d’après un témoignage aimablement fourni par Studer AG

Avec l’apparition remarquée de la S242 chez STUDER début 2005, héritière d’un concept en développement depuis 2002 avec un fabricant d’attachements, nous avions eu un saut technologique indéniable. Il était possible de faire du tournage dur ou d’autres opérations d’usinage sur une rectifieuse inter/exter de production. Le gain de productivité et de qualité était indiscutable surtout avec les nouvelles normes d’attachements HSK ou Capto. Depuis l’idée a fait son chemin dans le monde prudent de la rectification et ce reportage chez un utilisateur démontre l’intérêt de la formule.
Il s’agit de la société KLEINHENZ à Friedrichsdorf en Allemagne.

Fig. 1 - Rectification de précision et tournage dur réunis sur une même machine : chez Kleinhenz, la Studer S242 a considérablement réduit les temps d’usinage. Le banc incliné et la tourelle révolver sont bien visibles en face de la poupée porte meule.
(Photo Studer)



Une longueur d’avance grâce à la combinaison de disciplines
Les ateliers de sous-traitance à façon qui rencontre le succès, tels la société Kleinhenz, ne cessent de rechercher l’avance technologique afin d’augmenter leur productivité et de réduire les coûts. Cette entreprise a trouvé son bonheur chez Studer, le fabricant suisse de rectifieuses : en effet, sa S242 qui associe la rectification et le tournage dur, lui a permis de réduire les temps d’usinage de près de 50 pour cent. Pour Studer, le fait qu’un pro du tournage ait opté pour la S242 est une référence exceptionnelle.

“Place aux pros !”, voilà comment Bernd Kleinhenz décrit l’esprit du début des années 60, l’époque à laquelle son père, Edmund Kleinhenz, a fondé l’entreprise familiale éponyme à Friedrichsdorf. Au cours des 47 dernières années, cette micro-entreprise individuelle, logée à l’origine dans un garage, est devenue une société de services performante employant 60 personnes et au sein de laquelle de nombreux membres de la famille occupent des fonctions à responsabilité.

Bernd Kleinhenz, gérant directeur et ingénieur diplômé de formation, est responsable pour toutes les questions techniques. Il qualifie son entreprise d’atelier classique de soustraitance à l’affaire avec un accent sur le tournage : “Bien sûr, nous fabriquons et commercialisons aussi un produit à nous, un régulateur de flux destiné à surveiller les circuits de refroidissement, mais c’est le travail à façon qui génère la plus grande partie de notre chiffre d’affaires. Nous sommes sous-traitants de l’industrie automobile dans les domaines de la fabrication de modèles et de la construction de prototypes et avons des clients dans le secteur de la technique médicale et dans d’autres secteurs industriels. Notre activité principale est la construction d’outils pour le moulage de matières plastiques par injection”.

C’est dans le domaine des outils pour les bouteilles en PET que Kleinhenz a connu sa plus forte croissance au cours des dernières années. Depuis 1980, l’entreprise approvisionne ce marché en pleine expansion - quasiment en tant que fournisseur de la première heure - avec des composants nécessaires au moulage par injection des préformes. Ces pièces en matière plastique ressemblent à des éprouvettes présentant déjà un goulot formé. Avant d’être remplies, ces pièces sont d’abord gonflées sur des machines de soufflage spécifiques pour recevoir leur forme de bouteille définitive.

Fig. 2 - Matériaux complexes, tolérances serrées et une coupe interrompue sur surface plane et de contours : voilà le problème si le tournage dur est le seul usinage d’une telle pièce. En combinant les deux procédés de rectification et de tournage, on obtient de bons résultats. Voici un bon exemple de programme d’usinage combiné.
(Photo Studer)


L’usinage combiné gagne du terrain
Avec l’augmentation du nombre des commandes, la société Kleinhenz n’a pas seulement grandi en termes de chiffre d’affaires et de capacité de production. Elle a également acquis un important savoir-faire de fabrication et un parc de machines modernes conçu pour un usinage de précision rationnel. En dehors des tours qui représentent le secteur le plus important, ce fabricant à façon compte également des fraiseuses et des rectifieuses comme autres piliers de son activité. Bernd Kleinhenz considère que les limites entre les différentes technologies s’estompent de plus en plus : “Vous n’avez qu’à regarder notre parc de machines. Chaque tour y dispose d’outils entraînés pour réaliser des opérations de fraisage et d’alésage et produire des composants complexes en un seul passage. Et les fraiseuses y apprennent aussi à tourner, tout comme les rectifieuses.”

