Sandvik Coromant, le spécialiste des machines-outils a inscrit son nom dans l’histoire au titre d’innovateur de la mécanique de précision, en créant la plus grande barre d’alésage au monde. Mesurant près de 11 000 mm (11 m) de long et 600 mm de diamètre, ce géant de l’ingénierie a été conçu pour répondre spécifiquement aux contraintes d’usinage de l’unité de Jyväskylä du groupe Häkkinen, une société d’ingénierie finlandaise.
Ce tour gigantesque servira à fabriquer des pièces métalliques de précision pour un grand nombre de secteurs, dont ceux du pétrole et du gaz offshore, du transport d’électricité et des énergies renouvelables.
Lorsqu’elle s’est adressée à Sandvik Coromant, l’unité de Jyväskylä du groupe Häkkinen avait un cahier des charges inhabituel. Elle avait besoin d’un outil capable d’usiner un type spécifique de pièces aux dimensions critiques. Bien que le type de pièce n’ait pas été précisé, en raison d’accords de confidentialité, elle était particulièrement grande, mesurant 800 mm de diamètre sur 12 000 mm (12 m) de long, et devait être usinée des deux côtés.
L’outil recherché était une barre d’alésage, utilisée dans les opérations d’usinage pour agrandir et affiner le diamètre d’un trou existant dans une pièce à usiner. Les trous réalisés à l’aide d’une barre d’alésage sont plus précis, plus exacts et plus lisses que ceux réalisés par perçage, qui peuvent générer des trous plus grossiers.
Toutefois, le diamètre et la longueur d’une barre d’alésage sont déterminés par les dimensions de la pièce elle-même. Il est donc conseillé de choisir le plus grand diamètre de barre possible pour une application afin d’obtenir la meilleure stabilité possible. En clair, l’application nécessitait une barre d’alésage aux dimensions inédites. Ces dimensions sont essentielles pour permettre des opérations de tournage intérieur profondes et précises, une tâche qui dépasse les capacités des barres de taille standard.
L’unité de Jyväskylä du groupe Häkkinen a contacté son partenaire ŠMT, anciennement Skoda Machine Tool, basé en République tchèque, l’un des principaux fabricants mondiaux de machines à aléser et à fraiser horizontales de haute précision, de tours horizontaux, etc. Il est devenu évident que ŠMT devait faire appel à un spécialiste de la machine-outil capable de produire une barre d’alésage aux dimensions extraordinaires nécessaires pour répondre aux exigences d’un projet aussi unique.
C’est pourquoi ŠMT s’est tourné vers Sandvik Coromant CZ, également basé en République tchèque, pour lui demander son aide dans la conception de cette immense barre.
« Sandvik Coromant est réputé comme fabricant de barres d’alésage, en particulier de barres ayant des qualités antivibratoires », explique Vaclav Faber, Project Engineer chez Sandvik Coromant CZ. « La réduction des vibrations dans une barre d’alésage est essentielle car elle garantit la précision et la qualité de l’état de surface des opérations d’usinage. »
Des vibrations excessives peuvent causer des imprécisions, l’usure de l’outil et compromettre l’intégrité de la pièce, ce qui était préoccupant compte tenu de l’ampleur des opérations d’usinage de l’unité de Jyväskylä du groupe Häkkinen. En revanche, en limitant les vibrations, la barre d’alésage maintient des conditions de coupe stables et contrôlées, ce qui se traduit par une productivité accrue, une durée de vie prolongée de l’outil et des états de surface de meilleure qualité.
ŠMT avait d’autres exigences strictes concernant la barre : son client, l’unité de Jyväskylä du groupe Häkkinen, avait besoin d’un outil qui s’intégrerait parfaitement à son parc de machines existant tout en repoussant les limites des opérations de tournage. Il était également essentiel que la nouvelle barre soit compatible avec le grand tour de ŠMT.
C’est là qu’intervient Sandvik Teeness implanté à Trondheim, en Norvège. L’équipe a été choisie en raison de sa réputation de leader du marché dans la conception et la production de barres d’alésage, qui remonte aux années 1960.
La barre est en acier et contient un dispositif appelé « amortisseur » en métal lourd. Un amortisseur est un dispositif utilisé pour réduire ou absorber les vibrations, que l’on trouve rarement dans les machines ou les structures, et qui est fixé dans des bagues caoutchouc spéciales.
