Une broche rapide ne garantit pas une production rapide. Sur une pièce comportant quarante trous, douze filetages et quelques poches légères, des pertes de temps surviennent entre les passes et à l'intérieur de celles-ci. Les changements d'outils, l'accélération, le positionnement, le palpage, l'évacuation des copeaux, le chargement et la remise en place du filetage sont autant d'éléments qui déterminent si la machine atteint le rendement cible.
Un centre de perçage-taraudage à grande vitesse est particulièrement avantageux lorsque les opérations courtes et répétitives prédominent. Il est conçu pour passer rapidement d'un perçage à l'autre et changer d'outil tout en conservant un processus compact. Si la pièce nécessite un ébauche importante, des fraises de grand diamètre, des passes profondes exigeant un couple élevé ou une grande surface d'usinage, un centre d'usinage vertical conventionnel sera probablement plus adapté.
Ce guide d'achat explique l'origine de la vitesse, les pièces qui y contribuent et les questions à poser avant d'accepter un engagement sur le temps de cycle. L'objectif n'est pas de trouver la spécification la plus rapide, mais le chemin le plus stable pour atteindre le nombre requis de pièces acceptables par poste.
Centre de taraudage et de perçage à grande vitesse : La solution rapide
Privilégiez ce type de machine lorsque la pièce comporte de nombreux perçages et filetages, des outils de petite à moyenne taille, un fraisage léger à modéré, des montages stables et un volume de production suffisant pour permettre des gains de temps considérables à chaque mouvement. Elle est particulièrement adaptée à la fabrication de boîtiers en aluminium, de composants électroniques, de supports, de couvercles, de dissipateurs thermiques, de plaques et de composants automobiles compacts.
Optez plutôt pour un VMC standard lorsque le processus exige des outils plus grands, un couple élevé, un enlèvement de matière important, une plus grande capacité de table, un volume d'usinage plus important ou une grande flexibilité d'utilisation en atelier. Le critère de choix réside dans le fraisage, et non dans l'appellation industrielle.
D'où provient réellement le gain de temps de cycle ?
Les acheteurs s'intéressent souvent à la vitesse de rotation de la broche. Un cycle de perçage et de taraudage court dépend également de :
- Déplacement rapide et accélération entre les différents éléments.
- Temps de changement d'outil en conditions réelles.
- Accélération et décélération de la broche.
- Comportement de positionnement et d'établissement.
- Profondeur de forage, approche, retrait et mouvements de concassage.
- Synchronisation et inversion rigides des frappes.
- Chargement, sondage, lavage et déchargement.
Gagner une seconde compte lorsqu'elle se répète des centaines de fois par poste. Un temps de changement d'outil annoncé est moins significatif si la machine attend la broche, effectue une longue manœuvre de sécurité ou s'arrête pour l'évacuation des copeaux. Demandez un détail du cycle plutôt qu'un simple chiffre final.
La géométrie de la pièce et le nombre de trous doivent permettre de qualifier la machine.
À partir du dessin technique, comptez les trous selon leur diamètre, leur profondeur, leur tolérance et leur filetage. Indiquez s'ils sont débouchants ou borgnes, s'ils recoupent des cavités et si les copeaux peuvent être évacués facilement. Marquez les caractéristiques de fraisage et la plus grande fraise susceptible d'être utilisée.
Ensuite, examinez l'accès aux outils. Une plaque supérieure est simple à usiner. Un boîtier percé de trous sur ses quatre faces peut nécessiter des rotations manuelles, un quatrième axe ou une configuration machine différente. Gagner quelques secondes entre les perçages sur la face supérieure ne compensera pas les nombreux réglages manuels si ces derniers constituent la majeure partie du processus.
Le volume de production change la donne. Pour les prototypes, la simplicité du montage peut primer sur l'accélération maximale. En production de masse, la fréquence des mêmes mouvements rapides et des changements d'outils justifie une optimisation plus poussée.
Le choix de la broche doit être déterminé en fonction du diamètre du foret et du matériau.