C’est précisément cet enchaînement d’idées et cette ouverture d’esprit pour les nouveaux développements qui ont finalement conduit Kleinhenz à réaliser leur tout dernier investissemen, à savoir une Studer S242. Harald Ernst, contremaître responsable du tournage dur et de la rectification, était à la recherche d’une machine avec laquelle il pourrait soustraire son atelier de la pression croissante des délais. Il s’explique :

“Au cours des dernières années, le tournage dur a remplacé un grand nombre d’usinages par rectification, réduisant par conséquent les temps d’usinage. Mais il existe des composants, pour lesquels le tournage dur ne peut pas être mis en œuvre pour assurer une production constante. Sur ces composants, il faut encore, comme par le passé, opérer une rectification supplémentaire, ce qui requiert de modifier plusieurs fois le serrage. Pour ces pièces, nous voulions réaliser l’usinage complet sur une même machine. C’était notre objectif d’amélioration.”

C’est l’agence Studer du Land de Hesse, la société Sudler Werkzeugmaschinen de Kelkheim, qui a attiré l’attention de l’atelier de Friedrichsdorf sur la nouvelle Studer S242, une machine qui réunit des conditions idéales pour la rectification cylindrique et le tournage dur en un seul serrage. “Dès le départ, nous avons vu un potentiel énorme dans ce concept et cela s’est avéré juste”, comme le confirme Bernd Kleinhenz. Harald Ernst opine : “Étant donné que nous travaillons depuis longtemps avec ces deux technologies, la rectification et le tournage dur, et que nous connaissons exactement les exigences posées à la gamme de pièces proposées, nous avons établi le bon pronostic. Naturellement, il fallait aussi une certaine confiance envers Studer et les spécifications techniques de la machine, mais nous n’avons pas été déçus, en aucune manière.”


Fig. 3 - La machine combinée S242.
(Photo Studer)


La S242 : des conditions idéales pour la rectification et le tournage dur
Avec son centre de finition dure S242 de conception modulaire, Studer a créé une machine qui permet une rectification et un tournage dur performants en un seul serrage. Pour ce faire, les spécialistes suisses de la rectification ont mis au point un concept de machine offrant des conditions idéales pour les deux procédés. Pour le tournage dur, on dispose de prises d’outil solides, d’une broche porte-pièce avec une plage de vitessesétendue et de systèmes de serrage de pièce résistants aux vibrations. Pour répondre à l’impératif d’une évacuation de copeaux sans entraves, on a réalisé le banc machine sous forme inclinée. Un convoyeur à raclettes assure une évacuation fiable des copeaux de tournage. La rectification ne fait non plus aucune concession au tournage: on dispose de broches porte-meule adaptées à la puissance, d’un dispositif d’équilibrage, d’outils de dressage, de commandes de mesure “in process”, d’un dispositif de réglage fin de la cylindricité et de systèmes de réfrigération-lubrification efficaces. Les boues de rectification tombent sur un filtre à bande de papier qui sépare les fins copeaux de rectification du lubrifiant réfrigérant.

Pour la S242, modularité veut dire qu’elle est disponible en version courte ou longue. En version courte, la distance entre pointes est de 400 mm, pour 1 000 mm en version longue. Elle existe sous forme de machine avec mandrin, mais peut aussi être équipée d’une contre-pointe dans sa version pour arbre. Selon la version, la S242 peut être équipée de deux ou trois glissières transversales. Ces glissières peuvent s’utiliser de manière variable: avec une poupée porte-meule pour la rectification extérieure, un dispositif de rectification intérieure ou un revolver porte-outils de tournage pouvant recevoir douze outils.

