À la découverte de nouveaux horizons

« Si c'est cassé, c'est notre affaire. » C'est ce qu'affirme Roy Parker, le président et propriétaire de Jones Welding Company Inc. Cet atelier situé à Mobile, dans l'Alabama, a la réputation de pouvoir tout réparer depuis 1911. Cela n'a rien d'étonnant. Avec 11 tours CNC Mazak - dont plusieurs avec 5 axes ou avec des capacités multifonctions - et tout un assortiment de machines de taillage d'engrenages, Jones Welding (JWC) et ses opérateurs machines expérimentés peuvent répondre à presque toutes les demandes.

David Dearing, spécialiste de la transmission de mouvement chez Jones affirme : « Nous sommes très polyvalents. Des plus petites pièces avec des tolérances serrées qui tiennent dans le creux de la main jusqu'aux énormes pièces de plus de 10 tonnes, nous sommes positionnés sur le segment généraliste. Nous travaillons pour tous les secteurs industriels, quels qu'ils soient, qui ont besoin de nos services ou produits. » Mais en dépit d'un parc de machines CNC performant, Dearing fait remarquer que JWC n'est pas un atelier de production en grandes séries ; sa spécialité est plutôt la production en petits volumes avec un renouvellement rapide. « Les commandes de 50 pièces représentent déjà une grande quantité pour nous. »

Beaucoup des commandes concernent des engrenages. Les équipements de JWC lui permettent d'usiner des engrenages d'un demi pouce à 88 pouces de diamètre. Le problème, selon Dearing, est l'outillage nécessaire pour tous ces engrenages de toutes sortes. « Chaque profil de denture demande une fraise-mère spécifique. Ces outils coûtent chacun quelques centaines de dollars et la facture monte vite. »

JWC investit donc dans des fraises-mères qui ne serviront peut-être qu'une seule fois, et il est difficile de faire supporter ce coût par les clients.

Le président de JWC croit beaucoup à l'amélioration continue. « Nous essayons toujours de faire mieux », dit Parker. « Pour cela, il faut être toujours plus efficaces et productifs, si possible. » La société a commencé, pour cette raison, à usiner des dentures sur son centre d'usinage vertical à cinq axes en utilisant le fraisage par interpolation avec des fraises carbure monobloc. « On commence par ébaucher les creux de denture puis on affine les dents avec une fraise à bout sphérique. Mais la seule manière d'obtenir une qualité de pièce satisfaisante avec des états de surface acceptables est d'avancer à très petits pas comme dans l'usinage 3D de cavités dans des moules. Cela prend beaucoup de temps. »

Malgré la longueur des temps de cycle, cette approche reste la meilleure pour certaines pièces si l'on ne veut pas commander de fraise-mère coûteuse à usage unique. Parker était persuadé qu'il devait y avoir un meilleur moyen. Et il avait raison. « Nous avons vu InvoMilling pour la première fois à l'IMTS, et ensuite à Gear Expo à Detroit. Nous avons tout de suite vu que ce serait un moyen de réduire considérablement nos stocks d'outils ainsi que le temps perdu à attendre des fraises-mères. » Malheureusement, InvoMilling n'était, à cette époque, disponible que sur les machines DMG/Mori, et JWC aurait donc dû s'équiper de nouvelles machines et de nouveaux systèmes de commande.

Aussi, lorsque Parker a reçu une invitation pour les journées portes ouvertes Mazak Discover 2013, il s'est envolé avec son équipe vers le Kentucky. Ce qu'ils y ont découvert les a impressionnés. Mazak et Sandvik Coromant venaient tout juste de passer un accord de licence pour InvoMilling, et quand Parker est retourné chez lui, il était devenu propriétaire d'une nouvelle machine multifonctions Mazak Integrex i-630V rutilante et du système InvoMilling.

