INTRODUCTION

De nombreux fabricants considèrent la rectification comme un processus quelque peu mysté-rieux nécessitant des années d’expérience à maîtriser. Cependant, une variation, à savoir la rectification à passe profonde, fournit à la fois des taux élevés d’enlèvement de matériel et qualité de surface excellente dans un éventail beaucoup plus large d’applications que l’envisa-geraient la plupart des fabricants.

Lorsqu’elle est mise en œuvre avec les équipements et les connaissances adéquates, la rectifi-cation à passe profonde peut souvent remplacer les opérations telles que le fraisage et le bro-chage, rationaliser les processus et produire des pièces de meilleure qualité. Au lieu de fraiser une pièce, de l’ébavurer, puis de terminer par la rectification frontale, la rectification à passe profonde peut obtenir les mêmes résultats en une seule opération. Dans certains cas, la rectifi-cation à passe profonde est jusqu’à 40 % plus rapide que les processus alternatifs tout en géné-rant des bavures minimales.

Même lorsque les temps de cycle sont similaires, les économies réalisées dans les opérations se-condaires et les temps de réinstallation sont importantes. Par exemple, dans les situations où un atelier de fraisage a une pièce non durcie, l’envoie au traitement thermique, puis le termine avec une rectification de finition, la rectification à passe profonde peut éliminer deux étapes de la séquence.

Alors que les processus traditionnels de rectification réciproque suppriment de petites quantités de matériel dans les passages répétitifs à des volumes avoisinant 5,08 m/min (200 po/m), le passage unique dans la rectification à passe profonde sont de l’ordre de 50,8 à 508 mm/min (2 à 20 po/m) à des profondeurs de coupe d’au moins 2,54 mm (0,100 po) à 3,8 cm (1,5 po). Les ateliers utilisent généralement ce processus sur les matériaux durcis ou difficiles à usiner.

Les paramètres agressifs de rectification à passe profonde nécessitent des équipements et outils exceptionnels. Des critères particuliers influencent le choix de la machine de rectification, des meules abrasives, des méthodes de dressage des roues et du liquide de refroidissement. Il faut également relever certains défis préliminaires lors de l’application de rectification à passe profonde.

Dans certains cas, le rectification à passe profonde est jusqu’à

40 % plus rapideque les processus alter-natifs tout en générant des bavures minimales.

MÄGERLE BLOHM JUNG STUDER SCHAUDT MIKROSA WALTER EWAG

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PRINCIPALES DIFFICULTÉS À SURMONTER

Les ateliers qui envisagent d’ajouter des possibilités de de rectification à passe profonde doivent relever deux défis-clés. Le premier consiste à acquérir les connaissances et l’expérience néces-saires pour mettre en œuvre le processus avec succès. Le second consiste à justifier le coût des équipements de rectification à passe profonde.

Dans la plupart des cas, l’atelier moyen dispose de peu, voire d’aucune connaissance en interne sur la rectification à passe profonde, un fait concerne même certaines opérations chez des four-nisseurs externe et OEM. Pour mettre en œuvre le processus en partant de rien, les ateliers doivent spécifier et tester un grand nombre de variables, dont les meules, les méthodes et les outils de dressage, les liquides de refroidissement et les profondeurs de coupe, les vitesses et avances, et bien plus encore. Dans ces cas, les fournisseurs d’équipement tels que UNITED GRINDING peuvent partager leur vaste expérience dans la rectification à passe profonde avec leurs clients, leur assurant un généreux soutien d’application outre les équipements appropriés.

Beaucoup d’ateliers maîtrisent bien le fraisage, mais moins la rectification. En réalité, le fraisage et la rectification à passe profonde sont des processus similaires, la principale différence est que l’outil est une meule au lieu d’une fraise. En effet, la rectification à passe profonde peut être envisagée pour le fraisage de stéroïdes, car bon nombre des problèmes qui causent des difficul-tés dans le fraisage (p. ex., de longs temps de cycle, la génération de bavures, la dégradation d’outils, etc.) sont minimisés voire éliminés par la rectification à passe profonde. Si le personnel de l’atelier maîtrise bien le fraisage, ils peuvent apprendre maîtriser la rectification en général et avec la rectification à passe profonde en particulier.