Kleinhenz a opté pour la S242 en version longue avec deux coulisses, c’est-à-dire avec une broche de rectification extérieure et un revolver porte-outils de tournage. Harald Ernst argumente comme suit : “C’est exactement ce qu’il nous faut actuellement. En effet, les pièces typiques pour cette machine sont des éléments de mandrin avec des alésages transversaux et des surfaces polygonales requérant un usinage en coupe interrompue. La plupart du temps, ces pièces sont réalisées dans des matériaux sur lesquels il est difficile d’enlever des copeaux et elles présentent de plus un contour intérieur souvent conique ou renfermant des rayons se fondant les uns dans les autres de manière tangentielle. Comme il serait très compliqué de le réaliser uniquement par rectification, il faut donc l’usiner par tournage dur.”

Fig. 4 - Les axes de travail sont viualisés sur ce croquis. La machine existe en version arbrée ou avec mandrin et broche porte meule inter.
(Photo Studer)

Pour Kleinhenz, la sécurité de production est de la plus grande importance. En effet, au moment où les pièces arrivent sur la machine, elles sont déjà pré-usinées et donc déjà chères. La précision joue, elle aussi, un grand rôle. Les tolérances à respecter sont inférieures à 5 µm. “Pour la machine, c’est un jeu d’enfant”, confirme Ernst avant de révéler le point fort de la machine : “En fonction de la pièce, avec la S242, nous obtenons une réduction des temps d’usinage entre 30 et 50 pour cent !”

Cela dit, cette machine qui tourne en production chez Kleinhenz depuis six mois environ, n’a certainement pas encore été exploitée au maximum. Le chef d’entreprise indique que l’on est encore en train de découvrir les potentiels qu’elle renferme. Par ailleurs, à l’heure actuelle, il existe encore relativement peu de fixations adaptées, étant donné que les fabricants classiques doivent d’abord s’adapter à ce nouveau besoin. Il y a donc encore une certaine marge de productivité.


Simplicité d’utilisation
Une semaine de formation et le maniement de la S242 ne représentait plus aucun problème pour les opérateurs chez Kleinhenz. D’autant plus que la commande - une FANUC CNC de la série 310i, modèle A - comme l’interface utilisateur StuderWIN facilitent vraiment la tâche à l’utilisateur. Il peut programmer lui-même les opérations de rectification en toute simplicité par le biais de pictogrammes intuitifs. Pour le tournage, on dispose de cycles Fanuc et de la programmation ISO. Un commentaire de Harald Ernst : “Ces deux technologies - la rectification comme le tournage - sont depuis longtemps notre pain quotidien, de sorte que la programmation de la S242 ne représente vraiment aucun problème. Je peux même souvent copier les programmes et les adapter en conséquence avec quelques sous-programmes que j’ai faits moi-même.”

En cas de questions relatives à la machine ce qui n’est pas inhabituel sur un nouveau produit - on peut les résoudre à tout moment par téléphone. Un aspect très apprécié chez Kleinhenz. Tout comme le fait qu’il ne faut pas beaucoup de temps pour équiper et régler la machine. Bernd Kleinhenz, le gérant directeur le résume comme suit : “Pour nous qui travaillons essentiellement sur des petites et moyennes séries, la S242 est la meilleure solution. Elle représente à nos yeux le pack le mieux réussi, réunissant la rectification et le tournage dur en une même machine. Les autres concepts, notamment de fabricants de tours intégrant également un usinage par rectification, sont loin de nous paraître aussi probants que celui de la S242.”

 

La combinaison des procédés de finition dure “rectification” et “tournage” offre les avantages suivants :

● Usinage possible en un seul serrage
● Précision de position et de concentricité élevée en production
● Temps machine et temps mort réduits
● Pré usinage proche du contour final
● Etats de surface largement conformes au modèle numérique
● Mise à profit d’une commande de mesure “in process” pendant la rectification