Les pièces et la demande des clients stimulent la technologie des machines dans l’atelier
Selon le directeur Scott Vyhlidal, Tri-V Tool and Manufacturing Co. à Omaha, Nebraska, ne refuse jamais de travail ou ne recule jamais devant un rôle difficile et tentera toute entreprise raisonnable même si ces travaux deviennent de plus en plus complexes. C’est pour ces travaux complexes ainsi que pour répondre efficacement aux demandes des clients en termes de délais d’exécution que Tri-V est passé d’une technologie d’usinage simple à des centres d’usinage horizontaux plus sophistiqués et avancés, à un système de palettes automatisé et à l’usinage multitâche des pièces. Tout cela permet à l’atelier de rester compétitif et rentable. Alors que de plus en plus de ses clients ont adopté l’utilisation de systèmes de CAO avancés ainsi que la fabrication basée sur les données, les conceptions de pièces résultantes auxquelles Tri-V a été confronté sont devenues plus complexes avec des contours et des formes arrondies et moins de lignes droites et d’angles. Selon Scott Wachholtz, vice-président de l’outillage et de la fabrication chez Tri-V, « plus personne ne trace une ligne droite, et pour rester compétitif et réussir, un atelier doit disposer de la technologie de machine capable de traiter de telles pièces et de le faire rapidement et à moindre coût. »
Actuellement, l’atelier fonctionne en deux équipes, effectue la fabrication de la production générale et produit de l’outillage pour les moules et les matrices d’emboutissage. La plupart des travaux sont de faible volume, avec des tailles de lot allant de une à 1 000 pièces pour de nombreux travaux/clients répétés. La majorité des clients de la boutique sont dans les secteurs de la médecine, de l’agriculture, de la transformation des aliments, des télécommunications et de la défense.
La taille des pièces des clients varie de celles qui sont à peine visibles à certaines qui ont jusqu’à 28 pouces de diamètre et sont fabriquées en acier, en acier inoxydable, en fonte et en aluminium.
Les tolérances varient de 0,0002 » à +/- 0,015 ». À la fin des années 1990, Tri-V est passé d’une genouiller principalement manuelle à de simples VMC à processus unique, puis plus récemment à une cellule de fabrication entièrement automatisée à deux machines et à une machine multitâche. La cellule intègre deux centres d’usinage horizontaux Mazak HCN 6000 au sein d’un système Hi-Rise PALLETECH de 24 palettes, tandis que la machine multitâche est une Mazak INTEGREX i-500.
Les HCN 6000 sont équipés de broches coniques CAT 50 de 10 000 tr/min, 50 ch, qui utilisent des conceptions compactes avancées de broche/moteur intégrées pour de faibles vibrations et une faible génération de chaleur. Pour un positionnement rapide et précis de l’axe, les machines se déplacent rapidement à 2 362 ipm par axe et accélèrent/décélérent à 0,7 G, tandis que les servomoteurs à gain élevé et les servomoteurs à courant alternatif haute puissance offrent un mouvement d’axe précis et sans vibrations. Avec des magasins de stockage d’outils à 43 positions, les machines permettent à Tri-V de manipuler une grande variété de pièces et d’effectuer un usinage continu sans surveillance sur de longues périodes. Tri-V augmente encore la productivité de ses HCN 6000 grâce au système de fabrication modulaire palettisé PALLETECH de Mazak. Une telle conception permet à l’atelier d’ajouter facilement des palettes, des stations de chargement et des stations de lavage de pièces à tout moment lorsque les besoins de production changent.
L’INTEGREX i-500 chez Tri-V combine une polyvalence extrême, vitesse, précision et facilité d’utilisation. Dotée d’une broche de fraisage de 12 000 tr/min de 30 ch avec axe B et d’une vitesse de tournage de 1 000 tr/min de 30 ch, la machine est une fusion du centre de tournage CNC et du centre d’usinage pour un usinage complet à 5 axes et un usinage DONE IN ONE®. En conséquence, Tri-V élimine les multiples configurations, montages, outils et manipulations et réduit les temps sans coupe.
La relation de l’atelier avec Mazak a commencé lorsque Tri-V a acquis une machine d’occasion, puis a finalement progressé vers les HMC et le PALLETECH. « Nous nous sommes tournés vers d’autres constructeurs », a déclaré Wachholtz, « mais ce qui nous a convaincus d’opter pour Mazak, c’est sa technologie CNC MAZATROL SmoothG. Cela nous permet d’intégrer un modèle solide dans la pièce et de programmer cette pièce sur la machine. Chaque fois que nous n’avons pas besoin de recourir à un système hors ligne, plus vite nous pouvons tourner une pièce rapidement.
Il a ajouté que certaines pièces nécessitent certainement un système CAD/CAM, mais pour d’autres, la commande SmoothG gère la programmation, et l’atelier prévoit qu’un plus grand nombre de ses pièces seront programmées sur l’INTEGREX i-500 plutôt que sur le front office.
Ce qui a motivé l’acquisition du HCN 6000 initial, c’est un emploi dans le secteur de l’automobile chez Tri-V. « En passant à une console HMC, nous avons gagné environ 30 % d’efficacité », a déclaré M. Walchholtz. « De plus, nous avons pu charger suffisamment de pièces sur ses deux palettes pour fonctionner pratiquement sans électricité. Cela a également éliminé la nécessité d’avoir un opérateur sur la machine pour changer une pièce à la fois.