Les petits forets pour l'aluminium peuvent tirer pleinement parti des vitesses de rotation élevées. Les forets plus gros, les fraises à fileter, les fraises à surfacer et le travail de l'acier peuvent nécessiter un compromis différent entre vitesse, couple et puissance. La plage de fonctionnement utile doit couvrir l'ensemble des outils sans contraindre les opérations importantes aux limites de la courbe de rotation de la broche.
La rigidité et le faux-rond du porte-outil sont également importants. Les recommandations de perçage de Sandvik Coromant insistent sur l'utilisation de forets courts, de porte-outils rigides et précis, d'un faible faux-rond et d'une broche en bon état. Ces points sont directement liés au choix de la machine, car la vitesse amplifie les problèmes de maintien et de broche.
Demandez au fournisseur d'indiquer dans sa proposition le plus grand foret, le plus petit foret, le trou le plus profond, le taraud le plus exigeant et la plus grande fraise. Une broche choisie pour des outils standards peut néanmoins présenter une défaillance lors de l'opération déterminante du cycle.
Le taraudage rigide doit produire un filetage, et non pas simplement s'inverser rapidement.
Le taraudage rigide synchronise la rotation de la broche avec l'avance des axes. Une accélération et une inversion plus rapides peuvent réduire le temps de cycle, mais la qualité du filetage dépend également de la synchronisation, de l'état de l'outil, du porte-outil, du liquide de refroidissement, de l'évacuation des copeaux, de la préparation du trou et du matériau.
Les trous borgnes sont plus exigeants car l'espace disponible pour les copeaux est limité. Un taraud atteignant la profondeur programmée peut néanmoins accumuler des copeaux au fond ou endommager le filetage lors du retournement. Il convient d'examiner le diamètre du trou pilote, le jeu au fond, la profondeur de taraudage, l'arrosage et de déterminer si le taraudage par forme ou le fraisage du filetage est plus approprié.
Un essai pertinent doit inclure la mesure réelle du filetage et de sa profondeur, et non se limiter à des trous facilement traversants dans un bloc de démonstration souple. Il convient de convenir d'une méthode de contrôle : calibre à bouchon, mesure du filetage ou autre norme client.
Le contrôle de la puce peut protéger la vitesse que vous avez achetée.
Le perçage en grande série génère des copeaux en continu. Sandvik Coromant souligne que le perçage en grande série repose sur la précision, l'efficacité et la fiabilité. Du point de vue de l'acheteur, la fiabilité implique notamment l'évacuation des copeaux avant qu'ils n'obstruent le perçage suivant.
Examinez le système d'arrosage par l'outil, les buses externes, le soufflage d'air, le nettoyage de l'enceinte, la filtration, la capacité du réservoir et la conception du convoyeur. Les matériaux produisent des copeaux de formes différentes. L'aluminium peut générer un volume important de copeaux légers ; l'acier peut créer de la chaleur et des copeaux longs ; la fonte produit de fines particules abrasives.
Le contrôle des copeaux doit être testé autour du dispositif de fixation. Les pinces et les poches peuvent créer des zones de rétention, même avec un convoyeur performant. Si un opérateur doit ouvrir la porte toutes les vingt cycles pour évacuer les copeaux, le cycle automatique annoncé est incomplet.
L'accélération et la traversée rapide nécessitent un test sur une pièce réelle.
La vitesse de déplacement rapide est généralement indiquée comme une vitesse maximale. Les déplacements courts peuvent ne jamais atteindre cette valeur maximale car l'axe doit accélérer et décélérer. Une pièce compacte comportant de nombreux trous rapprochés peut donc dépendre davantage du réglage de l'accélération et de la commande que de la vitesse de déplacement rapide maximale.
Programmez un motif représentatif. Incluez l'approche sécurisée, le perçage, le retrait, les changements d'outils, le taraudage, le palpage et le déplacement le plus long sur la pièce. Comparez les temps mesurés par segment. Cela permet d'identifier les points forts et les points faibles de la machine.
Ne supprimez pas toute marge de sécurité pour remporter une démonstration. Un cycle de production nécessite un dégagement pour les copeaux, les variations de longueur d'outil, les tolérances de montage et le temps de récupération de l'opérateur. Le cycle optimal est celui qui peut être exécuté de manière répétée sans incident majeur.
