Usinage de grands boîtiers : comment les têtes de fraisage angulaires peuvent-elles étendre les capacités des machines existantes ?

Les composants de carter de grande taille sont couramment utilisés dans les boîtes de vitesses, les réducteurs de vitesse, les pompes, les corps de vannes, les machines et diverses structures industrielles. Ces pièces comportent souvent des trous latéraux, des cavités profondes, des zones d'usinage internes et des dispositifs de fixation ou de positionnement dans différentes directions.

Pour la production en grande série, les fabricants utilisent généralement des centres d'usinage horizontaux, des machines à 4 ou 5 axes, ou des systèmes d'usinage dédiés pour réaliser l'usinage multifaces grâce à l'automatisation et au contrôle multiaxes.

Toutefois, pour certains composants de boîtier de grande taille, produits en faible volume, destinés à la réparation ou à la rénovation, l'investissement dans une nouvelle machine multiaxes n'est pas toujours la solution la plus rentable. Lorsqu'une machine existante est limitée par la direction d'usinage, la course ou l'accessibilité des outils, les fabricants peuvent envisager l'ajout d'une tête de fraisage angulaire afin d'étendre les capacités d'usinage de l'équipement existant.

Une tête de fraisage d'angle n'est pas destinée à remplacer un centre d'usinage 4 ou 5 axes. Elle offre plutôt une solution d'usinage flexible pour des pièces spécifiques et des conditions de machine existantes.

Quand faut-il envisager une tête de fraisage angulaire ?

1. Les pièces de grande taille sont difficiles à repositionner.

Lorsqu'un composant de boîtier est volumineux et lourd, son repositionnement peut nécessiter une grue ou un autre engin de levage. Chaque opération supplémentaire allonge le temps de manutention, de positionnement et de réalignement.

Si les caractéristiques d'usinage sont principalement situées sur le côté de la pièce, une tête de fraisage angulaire fixe à 90° peut rediriger la sortie verticale d'origine de la broche vers une direction horizontale, permettant à l'outil de coupe d'atteindre directement certains trous latéraux, parois latérales ou positions d'usinage horizontales.

Avec une configuration machine et pièce appropriée, une tête de fraisage angulaire peut contribuer à réduire certains repositionnements de pièces et les opérations de serrage répétées.

2. L'équipement existant ne possède pas la direction d'usinage requise.

Certaines fraiseuses à portique conventionnelles, machines à portique CNC, aléseuses-fraiseuses ou machines à usage spécial peuvent avoir une rigidité et un espace de travail suffisants, mais leurs broches ne peuvent usiner que dans une direction fixe.

Lorsqu'une pièce nécessite un usinage horizontal, vertical ou angulaire, l'équipement existant peut ne pas être en mesure de réaliser l'opération directement.

Dans de tels cas, une tête de fraisage angulaire fixe à 90° ou une tête de fraisage universelle peut être sélectionnée en fonction de la direction d'usinage requise, permettant ainsi aux équipements existants d'obtenir des directions de sortie d'outils supplémentaires.

Ce type de solution est particulièrement adapté à la production en faible volume et à forte mixité, aux composants uniques, aux pièces de rechange ou aux pièces spéciales pour lesquelles l'achat d'une machine entièrement nouvelle pour une seule fonction d'usinage n'est pas forcément nécessaire.

3. Une broche standard ne peut pas atteindre les zones d'usinage profondes.

Certains composants de boîtier comportent des cavités profondes, des structures encastrées, des parois latérales internes ou des positions d'usinage situées plus profondément à l'intérieur de la pièce.

Même lorsque le sens d'usinage est correct, une broche standard ou une tête de fraisage angulaire conventionnelle peuvent ne pas parvenir à atteindre efficacement la zone interne en raison d'une longueur insuffisante.

Un simple accroissement du porte-à-faux de l'outil ou du porte-outil peut réduire la rigidité, augmenter les vibrations, affecter la précision d'usinage ou créer des problèmes d'interférence.

Dans ces situations, les fabricants peuvent envisager l'utilisation d'une tête de fraisage profonde à 90° . Sa structure allongée augmente la portée d'usinage et permet à l'outil d'accéder à des positions difficiles d'accès pour une tête de fraisage angulaire standard.

