANUC, « car cette combinaison fonctionne à merveille », explique Peter van Ommeren. « C'est ce que nos clients nous répètent en permanence. Les pannes au niveau des commandes sont quasi-inexistantes, même après plusieurs années. L'électronique, les moteurs et les commandes FANUC atteignent le plus haut niveau de qualité et sont très robustes, même en cas de perturbations électromagnétiques. Autre atout de FANUC : la compatibilité ascendante. Cela signifie que nous avons mis en exploitation des machines dans les années 90 avec la commande 15-TB. Et que presque 20 ans plus tard, les programmes de ces machines peuvent encore être utilisés sur des modèles plus récents équipés des dernières générations de commandes numériques. Car malgré toutes les innovations et l'intégration de nouvelles fonctions, FANUC a su conserver une structure de base commune. Ceci facilite la tâche des fabricants de machines et évite à nos clients de nombreuses formations. »
De nouveaux développements pour stimuler la productivité
Au cours des dernières années, Hembrug a initié plusieurs développements qui ont permis d’augmenter la précision et la productivité. Par exemple, lors du salon EMO en 2011, la société a présenté le Mikroturn Twin Spindle et le Mikroturn 100 CNC Special. Le Mikroturn Twin Spindle est équipé de deux broches entièrement hydrostatiques avec moteurs d’axe intégrés, de moteurs linéaires en X et en Z, ainsi que d'une solution de chargement intégrée entièrement automatisée grâce à un robot. Par nature, le tournage dur peut être jusqu’à trois fois plus rapide que la rectification. Pourtant, la double broche permet d'améliorer encore les temps de cycle jusqu'à 30 % et d'obtenir un gain de productivité pouvant atteindre 100 %. Le Mikroturn 100 CNC Special est une version dotée d'une broche haute performance entièrement hydrostatique tournant à 2 000 tr/min, d'un moteur couple intégré et d'une course étendue du coulisseau Z. Les pièces imposantes et lourdes seront tournées sur ce modèle plutôt que sur la version Mikroturn 100 CNC standard.
Bert de Veer considère que ces développements constituent un pas de géant vers le futur : « Longtemps, nous étions considérés comme un champion mondial de la précision, mais nous prêtions trop peu d'attention à la productivité. Tout cela a changé. Dans le cadre de nos nouveaux développements, nous nous concentrons d'une part sur la productivité et d'autre part sur la flexibilité, pour répondre aux souhaits de nos clients auxquels nous fournissons volontiers des solutions spécifiques. » Pour illustrer ses propos, il cite un projet de fabrication de différents arbres de pompes à engrenages. Ceux-ci sont transportés d'un convoyeur répartiteur vers la machine, détectés par une caméra de traitement d'image et insérés par le robot. De cette manière, la machine identifie la pièce et choisit automatiquement le programme CNC approprié.
Des contacts directs pour garantir la satisfaction des clients
FANUC a participé à ces nouveaux développements. Peter van Ommeren, Directeur du Développement de la branche électrique, précise : « Pour nous, il était important que FANUC facilite l'intégration de moteurs tiers. En effet, nous utilisons des moteurs d’axes intégrés provenant d’autres fabricants. Nous avions des scrupules à ce sujet au début. Mais, FANUC a fait preuve d'une grande ouverture d'esprit de sorte que ces moteurs ont pu être commandés sans aucune difficulté. »
Hembrug développe actuellement des interfaces utilisateur spéciales, conçues pour faciliter la manipulation de la machine par l'utilisateur. Grâce à FANUC Picture, nous disposons d'un environnement de développement haute performance qui nous permet de concevoir librement ces interfaces utilisateur. Le résultat est actuellement en cours de test dans notre usine sur une machine Mikroturn équipée du contrôleur 32i, sur laquelle après un processus de durcissement, les filetages internes de grands écrous sont redécoupés.
Expert en électronique, Peter van Ommeren est enthousiaste quant à la coopération avec FANUC : « Notre production de tours étant relativement modeste par rapport aux autres fabricants, nous n'avons acheté qu'une quantité réduite de commandes FANUC. Cela ne nous a pas empêché de bénéficier d'excellentes prestations d'assistance et d'une réactivité irréprochable. Nous pouvons poser toutes nos questions à notre interlocuteur dédié et cela fonctionne impeccablement. » Il illustre ces propos par un exemple : « Un de nos clients aux États-Unis nous a sollicités sur un projet spécifique impliquant une machine 4 axes sophistiquée, dotée de deux supports d'outils et deux changeurs d'outil. Une tâche complexe du point de vue des commandes et des entraînements, nous avons donc demandé l'assistance de FANUC. Peu de temps après, un employé de FANUC s'est déplacé et nous avons pu discuter du projet avec lui. Il a défini les entraînements adaptés et nous a orientés vers une CNC multicanal de la série 32i. Cela nous a permis de remettre immédiatement notre offre au client. »
Le meilleur niveau de précision en matière de tournage dur
Fondée en 1973 en tant qu'entreprise publique et privatisée en 1983, Hembrug se consacre aujourd’hui à plus de 95% à la conception et à la fabrication de machines de tournage dur quasi-inusables, entièrement hydrostatiques et d'une précision exceptionnelle. La série de machines Mikroturn peut usiner des pièces d'une dureté allant jusqu'à 70 HRC et d'un diamètre allant jusqu’à 1 500 mm. Hembrug compte 70 employés qui produisent 25 à 30 machines par an. En 2011, les ventes annuelles ont atteint 15 millions d'euros environ.
