Technologie up-gear. Une solution optimale pour la fabrication d'engrenages coniques de grande taille

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1 Technologie up-gear Une solution optimale pour la fabrication d'engrenages coniques de grande taille

2 Solutions d'usinage d'avant-garde et nouveau partenariat stratégique pour la production Que vous produisiez des engrenages coniques pour des équipements de BTP ou pour des systèmes de transmission pour la marine ou les trains, les challenges que vous rencontrez sont les mêmes : précision de l'usinage, coût à la pièce et amélioration de la productivité. Sandvik Coromant, en collaboration avec HELLER, répond à ces challenges avec la technologie up-gear. La technologie up-gear amène votre production vers de nouvelles performances Les machines 5 axes HELLER équipées d'un logiciel ergonomique et d'un ensemble d'outils Sandvik Coromant pour l'usinage d'engrenages coniques représentent une solution flexible, productive et rentable qui vous fait gagner du temps et de l'argent. C'est ce que nous appelons la technologie up-gear. Flexibilité centres d'usinage polyvalents pouvant être utilisés pour toute une variété de géométries de dentures ainsi que pour d'autres pièces Productivité le temps d'usinage est jusqu'à trois fois plus rapide qu'avec les process de fraisage en bout conventionnels Rentabilité le coût de production par engrenage peut être considérablement réduit Nouveaux outils pour l'usinage de pièces trempées La technologie up-gear est conçue pour les lots d'engrenages coniques de taille moyenne. Elle convient aux modules d'engrenages à partir de 4 et jusqu'à des diamètres de 1850 mm (72 pouces). En outre, le logiciel livré avec la machine est très facile à utiliser et vous permet de commencer à produire vos engrenages sans délai. Par ailleurs, des outils Sandvik Coromant pour la semi-finition et la finition de roues dentées trempées sont désormais disponibles. L'usinage d'engrenages coniques profite du partenariat avec Gleason Le fabricant de machines-outils HELLER travaille en partenariat avec la société Gleason pour le développement de centres d'usinage dédiés à la production d'engrenages. Comme HELLER équipe ses machines 5 axes d'ensembles d'outils Sandvik Coromant, les fabricants qui les utilisent pour la production d'engrenages coniques peuvent aussi profiter des avantages liés à la forte présence industrielle de Gleason dans l'univers des machines pour la fabrication d'engrenages, en particulier s'il s'agit de petits lots d'engrenages coniques de grand diamètre. La technologie up-gear fait gagner du temps et de l'argent Les engrenages coniques sont le plus souvent produits sur des machines spécifiques ou sur des machines 5 axes standard équipées de fraises en bout standard. Les machines conçues spécifiquement pour la production d'engrenages coniques offrent une productivité élevée. Mais pour les lots de petite taille, le coût à la pièce est très élevé avec ces machines qui sont bien plus coûteuses que les machines 5 axes standard, tout comme les outils spéciaux qu'elles utilisent. Les process de fraisage en bout standard ont aussi leurs inconvénients, notamment le temps d'usinage très long. Ces deux principaux inconvénients peuvent désormais être évités. Avec la technologie up-gear, les coûts machine sont les mêmes qu'avec les machines 5 axes conventionnelles et le coût de l'outillage est fortement réduit par rapport aux outils spéciaux pour engrenages coniques. En outre, le temps d'usinage est très court par rapport aux process de fraisage en bout. La polyvalence de la technologie up-gear permet aussi de réduire le nombre d'étapes de la fabrication. Toutes les opérations d'usinage qui précèdent la trempe peuvent en effet être effectuées sur une seule machine. Pour la fabrication d'engrenages coniques, la technologie up-gear fait gagner du temps et de l'argent! 2

3 Exemple de productivité Exemple de production en petit volume! Technologie up- Gear Centre d'usinage 5 axes avec process de fraisage en bout Temps de cycle x 2.3 Coûts outils Exemple : Diamètre de l'engrenage : 1500 mm ( pouces) Nombre de dents : 49 Module (DP) : 14 mm (1.814) Faible volume de production Coûts machine Autres coûts HELLER et Gleason HELLER est un fabricant de machines-outils dont le siège social se trouve à Nürtingen en Allemagne. Il emploie plus de 2300 personnes dans ses installations de production dans le monde entier. HELLER dispose aussi de services commerciaux et techniques sur tous les grands marchés. Gleason a son siège social à Rochester dans l'état de New York. C'est un leader international dans le développement, la production et la vente de machines pour la production d'engrenages. Ses clients appartiennent aux secteurs de l'automobile et des véhicules lourds, de l'énergie éolienne et du BTP. Gleason sera le distributeur exclusif des centres d'usinage équipés des solutions HELLER pour le taillage d'engrenages et les deux sociétés collaboreront pour améliorer la production de roues dentées sur ces plateformes. Comme le coeur de l'activité de HELLER est l'offre de solutions flexibles pour usiner des engrenages en lots de petites à moyennes tailles, ces deux leaders internationaux se complèteront bien. 3

