Forage et ébavurage de vilebrequins | HEULE

Dans le cas des vilebrequins utilisés en service, le poids joue un rôle déterminant. L'utilisation de matériaux lourds tels que l'acier ou la fonte a une incidence directe sur le poids total du vilebrequin et, par conséquent, sur la masse en mouvement dans le moteur. Cela a une influence sur la consommation de carburant et le respect_{des normes} en vigueur_{en matière d'émissions de CO₂}.

C'est pourquoi de nombreux constructeurs de moteurs cherchent à réduire le poids de leurs moteurs. Une mesure fréquemment utilisée consiste à réaliser un alésage d'allègement central qui s'étend sur toute la longueur du vilebrequin.

En raison de la forme du vilebrequin, l’outil pénètre et ressort à plusieurs reprises du matériau lors de ce perçage. Afin de pouvoir usiner l’intégralité du vilebrequin en une seule passe, des outils d’une longueur pouvant atteindre 800 mm sont nécessaires. De plus, en raison de sa géométrie, la pièce présente un accès limité aux bords de l’alésage, ce qui fait de l’ébavurage ultérieur un véritable Défi.

Recherche d'une solution d'outillage automatisée pour le perçage de dégagement

Un client du secteur automobile recherchait une solution idéale pour l'alésage et l'ébavurage du trou d'allègement dans le vilebrequin, fabriqué à partir d'un acier sur mesure présentant deux zones de dureté. Il s'agissait d'usiner deux types de vilebrequins différents, avec des diamètres du perçage de 18 mm et 22 mm. Il fallait non seulement réaliser un perçage précis, mais également procéder à l’ébavurage des nombreux bords de perçage, tant à l’avant qu’à l’arrière.

Il fallait une solution fiable, capable de fonctionner dans des environnements de production automatisés. Jusqu’à présent, le forage et l’ébavurage des deux côtés nécessitaient deux étapes de processus indépendantes l’une de l’autre, utilisant des outils différents. Le magasin étant entièrement occupé, le changement d’outil entre le foret et l’outil d’ébavurage devait jusqu’à présent s’effectuer manuellement. Cela entraînait des temps de cycle prolongés et un temps de préparation important.

Le client recherchait donc spécifiquement une solution permettant de combiner le forage et l’ébavurage des deux côtés en une seule opération, et pouvant s’intégrer sans difficulté dans le concept de perçage existant, sans occuper d’emplacements d’outils supplémentaires ni nécessiter d’importants investissements dans de nouvelles Machines.

Deux spécialistes, un seul objectif : l'efficacité et la précision dans la fabrication des vilebrequins

Les deux spécialistes MAPAL et HEULE ont identifié les défis rencontrés par le client et ont élaboré ensemble une solution d'application spécifique. MAPAL est le leader mondial dans le développement d'outils de précision et de concepts d'usinage destinés à l'usinage de composants complexes. HEULE est une entreprise suisse de longue tradition qui, depuis des décennies, est synonyme de solutions d’outillage innovantes et fiables pour l’ébavurage, le chanfreinage et le lamage de perçages – partout où une qualité optimale et la précision suisse sont requises.

HEULE et MAPAL ont mis en commun leurs compétences clés en matière de forage et d’ébavurage et ont élaboré une solution répondant aux exigences élevées de la fabrication de vilebrequins. Grâce à une communication ouverte, une collaboration étroite et une coordination précise, tant dans les centres d’essais des deux entreprises que directement chez le client, une solution combinée sur mesure a vu le jour. Il était essentiel de garder en permanence une vue d’ensemble de l’ensemble de la chaîne de processus : les modifications apportées à l’ébavurage ont une influence directe sur le processus de forage, et inversement. Ce n’est que grâce à cette approche globale qu’il a été possible d’harmoniser de manière optimale la fiabilité du processus, la qualité du forage et de l’ébavurage, ainsi que la durée de vie des outils.

Mise en place et intégration de la Solution

Le résultat est une solution combinée qui permet un usinage en continu du trou de dégagement, comprenant le forage et l'ébavurage en une seule opération, et qui peut être directement intégrée au processus existant. L'outil combiné repose sur un foret à tête interchangeable MAPAL doté d'une interface TTS et d'un module de coupe SNAP18 intégré de la marque HEULE.

Cette solution permet un changement rapide de la tête de perçage dans la Machine. À la fin de la durée de vie de l'outil, seule la tête de perçage est remplacée, ce qui réduit les temps de préparation et les coûts d'outillage. De plus, différentes géométries et Revêtements peuvent être adaptés de manière flexible à diverses matières sans avoir à changer le support de base. L’interface CFS, fixée à l’arrière du porte-tête interchangeable, permet d’étendre le système d’outils de manière modulaire et de l’adapter avec souplesse, une grande stabilité et la fiabilité du système à différentes profondeurs de perçage – un avantage essentiel lors de l’usinage de pièces longues telles que les vilebrequins.

Le module SNAP18 est un système d'ébavurage miniaturisé, d'une taille de seulement 16,0 x 3,5 x 5,0 mm, qui s'intègre dans le porte-tête interchangeable TTS. Il est monté directement derrière la tête de perçage interchangeable et est rapidement opérationnel et facile à entretenir, ce qui constitue un avantage indéniable dans les environnements de production automatisés.

Pendant l'opération de perçage, le module permet un chanfreinage simultané en avant et en arrière. Le couteau réalise ainsi le chanfrein souhaité de 1 mm lors de l'avance de travail. Dès que l'épaisseur de chanfrein définie est atteinte, le couteau s'enfonce radialement dans le Corps d’outil. À la sortie du perçage, le couteau est ramené à sa position initiale par le Pion de blocage à ressort, afin que le chanfrein puisse être réalisé sur la face arrière.

Des possibilités d'utilisation variées et des avantages économiques

Cette solution combinée convient à une grande variété de matériaux et d’applications à partir d’un diamètre du perçage de 18 mm et n’est pas réservée aux vilebrequins. Elle permet notamment, pour les composants présentant une géométrie complexe ou de grandes dimensions, tels que les carters, les bagues de roulement ou les brides, de réaliser simultanément le forage et l’ébavurage des deux côtés, même dans les zones difficiles d’accès. De plus, cette solution convient aux pièces comportant un grand nombre de perçages, telles que les éléments filtrants, les pièces d’assemblage ou celles utilisées dans la construction métallique. Les perçages peuvent ainsi être réalisés en une seule opération, ce qui réduit considérablement les temps de processus.

La combinaison de la technologie de forage de MAPAL et du module SNAP18 de HEULE élève l’usinage des vilebrequins à un nouveau niveau d’efficacité. Cet outil combiné, garantissant la fiabilité du processus, réunit le forage et l’ébavurage des deux côtés en une seule opération. Les résultats obtenus sont précis et séduisent par leur qualité exceptionnelle. Les temps de cycle sont considérablement réduits, une longue durée de vie est garantie, la fiabilité du processus est renforcée et l’efficacité est durablement améliorée.

De plus, cette solution combinée permet de se passer d’outils supplémentaires. Cela permet non seulement de gagner de la place dans le magasin d’outils, mais aussi de lamer considérablement les coûts d’investissement et d’exploitation grâce à l’intégration dans le centre d’usinage existant. La conception sous forme de système à têtes interchangeables optimise en outre considérablement les coûts d’outillage, en limitant l’utilisation coûteuse de carbure monobloc aux têtes de perçage interchangeables. Dans l’ensemble, la Solution offre une valeur ajoutée évidente à tous ceux qui recherchent une qualité maximale avec des temps de cycle minimaux et des structures de coûts optimisées.