La structure de la machine reste importante même lors de découpes légères et rapides.
Les centres de perçage et de taraudage sont souvent associés à des passes légères, mais la rigidité demeure essentielle. Les accélérations répétées, les montages excentrés, les forces de fraisage et les outils de grande taille sollicitent la structure. Une machine compacte et rapide qui vibre lors de l'usinage de poches requis risque de déplacer le goulot d'étranglement plutôt que de le supprimer.
Vérifiez les dimensions de la table, la charge admissible, la conception des glissières, le support des vis, la disposition des broches et la hauteur du dispositif de fixation. Si un quatrième axe est prévu, tenez compte de sa masse et de son porte-à-faux. Assurez-vous que l'accès à l'outil reste dégagé sur toute la course.
La vérification de la précision doit refléter le modèle de perçage.
Une machine peut reproduire correctement une position précise tout en présentant un défaut sur un motif étendu ou après des variations de température. Définissez les caractéristiques importantes : position des trous, position des alésages, alignement du filetage, perpendicularité, rapport entre les poches et les trous, ou distance du motif.
L'étalonnage par interféromètre laser permet d'évaluer le positionnement des axes. Le contrôle par bille permet d'analyser le comportement des axes de coordonnées. Un essai sur pièce permet de relier ces contrôles machine au dispositif de fixation, aux outils, au matériau et au programme. Pour la production en grande série, des mesures répétées après une série plus longue peuvent révéler des comportements qui ne sont pas visibles sur une première pièce non usinée.
L'automatisation fonctionne mieux lorsque le cycle court est stable.
Des cycles de perçage et de taraudage rapides peuvent entraîner une part importante du temps de chargement manuel. Un changeur de palettes, un robot ou un simple dispositif de chargement peut améliorer l'utilisation de l'outil. Le calcul doit prendre en compte le temps d'ouverture des portes, le bridage, l'orientation des pièces, le nettoyage des copeaux, le palpage, la durée de vie des outils et le traitement des pièces rejetées.
L'automatisation est moins utile lorsque le dispositif nécessite des réglages fréquents ou que des éclats empêchent une mise en place uniforme. Stabilisez d'abord le processus manuel. Ensuite, déterminez précisément le temps d'attente que l'automatisation permettra de supprimer.
Centre de perçage et de taraudage vs VMC standard
| facteur de décision | Centre de perçage et de taraudage | VMC standard |
|---|---|---|
| force typique | Perçage, filetage et fraisage léger répétés à grande vitesse | Fraisage flexible, gamme d'outils plus étendue, passes plus profondes |
| pièce | Pièces de petite et moyenne taille et dispositifs compacts | Des tailles, des poids et des types de travaux plus variés |
| Modifications d'outils | Optimisé pour les opérations courtes et fréquentes | Cela dépend du type et de la configuration du chargeur |
| Concentration de la broche | Perçage, taraudage et découpe légère à grande vitesse | Un meilleur équilibre entre vitesse, couple et fraisage |
| scénario financier le plus favorable | Volume stable où les secondes se répètent | Travail et opérations mixtes qui exigent de la flexibilité |
Un fournisseur devrait comparer les deux options lorsque la pièce comporte un fraisage important et de nombreux perçages. La solution optimale peut consister en un centre de perçage plus rapide, un centre d'usinage vertical plus puissant, ou deux machines affectées à des opérations différentes.
Que faut-il inclure dans la demande de devis ?
- Dessin, matériau, état du stock, dimensions brutes et dimensions finies.
- Liste des trous avec diamètre, profondeur, tolérance et état (traversant ou borgne).
- Tailles de filetage, profondeurs, calibres et normes requises.
- Caractéristiques de fraisage, plus grande fraise et quantité de matière à enlever.
- Taille des lots, volume annuel, équipes et temps de cycle cible.
- Concept de montage, besoin d'un quatrième axe, sondage et plans d'automatisation.
- Préférences en matière de liquide de refroidissement, de filtration, de convoyeur à copeaux, d'interface d'outil et de contrôleur.