4 Plusieurs types d'outils de précision La technologie up-gear demande un ensemble d'outils de grande précision pour le fraisage de la géométrie de denture. Il est aussi possible de fraiser toute une variété de profils et de tailles de dentures avec les mêmes outils. Par ailleurs, nos solutions couvrent désormais aussi le fraisage dur. La gamme des outils Sandvik Coromant pour la technologie up-gear a été mise au point pour trois opérations principales : ouverture des creux de dents, usinage des protubérances et finition des flancs de dents. Tous les outils sont optimisés pour l'usinage des pièces avant et après le traitement thermique. Le type et le nombre d'outils nécessaires pour la technologie up-gear dépendent du module de l'engrenage et de la stratégie d'usinage retenue. En plus de l'usinage de la géométrie de denture, les centres d'usinage 5 axes HELLER permettent aussi l'usinage d'ébauches avec des outils de tournage et fraisage standard. Classification des outils pour la technologie up-gear : A1 Réglable A2 Ébauche A3 Ébauche A4 Universelle A5 Profilage Type A Ébauche des creux de denture Type B Usinage des protubérances B Protubérances Type C Finition des flancs de dents Réglable C1 Universelle C2 Finition profil 4

5 Type A Usinage ébauche des creux de denture A1 Ébauche La priorité est un débit copeaux élevé. La taille des plaquettes est optimisée de manière à réduire le nombre de passes. Ceci permet de réduire le temps de cycle. A2 Ébauche Seconde étape du process d'usinage. L'outil est conçu pour pouvoir enlever la matière plus profondément à l'intérieur des creux de denture. A3 Ébauche L'outil doit être adapté aux creux de denture de l'engrenage spécifique afin qu'il existe un dégagement suffisant par rapport aux dents. A4 Universelle Peut remplacer les outils des étapes A1-A3 et A5 pour les fabricants qui souhaitent une solution plus universelle, par exemple si la productivité n'est pas une priorité. C'est un bon choix pour les fabricants qui recherchent un investissement initial plus faible et qui n'ont pas besoin de trois fraises pour l'ébauche. A5 Profilage Optimisée pour l'usinage des flancs de dents. Disponible en deux versions, une pour l'usinage de flancs de dents concaves, l'autre pour les flancs convexes. Type B Usinage des protubérances B Protubérances Outil conçu pour l'usinage des protubérances des dentures. Grâce au grand nombre de dents effectives, le temps d'usinage est très court. Type C Finition des flancs de dents après traitement thermique de la pièce C1 Universelle Fraise de grande précision pour la finition des flancs de dents. Pour garantir la précision, les plaquettes peuvent être réglées individuellement afin de supprimer tout faux-rond. Il est ainsi possible d'obtenir des roues dentées avec d'excellents états de surface. C2 Profilage finition Comme pour l'outil C1, chaque plaquette peut être réglée individuellement. Ces fraises sont d'une très grande précision. Contrairement à C1, ces deux outils sont optimisés pour donner la plus grande productivité et la meilleure qualité possibles. 5

6 Comment choisir un ensemble d'outils Nous pouvons vous aider à adapter un ensemble d'outils pour la technologie up-gear en fonction de vos besoins. Selon l'assortiment de roues dentées à produire et les volumes de production, nous sélectionnons les outils avec le meilleur rapport qualité-prix pour satisfaire vos ambitions avec une productivité maximum et la plus grande flexibilité possible. Le schéma ci-dessous montre trois ensembles d'outils pour l'usinage d'engrenages coniques hélicoïdaux en fonction du type de production et des besoins de la fabrication. Les deux paramètres principaux sont le rapport entre la productivité et la flexibilité d'une part, et le volume de production d'autre part. L'ensemble de Base est conçu pour une flexibilité maximum dans les productions en petits volumes. Le nombre d'outils est réduit car chacun est polyvalent. Par exemple, toutes les opérations d'ébauche peuvent être effectuées avec un seul et même outil, mais les temps de cycle sont plus longs. L'ensemble de Base Étendu couvre les besoins intermédiaires. Il comporte un nombre restreint d'outils optimisés pour l'ébauche et une seule fraise polyvalente pour la semi-finition et la finition. L'ensemble Performance offre la plus grande productivité possible pour les lots de moyenne taille. Chacun des outils qu'il comporte est optimisé pour chacune des étapes de l'usinage. FLEXIBILITÉ PRODUCTIVITÉ ENSEMBLE PERFORMANCE : A1 A3 A4 2 ) A2 B A3 ENSEMBLE DE BASE ÉTENDU : ENSEMBLE DE BASE : A4 B Ébauche et semi-finition Avant traitement thermique 1 ) Nécessaire uniquement si une opération de finition après traitement thermique doit être effectuée. Une surépaisseur d'usinage régulière sera créée pour les opérations de finition. 2 ) Il est possible d'utiliser le même corps d'outil avec des plaquettes dans différentes nuances. Semi-finition 1 ) Après traitement thermique A4 A4 2 ) Finition Avant ou après traitement thermique A5 A5 A5 A5 C2 C2 C1 C1 VOLUME DE PRODUCTION MOYEN FAIBLE Plage d'utilisation : Optimal : l'outil est optimisé pour une opération spécifique afin d'offrir la meilleure productivité. Possible : l'outil convient pour l'opération indiquée, mais il faudra appliquer un plus grand nombre de passes qu'avec les outils optimaux (les temps de cycle sont donc plus longs). 6

