En matière de production, le temps est précieux : les pertes et profits des fabricants dépendent généralement de la productivité des machines. C'est pourquoi lorsque le fournisseur d'outillage suédois System 3R International AB a annoncé le lancement d'un nouveau mandrin de fixation de pièces de fabrication capable d'absorber les vibrations d'usinage, de nombreux dirigeants d'entreprise se sont montrés très intéressés. Et pour cause, ce mandrin permet aux opérateurs d'accélérer la découpe du métal tout en améliorant la précision et en réduisant l'usure des machines de fraisage et autres centres d'usinage.

Les mandrins classiques ne peuvent pas contrôler efficacement les vibrations des pièces de fabrication induites par les forces dynamiques de l'impact et de la rotation de l'outil de coupe. Par conséquent, afin d'éviter toute instabilité dans le processus d'usinage, les opérateurs sont obligés de diminuer la vitesse de l'outil de coupe et la cadence des machines pour pouvoir obtenir la précision d'usinage souhaitée. Car, même au ralenti, certaines vibrations persistent, produisant des rainures et des stries sur le fini de la pièce, ce qui implique un deuxième, voire un troisième passage dans la machine pour rectifier les imperfections et obtenir un fini de surface lisse. Ces opérations supplémentaires ralentissent non seulement le processus d'usinage, mais accélèrent l'usure des outils de coupe, qui doivent être remplacés plus souvent.

Avantages d'un mandrin à amortissement

Dans l'environnement de production, la vitesse des opérations et la qualité d'usinage dépendent largement de la stabilité dynamique associée des trois principaux composants de la structure élastique : l'outil de coupe, la machine qui alimente cet outil et le système de fixation de la pièce de fabrication. Ces dernières années, des études approfondies ont été réalisées par les acteurs du secteur des machines-outils en vue d'améliorer la stabilité des outils de coupe et des centres d'usinage. En revanche, peu de recherches ont été conduites concernant le comportement dynamique du mandrin de fixation de la pièce de fabrication, qui a toujours été un composant totalement rigide. La situation est différente aujourd'hui.

Après plusieurs années de recherche consacrées au comportement dynamique des systèmes de fixation, System 3R a mis au point et breveté un nouveau mandrin de palettisation à amortissement des vibrations (VDP) révolutionnaire, doté d'une interface d'amortissement élevé constituée d'un mélange de polymères viscoélastiques et de feuilles métalliques pour la rigidité structurale. Comme il absorbe entièrement les vibrations de la pièce de fabrication et une grande partie des vibrations de l'outil de coupe, le VDP améliore le comportement dynamique du processus d'usinage complet, ce qui permet aux opérateurs de faire fonctionner leurs centres d'usinage à des cadences plus élevées avec plus de précision et moins d'usure. De plus, grâce à ce système, un seul passage suffit à la création des pièces avec une tolérance minimale sur les dimensions et des finis de surface au micron près, c'est-à-dire au millionième de mètre près. Les clients ont donc montré un vif intérêt pour le VDP et les sociétés de production de pièces de précision en retirent des avantages considérables.

Les clients témoignent de gains de productivité impressionnants

Bojan Stefanov, directeur général du fournisseur de composants automobiles suédois Lidingö Produktion AB, déclare que grâce à l'application du mandrin VDP sur ses machines de fraisage à cinq axes, la société a pu obtenir les finis de surface requis en un seul passage au lieu de deux auparavant. « De plus, » ajoute Stefanov, « nous avons pu multiplier par deux la cadence de la machine et la durée de vie de nos outils. »

De la même manière, la société allemande Ingersoll Cutting Tools a réduit ses temps d'usinage de 32 % et amélioré ses finis de surface de 72 % en utilisant le système VDP pour la fabrication de composants d'avion en alliage de titane. MGM Moldes, société portugaise spécialisée dans la fabrication d'électrodes en cuivre, a quant à elle réduit ses temps d'usinage de 40 %. Epic Yamada Corp., au Japon, a divisé par deux ses temps d'usinage et multiplié par deux la durée de vie de ses outils de production de puces de précision pour le secteur des semi-conducteurs. Un fabricant suisse de machines de fraisage haute vitesse a amélioré la stabilité des processus de fraisage à l'aide de mandrins VDP ; il a considérablement augmenté ses taux d'enlèvement de métal en multipliant par trois la profondeur de coupe à une vitesse de broche de 10 000 tr/min. (dans certains cas de 3 à 9 mm, atteignant ainsi la profondeur maximale autorisée pour cet outil de coupe).

Les perspectives commerciales du VDP sont des plus satisfaisantes. Si l'on en croit les statistiques du cabinet Gardner Research, les dépenses totales mondiales en machines-outils ont augmentées de près de 70 % depuis 2001 et ont encore grimpées de plus de 10 % l'année dernière. Elles s'élevaient à environ 47,1 milliards d'euros en 2006. Ce regain d'intérêt pour les machines-outils laisse augurer une augmentation des ventes de VDP aux fabricants de rang 1 et 2, ainsi qu'auprès des constructeurs de machines-outils qui ont émis le souhait d'intégrer le VDP à leur gamme existante de produits.

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