4. Les pièces de rechange ou les composants à faible volume rendent la refonte du processus impraticable.

Les pièces de rechange présentent souvent des difficultés telles que des plans incomplets, des dimensions de pièces inhabituelles, des quantités de production très faibles ou des équipements d'origine déjà abandonnés.

Si seul un petit nombre de pièces doivent être usinées, la refonte des dispositifs et des processus ou l'achat d'une nouvelle machine peuvent engendrer des coûts excessifs.

En combinant une tête de fraisage angulaire avec l'équipement existant, les fabricants peuvent ajuster la direction d'usinage en fonction des conditions réelles de la pièce et améliorer la flexibilité du processus.

C’est également un avantage important des têtes de fraisage angulaire dans la réparation de machines de grande taille, la remise à neuf d’équipements, la réparation de moules et l’usinage de composants spéciaux.

Différentes limitations d'usinage nécessitent différentes solutions de têtes de fraisage

Lors du choix d'une tête de fraisage d'angle, les fabricants ne doivent pas se contenter de comparer la vitesse de broche ou les dimensions externes. La première étape consiste à identifier les limitations réelles d'usinage.

Le tableau ci-dessus ne doit servir que de référence initiale. Le choix final doit être basé sur les dimensions de la pièce, le matériau, le sens d'usinage, la taille de l'outil, l'interface machine et les conditions de coupe réelles.

Têtes de fraisage angulaires fixes à 90° : Ajout d’une capacité d’usinage latéral

Si l'exigence principale est de rediriger la sortie d'une broche verticale vers une direction d'usinage horizontale, une tête de fraisage angulaire fixe à 90° peut être envisagée.

Par exemple, les têtes de fraisage angulaires IK-A90 90° et IK-N90 90° offrent toutes deux une sortie d'outil à 90°, mais elles sont conçues pour des priorités d'usinage différentes.

IK-A90 : Conçu pour l’usinage à couple élevé

La tête de fraisage angulaire IK-A90 à 90° est dotée d'un cône de broche NT50 et d'une vitesse de broche maximale de 800 tr/min, ce qui la rend adaptée aux outils plus grands, aux charges de coupe plus élevées ou aux conditions de coupe plus difficiles.

Si un composant de boîtier de grande taille nécessite un fraisage latéral, un usinage de plus grand diamètre ou une coupe à couple plus élevé, l'IK-A90 peut être considéré comme une option appropriée.

IK-N90 : Conçu pour l’usinage de précision à grande vitesse

La tête angulaire IK-N90 à 90° est dotée d'un cône de broche NT50 et atteint une vitesse de broche maximale de 2 000 tr/min, la positionnant pour un usinage plus rapide et plus précis.

Si le matériau de la pièce est plus léger, l'outil de coupe est plus petit ou si l'application met davantage l'accent sur la finition de surface et la vitesse de broche, l'IK-N90 peut être envisagé.

Par conséquent, une vitesse de broche plus élevée n'implique pas automatiquement qu'une tête de fraisage soit plus adaptée. Le choix doit se fonder sur le diamètre de l'outil, le matériau de la pièce, la force de coupe et les exigences en matière de finition de surface.

Têtes de fraisage profondes à 90° : accessibilité accrue des outils

Lorsque la direction d'usinage est correcte mais qu'une tête de fraisage angulaire conventionnelle ne peut toujours pas atteindre une zone plus profonde de la pièce, les fabricants peuvent envisager la tête de fraisage profonde IK-D90 / IK-D90-L 90° .

L'objectif principal de ce type de tête de fraisage n'est pas seulement de rediriger la direction d'usinage de 90°, mais aussi d'étendre la plage d'usinage grâce à une structure de tête plus longue.

Les positions d'usinage typiques à évaluer comprennent :

• cavités de logement profondes
• Parois latérales internes
• Structures en retrait
• Trous latéraux plus profonds
• Zones où une tête de fraisage angulaire standard peut interférer avec la pièce à usiner

Selon la configuration, la série IK-D90 offre des vitesses de broche maximales de 800 tr/min ou de 2 000 tr/min, correspondant à des conditions d’usinage de précision à couple ou à vitesse plus élevés.