Autre caractéristique essentielle de la barre : le porte-outil Coromant Capto ® fixé à l’avant de la barre, qui accueille les plaquettes de coupe nécessaires à l’usinage de la pièce à usiner. Le porte-outil Coromant Capto ® est conçu pour réduire les temps de montage et de changement d’outil afin d’augmenter de manière significative l’utilisation de la machine, et d’assurer la stabilité et la fiabilité de l’usinage.
« Le porte-outil s’est avéré particulièrement utile dans les machines multitâches, » explique Vaclav Faber. « Il permet d’assembler des outils de différentes longueurs et caractéristiques de conception, quelle que soit l’interface machine. Coromant Capto répond également à la demande de l’unité de Jyväskylä du groupe Häkkinen de disposer d’une barre d’alésage utilisable dans une gamme variée de configurations industrielles. »
Les spécialistes de Sandvik Teeness ont effectué sur place des mesures de fréquence cruciales pour évaluer l’efficacité de l’adaptateur d’amortissement intégré dans la barre. La barre a été mise à l’épreuve dans un grand tour CNC et testée plusieurs fois dans trois applications, l’ébauche, la finition et le profilage, avec à chaque fois des conditions de coupe différentes.
L’outil a été utilisé avec un porte-à-faux maximal de 10 fois le diamètre (10 x D), recommandé pour limiter les vibrations et obtenir la meilleure stabilité et la meilleure précision possibles. Les barres d’alésage Silent Tools TM , appelées ainsi parce qu’elles fonctionnent avec un minimum de vibrations, sont généralement utilisées avec de longs porte-à-faux et un serrage rigide est très important. Les barres d’alésage cylindriques doivent toujours être serrées dans un porte-outil à manchon à fente avec une longueur de serrage minimale de 4 x le diamètre de la barre.
Les conditions de coupe étaient basées sur les recommandations initiales générées par la plateforme logicielle +CoroPlus ® Tool Guide, celles-ci ont été modifiées au cours des essais. Pour l’application d’ébauche, la barre a été utilisée à chaque fois avec une vitesse de coupe (v c ) de 100 m/min et une avance par tour (f n ) de 0.4 mm/tr. La charge sur une barre d’alésage dépend principalement de la profondeur de coupe (ap), de l’avance et de la matière de la pièce. Il est essentiel de prévoir une ap et une f n suffisantes pour éviter les vibrations pendant la coupe. Des valeurs ap et f n trop élevées peuvent provoquer des vibrations en raison de la déflexion de l’outil.
Pour ces raisons, l’ap a été ajustée pour les besoins des essais. La barre d’alésage a montré des signes de vibration à une ap de 5.6 mm et des performances limitées à 4.5 mm mais, en fin de compte, la profondeur de coupe recommandée a été établie à 3.5 mm.
Dans les applications de finition et de profilage, la barre a été utilisée à une v c de 110 m/min et une ap de 0.5 mm à chaque fois. La valeur f n a été ajustée, et le réglage optimal et recommandé a été établi à 0.25, ce qui a donné une rugosité moyenne (Ra) de 3.4.
« Sur la base des résultats des essais, les spécialistes de Sandvik Coromant ont pu recommander à ŠMT des paramètres de coupe et des plaquettes, » explique Vaclav Faber.
Jaroslav Šuga, Global account Manager chez Sandvik Slovakia, ajoute : « Des réunions régulières ont eu lieu avec l’équipe de production de Sandvik Teeness au sujet du délai de livraison de la barre et de tous les détails relatifs à la manipulation, au transport et à la logistique. Notre réussite a été rendue possible parce que nous avons collaboré avec les concepteurs de ŠMT, les ingénieurs, l’équipe de production en Norvège et toutes les personnes impliquées dans le processus de vente. »
Sandvik Coromant a mis au point une barre d’alésage qui n’est pas seulement remarquable par sa taille, mais qui constitue également un atout inestimable pour l’unité de Jyväskylä du groupe Häkkinen, dans l’atelier de laquelle elle est désormais utilisée pour usiner avec précision des pièces destinées à divers secteurs. Impressionné par la plus grande barre d’alésage au monde, ŠMT prévoit d’investir dans d’autres barres d’alésage de Sandvik Coromant, de taille plus resteinte toutefois, pour l’usinage de pièces légèrement plus petites.
« La plus grande barre d’alésage au monde témoigne de l’engagement inébranlable de Sandvik Coromant à l’égard de l’innovation, de la précision et des applications d’usinage, » ajoute Vaclav Faber.