En termes de coûts, une rectifieuse de surface peut être relativement peu coûteuse, mais la rigi-dité supplémentaire, la puissance et d’autres exigences de rectification à passe profonde peut augmenter le coût de la rectifieuse. Avant de prendre la décision d’acquérir une machine de rectification à passe profonde, un atelier doit déterminer quel sera le coût global par pièce en termes d’outillage, d’installation, de meules et de temps de cycle. Les ateliers achètent rare-ment des machines de rectification par passe profonde en prévision de travaux potentiels ; au lieu de cela, une opération de production doit généralement faire des recherches sur les avan-tages du processus par rapport aux pièces spécifiques qu’ils fabriquent avant d’investir dans cette technologie de stimulation de la productivité.

Les ateliers qui envi-sagent d’ajouter des possibilités rectifica-tion à passe profonde doivent relever deux défisclés. Le premier consiste à acquérir les connaissances et l’expérience nécessaires pour mettre en œuvre le processus avec succès. Le second consiste à justifier le coût des équi-pements de rectification à passe profonde.

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LA MACHINE DE RECTIFICATION À PASSE PROFONDE

Pour la rectification à passe profonde, la rigidité et la puissance de la machine sont critiques. Le processus par passe profonde amplifie les forces de coupe et impose l’entraînement de vis à billes pour la rectifieuse. Les exigences de rigidité s’étendent à la structure et à l’installation de la machine, et tant que la pièce peut être serrée en toute sécurité, une variété d’applications sont compatibles avec la rectification à passe profonde.

En termes de puissance, une rectifieuse de surface typique de 40 × 80 cm (16 × 32 po) fonctionne dans la gamme de 10 ch. Les machines de rectification à passe profonde d’UNITED GRINDING, en revanche, partent de 23 ch et augmentent à bien plus de 100 ch. La largeur de la meule, la profondeur de la coupe et la géométrie des meules dictent généralement les exigences de puis-sance, en cas de meules plus larges, par exemple, une puissance accrue est nécessaire. Éton-namment, alors que les forces de la machine et de la pièce sont élevées pendant les opérations de rectification à passe profonde, le faible taux d’avance et la charge des copeaux entraînent des forces relativement faibles sur le grin dans la meule abrasive.

Automatiser une machine de rectification à passe profonde est quelque peu difficile car les vo-lumes élevés d’usinage par unité de temps génèrent de grandes quantités de copeaux qui doivent être prises en compte, les quantités excessives de ces derniers étant sources d’erreurs de chargement de la pièce. Dû à l’absence d’opérateur pour enlever les copeaux dans les opéra-tions automatisées, les concepteurs de machine de rectification à passe profonde doivent conce-voir et intégrer un système de nettoyage complet avec jet d’air et d’autres appareils pour main-tenir l’installation propre et s’assurer que les copeaux sont éliminés avant toute interférence avec le fonctionnement de la machine. UNITED GRINDING, par exemple, maintient un groupe d’automatisation spécialisé qui fournit des renseignements car l’équipement et les installations sont conçus pour ses machines de rectification à passe profonde.

CHOIX DE MEULE

Le choix de la meule, comme pour toute décision d’outillage dans la coupe métal, dépend de l’application spécifique et du coût souhaité par pièce. Les options de meules comprennent les abrasifs conventionnels ainsi que le nitride de bore cubique vitrifié (CBN) et les matériaux liés au CBN. Cependant, une meule de CBN en résine peut être le meilleur choix pour la rectification à passe profonde d’une largeur de 2,5 mm (0,100 po). Cependant, les matériaux de meules les plus utilisés sont les abrasifs classiques lié au verre, y compris les oxydes d’aluminium et la céra-mique, en raison de leur prix inférieur.

Les meules CBN liées et vitrifié sont très productives dans certaines applications de rectification à passe profonde, mais peuvent impliquer des investissements de 5 000 $ à 10 000 $, compara-tivement à 450 $ pour une meule abrasive conventionnelle. Un atelier commence souvent par une application avec meule conventionnelle et présentera plus tard une meule CBN pour atté-nuer l’usure sur l’outil plus cher.

