Quotidien des Usines

Travail des métaux : L'usinage TGV gagne de nouveaux adeptes

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Surfaçage des fontes, perçage des aciers, fraisage des métaux durs utilisés dans l'aéronautique: l'usinage à grande vitesse n'en finit pas de gagner du terrain.

Après le fraisage des matériaux légers et, plus récemment, la finition des outillages et des formes complexes, l'usinage à grande vitesse (UGV) s'attaque avec succès à de nouveaux domaines. Tels sont du moins les résultats d'un programme de recherches de 27 millions de francs lancé en 1991 par l'AUTGV (une association regroupant des industriels, des laboratoires privés et publics, et des centres techniques) et financé à 50% par le ministère de la Recherche. Parmi ces domaines, le plus prometteur semble être le fraisage des fontes à graphite lamellaire. Expérimenté en laboratoire par le Cetim (Centre technique des industries mécaniques) depuis quelques années, le fraisage à grande vitesse des fontes a fait l'objet d'un premier projet d'industrialisation chez Renault, en collaboration avec Citroèn, Renault Automation et le Cetim. Ces travaux ont porté sur une ligne de production de carters cylindres en grande série (2700 par jour) dédiée à la finition de la face culasse. "L'enjeu de ce projet, lancé en 1992, consistait à réduire le nombre de machines d'usinage utilisées sur la ligne, à la fois pour diminuer les coûts d'investissement et la surface au sol et augmenter le rendement opérationnel de la ligne", explique Thierry Nancey, ingénieur au service des études avancées process. Après une étude approfondie de l'usinage à grande vitesse, qui a débouché sur une remise à plat des conditions de coupe, de la géométrie des plaquettes, de la conception du corps d'outil et de la structure des machines, les résultats sont au rendez-vous. Grâce à l'augmentation des vitesses de broche et d'axe (de 300tr/min à 1500tr/min et de 1000mm/min à 4000mm/min), Renault est assuré de pouvoir diviser par deux le nombre de postes de fraisage sur ce type de ligne de fabrication, qui en compte dix-huit actuellement. "L'investissement baissera alors de 35% environ, estime Thierry Nancey. Dans le même temps, nous pourrons diviser par deux notre prix de revient de fabrication." Seul point noir encore à résoudre, l'évacuation des copeaux. Le passage à la grande vitesse a obligé Renault à choisir des plaquettes en nitrure de silicium, une nuance qui nécessite de travailler à sec sur la fonte. Pendant ces trois années, Ascométal s'est quant à lui penché sur le perçage des aciers à grande vitesse en collaboration avec PSA, Renault, Précise (fabricant d'électrobroches) et le Cetim. Les résultats de ses travaux sont tout aussi encourageants que pour le fraisage des fontes. Le perçage d'un acier de type 42CD4 avec une vitesse de coupe d'environ 200m/min et une avance de travail élevée a ainsi été validé. Un foret spécifiquement dédié à la grande vitesse (carbure revêtu TIN ou TICN, affûtage optimisé, becs protégés, raccordements des arêtes sans angles vifs...) est néanmoins indispensable. Avec un tel type d'outil, de 6mm de diamètre, par exemple, tournant à 10000tr/min et disposant d'une avance de 2400mm/min, il sera très facile de percer plus de 2000trous de 18mm de profondeur. Une demi- seconde seulement est ainsi nécessaire pour réaliser un trou ayant, de plus, d'excellentes qualités géométriques. "Nous avons fait des essais de perçage de bielles en 45M5S sur une machine transfert à 180m/min avec un outil en carbure revêtu de nitrure de titane, explique Georges Bittes, ingénieur usinabilité au centre de recherche des aciers d'Ascométal. Quand on prend en compte l'investissement machine et le coût outil/pièce, le procédé est très rentable. Par rapport à un procédé de perçage traditionnel, on multiplie par quatre la productivité du poste, et la durée de vie des outils par une fois et demie." Encore au stade des essais en laboratoire, le fraisage GV de matériaux comme le TA6V, l'Inconel et le 35NCD16, est également très prometteur. Ces recherches ont été menées par trois constructeurs aéronautiques: Aérospatiale, Dassault et Snecma, en collaboration avec le fabricant de machines-outils Forest-Liné et le Cetim. Plusieurs configurations d'usinage ont été étudiées: le surfaçage, le contournage, le pocketting (fraisage de poche) et le balayage. "Grâce à la grande vitesse, le débit de copeaux a été multiplié par six lors d'opérations de pocketting sur du 35NCD16, précise Philippe Bagard, spécialiste de l'UGV au Cetim. Lors d'opérations de balayage de formes complexes en Inconel, en TA6V et en 35NCD16, l'avance de travail a été multipliée par dix, et les coûts résultants ont été divisés par trois." Des résultats spectaculaires qui pourraient inciter les avionneurs à investir dans des centres d'usinage monobroche, et non plus dans les traditionnelles fraiseuses à trois ou quatre têtes. "Cela leur permettrait de disposer d'outils de production plus rapides et surtout plus flexibles", déclare Philippe Bagard. Daniel CHABBERT



Action collective pilote en Rhône-Alpes

La Drire Rhône-Alpes va lancer début 1996 une action collective visant à faciliter l'introduction de l'usinage à grande vitesse dans une quinzaine d'entreprises de la région. Soutenue sur les plans technique et méthodologique par le Cetim, cette action permettra aux entreprises intéressées de se faire accompagner du début à la fin de leur projet de mise en oeuvre de l'usinage à grande vitesse (définition du plan d'action, caractérisation des moyens à mettre en oeuvre, choix des matériels, aide au démarrage...). Estimé entre 100000 et 200000 francs, cet accompagnement technique sera pris en charge à 60% par la Drire et le Cetim. Des expériences de fraisage (à gauche) et de perçage des aciers à grande vitesse ont été menées par Ascométal, en collaboration avec PSA, Renault, Précise et le Cetim. Résultat: un procédé très rentable si l'on prend en compte l'investissement machine et le coût outil-pièce.

USINE NOUVELLE N°2529
 

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