« Ces dernières années, nous avons fait beaucoup de progrès dans la fabrication d'engrenages avec nos machines CNC. Il nous a semblé logique de poursuivre dans cette voie. » Ce qui l'a convaincu, c'est la capacité d'InvoMilling à tailler tous les engrenages cylindriques et hélicoïdaux de module 1 à 12 avec seulement trois corps de fraises. De plus, les fraises à plaquettes indexables peuvent fonctionner à des vitesses trois à quatre fois supérieures aux fraises-mères acier rapide que l'atelier utilisait auparavant et supporter des coupes plus lourdes. « Nous savions que la combinaison d'InvoMilling et de la machine Integrex nous donnerait des engrenages de meilleure qualité avec des temps de cycle plus courts. »

La nouvelle machine Integrex a été livrée peu de temps après que Parker et son équipe sont rentrés à Mobile et ils se sont immédiatement mis au travail. Mark Briel, technicien applications chez Sandvik, les a aidés. Il a contribué au montage et à la programmation du premier travail effectué avec la machine Integrex par JWC pour le remplacement d'un engrenage cylindrique d'une des grues du port fait dans un acier 1045. La taille finale de l'engrenage était de 18,9 pouces de diamètre et 5,5 pouces de largeur, aussi y avait-il beaucoup de matière à enlever et cela a permis de tester les capacités de la machine et des fraises.

Briel a préconisé la nuance 1030 avec revêtement PVD de Sandvik Coromant qui est particulièrement bien adaptée aux applications de fraisage. « Comme le module de l'engrenage était grand, nous avons utilisé une fraise à rainurer 331 pour l'ébauche de la denture. Nous avons effectué une passe pour les creux de denture et deux passes supplémentaires pour les flancs des dents. Une fois la plus grande partie de la matière enlevée, il a suffi à InvoMilling d'effectuer une seule passe pour produire le profil en développante de cercle des dents. Pour finir, il n'y avait plus qu'à sabler et nitrurer la pièce, et à l'expédier au client. »

Tous les engrenages ne sont pas aussi simples, précise Briel. Certains clients utilisent InvoMilling avant le traitement thermique et la rectification, mais il est aussi possible d'utiliser le fraisage dur directement sur des matières trempées. « Cela dépend en grande partie de la quantité de matière à enlever, de l'utilisation prévue pour l'engrenage et de la nuance AGMA. »

Parker indique que la fabrication de ce premier engrenage a servi de bêtatest pour le process InvoMilling et que JWC avait auparavant déjà fabriqué cet engrenage particulier plusieurs fois avec des fraises-mères HSS. Grâce à cela, il y avait une bonne base de comparaison. Mais Parker n'a pas pu indiquer précisément le gain en termes de temps de cycle, se contentant d'affirmer que « l'engrenage est meilleur et il a été produit plus vite ». Dearing a acquiessé. « L'action de coupe radiale d'InvoMilling permet de travailler en plongée et de couper des rainures en même temps. Il n'est pas nécessaire d'effectuer un profilage avec de nombreuses passes comme avec une fraise en bout. Et l'engagement de la fraise est plus grand, cela réduit le coût de l'outillage. Le temps de production est vraiment beaucoup plus court qu'avec les fraises en bout. »

Pour rendre justice aux fraises-mères conventionnelles, Parker reconnaît qu'elles ont leur place et que beaucoup des engrenages sont encore produits par JWC sur des machines manuelles. Le plus souvent, il n'y a qu'à laisser la machine fonctionner et la fraise-mère faire son travail, l'opérateur peut se consacrer à autre chose pendant quelques heures. Mais pour Parker, le problème est que le turnover des commandes est élevé chez JWC. « Nos clients viennent nous voir quand leurs équipements tombent en panne. Il leur faut un nouvel engrenage, ou plusieurs, immédiatement. La plupart du temps, nous pouvons les dépanner, même s'il nous faut travailler de nuit. Mais il nous est impossible de toujours avoir toutes les fraises-mères en stock, et la commande de nouvelles fraises-mères impose des délais trop longs. »

Avec InvoMilling, trois corps de fraises et quelques boîtes de plaquettes, la vaste majorité des profils de dentures peuvent être produits et il n'est pas nécessaire d'attendre avec impatience le livreur FedEx ni de s'inquiéter du nombre de dents qu'une fraise-mère HSS pourra usiner.

« On ne peut produire que pendant un nombre fixe d'heures par jour », dit Parker. « Notre objectif est d'avoir des outils et des machines efficaces qui nous permettent de produire plus vite et d'expédier plus de pièces en un temps donné. »

Parker a investi dans l'avenir. Dans les ateliers, la production et le service aux clients sont les premières priorités. « Que ce soit pour le secteur du laminage des métaux ou pour les transports, nous essayons d'avoir une longueur d'avance sur les autres. En devenant plus efficaces, nous avons plus de marge de manœuvre et nous pouvons mieux gérer les urgences. InvoMilling nous aide en ce sens. Cet outil et ce process sont impressionnants. »