Moins d’un an après son premier HCN 6000, Tri-V a ajouté le deuxième HCN 6000 et le système PALLETECH qui gère maintenant la production à faible volume et à forte mixité de l’atelier. Des pierres tombales dédiées sur les palettes que le robot de PALLETECH charge et décharge permettent à Tri-V d’automatiser son travail de type atelier. Sans le système, il aurait dû exécuter ces tâches sur plusieurs machines distinctes et avec des configurations beaucoup plus longues. « Une fois que nous nous lançons dans un travail qui se répétera, nous consacrerons soit une pierre tombale, soit un autre type de dispositif de serrage qui réduira considérablement les temps de réglage », a déclaré Walchholtz.
Pour son INTEGREX i-500, le potentiel d’un emploi spécifique dans le secteur de la défense a stimulé l’acquisition de cette machine. Si l’atelier ne disposait pas de l’INTEGREX i-500, cette pièce particulière nécessiterait au moins cinq machines individuelles et un temps de traitement global beaucoup plus long. De plus, la conservation des données d’une machine individuelle à l’autre, selon Wachholtz, aurait été un cauchemar.
La pièce de défense implique différentes caractéristiques intérieures fraisées qui sont toutes les mêmes mais situées dans différentes sections de la pièce. « Notre intention initiale était de ne pas traiter toute la pièce dans l’INTEGREX i-500, mais nous l’avons essayé et nous avons pu le faire », a déclaré M. Wachholtz.
Certaines pièces que l’atelier avait l’habitude de faire fonctionner sur ses VMC ont également été transférées à l’INTEGREX i-500. L’une de ces pièces était destinée au secteur de l’industrie agricole qui nécessitait auparavant trois machines distinctes que Tri V réalise désormais sur la machine multitâche en une seule opération. Une fois le travail lancé, le temps d’usinage est tombé à seulement une heure, contre plus de trois heures sur les trois machines distinctes, et le temps de main-d’œuvre et de réglage a été considérablement réduit. Et à mesure que de plus en plus de ses clients se rendent compte que l’atelier est multitâche, Tri V prévoit gagner plus de travail grâce à cette capacité.
Pour Tri V, la majorité de ce qui roule sur l’INTEGREX i-500 implique plus d’opérations de fraisage que de tournage – des pièces que la plupart des ateliers utiliseraient sur des centres d’usinage verticaux. Une pièce pour l’industrie de la défense qui impliquait très peu de tournage, par exemple, récemment utilisée sur l’INTEGREX i-500 à Tri-V nécessitait une série de poches inclinées, des profils ronds/profilés et un alésage conique au centre. La machine le complète en une seule configuration.
Lors de l’usinage de telles pièces sur son INTEGREXi-500, l’atelier incorporera des caractéristiques de serrage, ou « pièces de service » – une caractéristique ou une section d’une pièce utilisée uniquement à des fins de serrage ou de fabrication – sur la pièce qui sont ensuite retirées/« ongcées » après l’usinage. Par exemple, la matière première pour la partie défense commence à 36 » de long, mais la longueur réelle finit par atteindre 24 » de long. Le gain de temps de traitement dépasse de loin le coût du matériau supplémentaire.
« Du point de vue de la maintien, il faut être un peu créatif, mais ce n’est pas impossible. Par exemple, nous avons usiné des mâchoires carrées sur l’INTEGREX i-500 pour une utilisation sur la machine elle-même », a déclaré Walchholtz. « Ou nous pouvons configurer la machine avec une pierre tombale entre ses deux broches de tournage et faire fonctionner plusieurs pièces en une seule configuration. »
Selon Mike Brown, machiniste/outilleur chez Tri-V, l’utilisation de l’INTEGREX i-500 a été toute une expérience. « Il y a beaucoup d’action dans la machine, avec ses deux broches tournantes, sa broche de fraisage et sa tourelle inférieure qui se déplacent toutes simultanément », a-t-il expliqué. « Mais le contrôle et la facilité de programmation du MAZATROL SmoothG ont réduit le facteur d’intimidation ressenti lors de la première mise sur la machine. Les commandes sont incroyablement faciles à apprendre et à utiliser.
À ses débuts, Tri-V était un atelier d’outillage-matrice et de fabrication de moules lancé en 1984 par trois frères Vyhlidal, d’où le nom Tri-V. L’un des trois – les deux autres à la retraite – est toujours à la boutique et est président, tandis que le directeur Scott Vyhlidal assumera bientôt ce rôle.
« Il y a des années, ma mère a imaginé un slogan pour la boutique », explique Vyhlidal. "C’était 'parce que V (nous) essayons plus fort'. Et bien que nous l’ayons utilisé pendant un certain temps, son message transmet ce qui nous différencie de nos concurrents. Nous prenons en charge les tâches difficiles et allons au-delà des attentes des clients. Nous devons constamment réduire nos coûts de traitement pour rester compétitifs. Cela dit, nous continuerons à remplacer certaines de nos anciennes technologies, les machines à processus unique, et nous prévoyons davantage de machines multitâches et 5 axes à l’avenir de Mazak, ce qui nous permettra de nous attaquer à encore plus de tâches que d’autres ateliers éviteraient.