7 Le choix d'un ensemble d'outils dépend en grande partie du type de production et du volume à produire. Les trois ensembles d'outils prédéfinis Performance, Base Étendue et Base reflètent les principales caractéristiques des productions en termes de nombre de pièces, de variété d'engrenages à usiner, d'investissement initial acceptable, de coût des plaquettes, etc. Tous les aspects doivent être analysés pour déterminer quel ensemble répond le mieux à vos besoins. Sandvik Coromant et Gleason/HELLER vous proposeront la meilleure solution pour vous, et aussi la plus économique, en fonction du type de votre production (taille de lot moyenne ou petite). FLEXIBILITÉ PRODUCTIVITÉ MOYEN ENSEMBLE PERFORMANCE : Coût à la pièce Coût plaquettes Investissement en outils ENSEMBLE DE BASE ÉTENDU : Coût à la pièce Coût plaquettes Investissement en outils ENSEMBLE DE BASE : Coût à la pièce Coût plaquettes VOLUME DE PRODUCTION Investissement en outils FAIBLE 7

8 Technologie up-gear Le process La technologie up-gear convient à l'usinage des matières avant ou après traitement thermique (trempe) Conception du process En fonction de l'ensemble d'outils choisi, les passes pour l'ébauche, la semi-finition et la finition des dents sont définies. 1. Conception des engrenages Les engrenages sont conçus avec un logiciel de CAO ordinaire pour les engrenages coniques Usinage Après validation du programme NC, l'engrenage conique est usiné avec l'ensemble d'outils sélectionné. 6. Traitement thermique Le traitement thermique intervient après les opérations d'usinage initiales. 6 8

9 3. Programmation NC 3 Les cycles de la technologie up-gear facilitent la création du programme NC. 7. Usinage 4 Après le traitement thermique, une opération de semi-finition est effectuée sur l'engrenage pour que la surépaisseur d'usinage soit aussi régulière et petite que possible. Elle est suivie par une opération de finition avec une fraise de précision pour les flancs des dents Usinage virtuel Le logiciel d'usinage virtuel fourni avec la machine simule le process. Ceci permet d'éliminer les collisions entre la machine ou les outils et l'engrenage. 8. Mesure Contrôle de qualité final. Si des réglages sont nécessaires, il est facile d'entrer les corrections dans les commandes machine. 8 9

10 Exemples d applications Exemple d'application 1 Ébauche avant traitement thermique Pièce Diamètre : 778 mm ( pouces) Module /DP : 14.2 mm / Nombre de dents : 38 Machine : Gleason-HELLER MCH 280-C Durée du process Cycles de la technologie up-gear = 90 minutes Exemple d'application 2 Ébauche et finition Pièce Diamètre : 300 mm ( pouces) Module /DP : 5.68 mm / Nombre de dents : 36 Machine : Gleason-HELLER FP 4000 Durée du process Cycles de la technologie up-gear, ébauche = 12 minutes Cycles de la technologie up-gear, finition = 40 minutes 10

11 Technologie up-gear C'est simple Aucun changement des process existants n'est nécessaire Programmation ergonomique sur le panneau de commande de la machine C'est flexible Centre d'usinage 5 axes pouvant servir aussi pour d'autres pièces Production de différentes géométries de dentures C'est rapide Temps d'usinage réduit d'un tiers Usinage complet en un seul montage - gain de temps C'est rentable Faible coût à la pièce par rapport aux process de fraisage en bout 11

12 + FRANCE BELGIQUE SUISSE SANDVIK COROMANT SANDVIK BENELUX B.V. SANDVIK SA 4, Avenue Buffon Fountain Plaza - Belgicastraat Division Sandvik Coromant ORLÉANS 5 Bus 5/6 Case Postale 3869 B.P Zaventem 6002 LUZERN ORLÉANS CEDEX 2 Téléphone: (02) Téléphone: (041) Téléphone: Télécopie: (02) Télécopie: (041) Télécopie: C-1140:545 FRE/01 AB Sandvik Coromant Imprimé sur papier recyclable.