Têtes de fraisage universelles : une plus grande flexibilité pour l’usinage multi-angles

Si la pièce à usiner comprend non seulement des éléments horizontaux ou verticaux fixes, mais aussi des surfaces inclinées, des trous angulaires ou des positions d'usinage dans différentes directions, une tête de fraisage universelle peut être envisagée.

La tête de fraisage universelle IK-U45 45° et la tête de fraisage universelle IK-U90 90° peuvent être ajustées pour s'adapter à différentes directions d'usinage.

Ces têtes de fraisage conviennent à des applications telles que :

• Usinage de surfaces inclinées
• Des trous à différents angles
• Caractéristiques de montage multidirectionnelles
• Composants volumineux difficiles à repositionner fréquemment
• Pièces spéciales en faible volume et à forte mixité
• Extension des possibilités d'usinage sur des machines spéciales ou existantes

Le principal avantage d'une tête de fraisage universelle réside dans sa plus grande flexibilité quant au sens d'usinage. Avant toute sélection, il est toutefois important de vérifier le mode de réglage angulaire, le jeu disponible, la longueur de l'outil et la force de coupe réelle.

Quelles informations doivent être fournies avant de choisir une tête de fraisage angulaire ?

La réussite de l'installation et de l'utilisation d'une tête de fraisage angulaire dépend non seulement des spécifications du produit, mais aussi de la configuration globale de la machine, de la pièce à usiner, de l'outil de coupe et du dispositif de fixation.

Avant de choisir une tête de fraisage, il est recommandé de fournir les informations suivantes :

• Marque et modèle de la machine
• Interface de broche et méthode d'entraînement
• Dimensions de la face de broche et configuration des trous PCD
• Dessin de la pièce et dimensions générales
• matériau de la pièce
• Position et direction réelles d'usinage
• Profondeur d'usinage
• Type et diamètre de l'outil
• Vitesse de broche et charge de coupe requises
• Déplacement de la machine selon les axes X, Y et Z
• Dégagement disponible entre la pièce et le dispositif de fixation
• Photos ou vidéos de la configuration d'usinage réelle

Si une bride de raccordement est nécessaire, la face de raccordement de la broche, la position du bloc d'entraînement, l'épaisseur de la bride et la méthode de fixation doivent également être confirmées afin d'évaluer la faisabilité globale de l'installation.

L'intérêt d'une tête de fraisage d'angle réside dans l'extension des capacités des machines existantes.

Pour les composants de boîtier volumineux, produits en faible volume, destinés à la réparation ou spéciaux, l'efficacité d'usinage ne provient pas toujours de vitesses de broche plus élevées ou de machines plus avancées.

Parfois, les vrais problèmes sont :

• La broche existante ne peut pas atteindre le côté de la pièce à usiner.
• La grande pièce est difficile à repositionner.
• La machine ne possède pas de capacité d'usinage horizontal ou angulaire
• La broche standard ne peut pas atteindre une cavité profonde
• Une production à faible volume ne justifie pas l'investissement dans une machine entièrement nouvelle.
• La machine existante a encore une durée de vie utile, mais manque de directions d'usinage suffisantes.

Dans ces conditions, une tête de fraisage angulaire adaptée peut aider les équipements existants à acquérir des directions d'usinage supplémentaires, à étendre la portée d'usinage et à améliorer la flexibilité du processus.

Une tête de fraisage d'angle n'est pas la solution standard pour toutes les applications d'usinage de boîtiers, et elle n'est pas destinée à remplacer un centre d'usinage 4 ou 5 axes. Cependant, dans des conditions d'usinage et avec des pièces appropriées, elle peut devenir un outil important pour la modernisation des machines et pour répondre à des exigences d'usinage spécifiques.

Conclusion

Lors de l'évaluation d'une tête de fraisage angulaire, les fabricants devraient commencer par examiner la limitation d'usinage réelle plutôt que de simplement comparer les modèles et les vitesses de broche.

Le défi le plus difficile consiste-t-il à usiner latéralement, à atteindre des positions plus profondes, à usiner sous différents angles ou à repositionner une grande pièce ?

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