Les centres d'usinage aident les ateliers à augmenter leur production et à réduire les temps d'inspection
Au cœur du Texas (Weatherford pour être exact), Frankenstein Engine Dynamics (FED) fabrique certaines des meilleures pièces de moteur personnalisées utilisées dans l'industrie de la course automobile professionnelle. L'entreprise jouit d'une excellente réputation pour ce qu'elle fait, et ses composants sont réputés pour leur qualité, leur conception impressionnante et leurs performances remarquables. Depuis l'ouverture de FED en 2005, les produits de l'entreprise répondent au besoin de vitesse des coureurs. En 2015, les culasses, les collecteurs d'admission et les kits moteur FED étaient tellement demandés que l'entreprise avait désespérément besoin d'accélérer ses opérations et de se développer, sous peine de perdre une formidable opportunité de croissance.
En 2016, après avoir mené des recherches diligentes et engagé plusieurs partenaires, le propriétaire et PDG de FED, Chris Frank, a décidé de construire une nouvelle installation de 20 000 pi2 (1858 m2), d'embaucher une équipe talentueuse et d'incorporer une technologie avancée de machine-outil complète à cinq axes qui accélérerait les vitesses de production sans sacrifier la qualité des pièces. Ces investissements judicieux ont porté leurs fruits et l'entreprise est en passe de connaître une croissance record, ses revenus augmentant régulièrement chaque trimestre.
FED s'est d'abord fait un nom dans le haut de gamme de l'industrie de la course automobile, en créant des culasses pour les dragsters à haut rendement énergétique destinés aux clients de NASCAR. Il n'a pas fallu longtemps pour que les conducteurs et les membres de l'équipe remarquent que les produits FED présentaient une qualité de fabrication exceptionnelle et des performances supérieures. Depuis le début, l'objectif de Frank a toujours été de construire des pièces de moteur qui surpassent et durent plus longtemps que tout ce qui existe. Il a commencé avec une clientèle de course de très haut niveau, avec des voitures beaucoup plus rapides et plus d'argent à investir dans des composants extrêmement coûteux.
Au début de l'appel d'offres, l'entreprise s'est rendu compte que l'usinage des pièces dans des centres de tournage de base serait trop coûteux. John Renning, directeur de l'exploitation d'In Tolerance, déclare : "Nous aurions été loin du prix compétitif dont nous avions besoin pour remporter le marché tout en restant rentables. Le travail aurait dû être effectué sur des centres de tournage de base et aurait nécessité deux opérations, ainsi que deux contrôles de la première pièce et un contrôle de la pièce finale." Le temps supplémentaire engendré par les installations et les inspections additionnelles se traduirait par une offre plus élevée, ce qui risquerait de faire perdre le marché.
L'entreprise a donc opté pour la machine multitâche HQR-150MSY de Mazak Corp. (Florence, Kentucky). "La vitesse de la machine, ses capacités d'usinage multitâches et son fonctionnement sans surveillance nous ont permis de remporter le marché", explique M. Renning.
L'HQR-150MSY est une machine à deux broches et à deux tourelles avec capacité de fraisage et d'usinage sur l'axe Y. Chacune de ses tourelles contient 12 outils et peut travailler sur la broche principale ou la deuxième broche de la machine. La machine effectue des transferts coordonnés de haute précision entre la broche principale et la deuxième broche, avec une précision de 0,0001 pouce, explique le machiniste Shawn Flannagan.
"Nous devons maintenir l'orientation des pièces entre les premières et les deuxièmes opérations", explique-t-il. "L'HQR-150MSY peut usiner toutes ces caractéristiques et maintenir l'emplacement connu des pièces. Ainsi, lorsque la broche principale passe le relais à la deuxième broche, elle oriente la pièce avant le transfert afin que la position connue de la pièce soit maintenue dans la deuxième broche. Nous avons réalisé des pièces de 8 pouces de long et la synchronisation de la position entre le premier et le dernier côté était à un degré de tolérance près".
Ces caractéristiques ont permis d'éviter des réglages et des inspections supplémentaires, réduisant ainsi le coût de production des pièces. Toutefois, les mesures d'économie du système ne se limitent pas à cela. Pour un fonctionnement sans surveillance, l'atelier l'a équipé d'un ravitailleur et d'une trieuse de pièces à casier rotatif. La vitesse de la machine permet également à l'atelier d'éviter d'avoir à usiner des parties d'une pièce sur une machine, puis de les retirer et de terminer le reste sur une deuxième machine, ce qui réduit encore le nombre de réglages nécessaires.
Le HQR-150MSY n'est pas le seul équipement Mazak utilisé dans l'ensemble de l'atelier d'In Tolerance pour maximiser l'efficacité. Pratiquement toutes les machines de TURNING CENTER sont des Mazaks - quatre centres de tournage, sept centres d'usinage verticaux (VMC) et quatre centres d'usinage horizontaux (HMC) occupent l'atelier. Parmi ces machines, les plus récentes comprennent deux VCN-530C VMC, qui sont équipées d'une commande numérique SmoothX. Les commandes sont conçues pour avoir une interface conviviale qui permet un chargement et un téléchargement rapides, ainsi que le positionnement de la machine. Selon l'atelier, il réduit considérablement les temps de cycle des pièces, dans certains cas jusqu'à 25 %. Grâce aux vitesses de broche élevées des machines, les temps de cycle diminuent encore. En outre, il permet à l'atelier de prendre des virages plus rapidement en augmentant les vitesses de traitement.
Bien que la commande SmoothX soit relativement nouvelle, plus puissante et plus rapide, elle serait suffisamment similaire aux commandes MAZATROL de l'atelier pour que les machinistes puissent passer sans difficulté des anciens systèmes aux nouveaux.
In Tolerance a également amélioré sa vitesse de traitement des pièces en investissant dans une HMC, la HCN-4000. Les vitesses de broche plus rapides de la machine, en particulier, permettent à l'atelier de conserver les mêmes opérations, mais de les réaliser beaucoup plus rapidement, ce qui se traduit par des gains de profit de 20 à 30 % par travail. Par exemple, dans le cadre d'un travail, la vitesse de rotation de la broche de 18 000 tours/minute a permis de réduire un cycle de 2,5 heures à un peu plus d'une heure.
Le HMC est équipé d'un système standard de changement de deux palettes. Les premières opérations se déroulent sur une palette et les secondes sur l'autre, de sorte que les pièces sortent complètes de la machine. Sa capacité de stockage de 80 outils permet à l'atelier de l'équiper pour exécuter trois ou quatre travaux différents, maximisant ainsi l'efficacité de la production.
La vitesse de ses nouvelles machines Mazak permet à In Tolerance d'exécuter plus rapidement des lots de travail plus importants, ce qui se traduit par une réduction du temps d'inspection. La vitesse et la régularité des machines contribuent à réduire la taille des échantillons d'inspection, et des machines plus rapides permettent à l'atelier de produire davantage dans le même temps ou dans un temps plus court qu'auparavant. Par exemple, au lieu de produire cinq pièces pour un travail, puis de passer au travail suivant, In Tolerance peut produire 15 pièces dans le même laps de temps, toutes ces pièces étant soumises à l'inspection en même temps.
Selon Tammy Baker, responsable de la qualité, un plus grand nombre de pièces fabriquées plus rapidement dans le même laps de temps permet de réduire les délais d'inspection. Il élimine non seulement le nombre de réglages et de démontages sur les machines-outils de l'atelier, mais aussi sur son équipement d'inspection.