La plupart des meules utilisées dans les procédés par passes profondes sont de 30, 40, ou 50 cm (12, 16 ou 20 po) de diamètre et entre 1,3 cm (0.500 po) et 20 cm (8 po) de largeur, mais certaines applications, telles que les crémaillères automobiles, nécessitent une meule d’une largeur pou-vant atteindre 25 cm (10 po). La majorité des meules destinées à la rectification à passe pro-fonde présentent un niveau élevé de porosité pour faciliter le débit d’arrosage de liquide de re-froidissement et l’enlèvement des copeaux.

En termes de puissance, une rectifieuse de sur-face typique de 40 × 80 cm (16 × 32 po) fonctionne dans la gamme de 10 ch. Les machines de rectifica-tion à passe profonde d’UNITED GRINDING, en revanche, partent de 23 ch et augmentent à bien plus de 100 ch.

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La gestion de l›échauf-fement est également un facteur essentiel à prendre en compte dans la rectification à passe profonde. Ainsi, le débit d’arrosage et l›apport du liquide de refroidis-sement vers la zone de coupe optimale sont des éléments cruciaux d’un processus réussi.

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ARRIVÉE DU LIQUIDE DE REFROIDISSEMENT

La gestion de l’échauffement est également un facteur essentiel à prendre en compte dans la rectification à passe profonde. Ainsi, le débit d’arrosage et l’apport du liquide de refroidissement vers la zone de coupe optimale sont des éléments cruciaux d’un processus réussi.

Pour une gestion efficace du liquide de refroidissement, le débit d’arrosage du liquide de refroi-dissement devrait correspondre à la vitesse de la meule, et les buses d’arrosage guidées par CNC compensent les changements de diamètre des meules dus au dressage Les liquides de re-froidissement, qu’ils soient solubles dans l’eau ou à base d’huile, peuvent être efficaces en rectification à passe profonde, mais les meules CBN liées nécessitent généralement l’utilisation de liquide de refroidissement à base d’huile et de vitesses de surface et de rotation plus élevées. L’utilisation d’un liquide de refroidissement soluble dans l’eau avec des meules CBN liées rédui-ra toutefois la durée de vie des meules.

En outre, bien que les rectifieuses puissent fonctionner avec l’un ou l’autre type de liquide de refroidissement, un changement en cours de route peut s’avérer compliqué. La transition du li-quide de refroidissement soluble dans l’eau au liquide à base d’huile nécessitera l’ajout d’acces-soires anti-incendie et autres accessoires supplémentaires qui peuvent réduire le risque d’in-flammabilité inhérente aux liquides à base d’huile.

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DRESSAGE DE LA MEULE

L’outil CNC à point unique, la roue diamantée de forme et le rouleau de crushing sont les trois principales techniques de rectification à passe profonde pour dressage de meule pour produire les profilages désirés. La quantité de production, la forme de meule et la qualité de finition de surface dictent la technique appropriée de dressage. Par exemple, une faible quantité de produc-tion et les applications de formes complexes peuvent suggérer le recours au dressage CNC. En revanche, d’autre part, cette même forme dans un cas de production élevée utiliserait un dres-sage à rouleaux de diamant pleine forme, et dans le cas de grandes quantités et profilages de rayon serré, l’application nécessiterait un rouleau de carbure ou d’acier d’écrasement pour le dressage.

Les taux élevés d’enlèvement de la rectification à passe profonde provoque l’usure rapide des meules, ce qui rend la décision quand dresser la meule également dépendante de l’application. Les machines de rectification à passe profonde MÄGERLE et BLOHM d’UNITED GRINDING sont équipées de systèmes de dressage continus optionnels pour maintenir la coupe tout au long d’une opération.

Certains matériaux de meule, en particulier le CBN, et les opérations permettent un dressage intermittent, avec dressage de meule à certains intervalles de mi-achèvement ou même entre les passages d’ébauches et les passes de finition pour maintenir les tolérances souhaitées. Une fois la meule dressée, son diamètre diminue, il est alors nécessaire d’augmenter la vitesse de rotation pour maintenir une vitesse de coupe constante en termes de mètres par minute.