Demandez une étude de temps détaillant les étapes de coupe, les déplacements rapides, les changements d'outils et de broches, le palpage et le chargement. Précisez également les outils et les conditions de coupe utilisés. Cela facilitera l'analyse et la reproduction des résultats attendus.
Comment Zhihe CNC évalue les projets de perçage et de taraudage
Zhihe CNC propose une gamme de centres d'usinage dédiés au perçage et au taraudage, ainsi que des centres d'usinage verticaux, horizontaux, à portique, de fraisage et 5 axes. Cette gamme étendue s'avère utile pour les pièces se situant à la frontière entre le perçage à grande vitesse et l'usinage général plus lourd.
L'évaluation débute par l'analyse du dessin, des matériaux, de la liste des perçages et filetages, des besoins en fraisage, du montage et de l'objectif de production. Zhihe peut ensuite comparer la plage de broche, les courses, la capacité d'outillage, le système d'évacuation des copeaux, les options de quatrième axe, le palpage et l'automatisation. Des essais de coupe et une vérification de la machine peuvent être prévus dans le cadre du projet.
Pour évaluer un centre de perçage-taraudage à grande vitesse , envoyez à Zhihe CNC une pièce représentative et demandez une étude de cycle segmentée. La proposition la plus pertinente expliquera les gains de temps réalisés et les conditions nécessaires pour les maintenir.
Questions que se posent les acheteurs sur le forage et le taraudage à grande vitesse
Un centre de perçage et de taraudage est-il uniquement destiné à l'aluminium ?
Non. Elle peut usiner d'autres matériaux lorsque la broche, les outils, le liquide de refroidissement et les conditions de coupe sont adaptés. L'aluminium est couramment utilisé car la vitesse élevée et le faible volume de copeaux conviennent à la production de nombreuses pièces compactes.
La machine peut-elle effectuer des opérations de fraisage ?
Oui, dans les limites de sa broche, de sa structure, de son outil et de son volume de travail. Avant de remplacer un centre d'usinage vertical standard, vérifiez la plus grande fraise, la profondeur de passe, le matériau et la finition requise.
Pourquoi le temps de changement d'outil est-il important ?
Les pièces comportant de nombreuses opérations courtes nécessitent des changements d'outils fréquents. De petites économies se répètent à chaque cycle, mais le résultat réel dépend également de l'accélération de la broche, du mouvement des axes et de la stratégie du programme.
Comment tester les performances de la prise de pression ?
Utilisez les spécifications réelles du matériau, du filetage, de la profondeur, du type de filetage (borgne ou traversant), du liquide de refroidissement et de l'épaisseur requise. Testez l'inversion de sens de rotation, le comportement des copeaux et le temps de cycle.
Une traversée rapide à plus haute altitude raccourcit-elle toujours le cycle ?
Non. Les mouvements courts peuvent être limités par l'accélération et la décélération. Utilisez le schéma de perçage réel et mesurez le programme complet.
Quand devrais-je plutôt choisir un VMC ?
Choisissez un VMC lorsque le fraisage intensif, les outils plus grands, un couple plus élevé, une plus grande capacité de table ou la flexibilité pour des travaux mixtes sont plus importants que les opérations répétées de perçage de trous courts.
Est-il possible d'ajouter un quatrième axe ?
Souvent oui, selon le modèle et la configuration. Vérifiez le poids de rotation, le dégagement du dispositif de fixation, la course, l'accès à l'outil, les fonctions du contrôleur et si les configurations enregistrées le justifient.
Quelle est la meilleure façon de comparer deux durées de cycle annoncées ?
Utilisez le même plan, les mêmes hypothèses de montage, la même liste d'outils, les mêmes conditions de coupe, les mêmes jeux de sécurité, la même méthode de palpage et de chargement. Demandez aux deux fournisseurs une étude des temps segmentée.
Mesurez le cycle complet. Zhihe CNC peut comparer les parcours de perçage et de taraudage du centre et du VMC autour de la pièce, puis définir la broche, les outils, le contrôle des copeaux et le test d'acceptation nécessaires pour une production stable.