De nombreuses variables influencent la nécessité de dresser la meule, y compris les matériaux étant rectifiés, le type de meule et les vitesses et les avances auxquelles la meule est appliquée. Le seul moyen de connaître le temps de dressage optimal est de rectifier jusqu’à ce que la meule cesse de produire la forme désirée.

La meule sera au final détruite, ce qui correspondra au moment à déterminer. UNITED GRINDING est fort d’une riche expérience dans les applications de rectification à passe profonde et peut fournir des approximations d’intervalles de dressage lors de l’installation d’une configuration clé en main de rectification à passe profonde. Cependant, le seul moyen de déterminer avec certi-tude si une meule est pleinement exploitée est de la pousser à l’échec, puis de réduire les para-mètres de rectification en vue d’établir une marge sûre pour la production continue.

Le dressage continu maintient la coupe d’une roue et produit des dimensions de pièce extrême-ment cohérentes plutôt que de recourir à un processus de brochage. En cas de coupe des dents d’une crémaillère automobile avec une broche, par exemple, la broche s’use à chaque fin de passe, dégradant légèrement le niveau de précision. Plus tard, les passes s’éloignent progressi-vement des seuils de tolérances initiaux jusqu’à imposer un changement d’outils. Dans la recti-fication à passe profonde, cependant, les opérations de dressage continues ou répétées s’as-surent que toute usure qui se produit est négligeable pour des résultats qui restent constants de la première à la millième partie.

Dans la rectification à passe profonde, cepen-dant, les opérations de dressage continues ou répétées s’assurent que toute usure qui se pro-duit est négligeable pour des résultats qui restent constants de la première à la millième partie.

AVANTAGES CNC

Les avancées de la technologie de contrôle des machines en matière de vitesse et de flexibilité ont contribué de manière significative à l’applicabilité élargie de la rectification à passe profonde, en particulier dans le cas de pièces complexes à caractéristiques multiples. Par exemple, une pale de turbine aérospatiale peut nécessiter la rectification d’une pièce en forme de sapin, d’une entaille en V et d’une pointe. La pale passe d’une installation à l’autre de la machine, dont chaque caracté-ristique devient une donnée pour l’opération de rectification suivante.

Pour rectifier des pièces avec une variété de caractéristiques, plusieurs profilages peuvent être dressés dans une seule meule ou plusieurs meules de profiles différents. Un paquet de meules ty-pique peut avoir une meule plate sur une extrémité pour la rectification de la pale d’une turbine à plat, une meule profilée avec denture axiale au milieu pour créer une caractéristique de sapin, et une meule avec un profilage pour la rectification de la pointe de la lame. Les machines de rectifica-tion à passe profonde telles que celles disponibles auprès d’UNITED GRINDING offrent des possi-bilités à 5 et 6 axes qui permettent aux utilisateurs d’exploiter pleinement la fonctionnalité CNC d’une machine et les avantages des processus de rectification à passe profonde.

CONCLUSION

Initialement introduit dans l’aérospatiale dans les années 1970 pour rectifier les composants du moteur superalliage, la rectification à passe profonde est aujourd’hui reconnue pour la produc-tivité et la qualité de partie qu’il fournit. La gamme croissante d’applications du processus com-prend tout, de la rectification de crémaillères automobiles, lames de scie et pièces de tondeuse pour cheveux aux rouleaux massifs pour la fabrication en carton ondulé, composants de valve cardiaque en céramique et broches minuscules employées dans les mécanismes de gestion de moteur. En outre, la rectification à passe profonde peut éliminer le besoin d’opérations secon-daires typiques qui, autrement, augmenteraient les coûts par pièce et le temps de production, en particulier lorsque les fabricants optent pour un partenaire technologique de fabrication comme UNITED GRINDING, qui possède l’équipement et l’expertise dont les magasins ont besoin pour tirer profit de cette technologie pour leurs opérations de production partielle.

En outre, la rectification à passe profonde peut éliminer le besoin d’opé-rations secondaires typiques qui, autrement, augmenteraient les coûts par pièce et le temps de production, en particulier lorsque les fabricants choisissent un partenaire techno-logique de fabrication comme UNITED GRINDING, qui possède l’équipement et l’exper-tise dont les ateliers ont besoin pour tirer profit de cette technologie pour leurs opérations de production partielle.

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