Lorsque le fournisseur précédent a cessé son activité, le client n'avait qu'une option : trouver un partenaire qui ne se contente pas de copier l'existant, mais repense l'application. Pour EMCO Gears, une entreprise familiale avec de profondes racines dans la précision, le sport automobile et la haute technologie, c'était précisément cela l'incitation. En collaboration avec le partenaire d'outils HORN USA, une approche moderne de fabrication a été développée pour un ensemble de pignons coniques exigeant avec une géométrie inhabituelle. La conception, le design de l'outil, l'usinage à cinq axes et la métrologie s'intègrent de manière transparente – et montrent comment les dentures peuvent aujourd'hui être fabriquées de manière efficace, reproductible et pérenne.
EMCO Gears est un fabricant familial avec deux sites : technique et fabrication à Elk Grove Village, Illinois, ainsi qu'un deuxième site à Indianapolis, Illinois, qui soutient les services de sport automobile et la distribution. EMCO est actif dans les domaines du sport automobile, de la défense, de l'aérospatiale et de l'industrie avec le même thème : des pièces de haute technologie, où le choix des matériaux, le traitement thermique et la stratégie de fabrication sont tout aussi importants que le modèle de dessin. Pour cette application, EMCO a été sollicité pour fabriquer un ensemble de pignons coniques pour un client dont le fournisseur précédent avait arrêté la production des pièces. EMCO a accepté sous une condition : l'ensemble de pignons devait être fabriqué avec une approche moderne.
Un ensemble de pignons coniques à 60 degrés
L'ensemble de pignons est utilisé dans un groupe de prise de force. Normalement, dans les applications de pignons coniques, la transmission de puissance se fait à 90 degrés, mais ce projet nécessitait un réglage à 60 degrés. Cette différence affecte la géométrie des dents, le rapport de contact et le processus de fabrication requis en fonction de ces objectifs.
Des changements dans le profil, la position ou la stabilité du processus se manifestent rapidement sous forme de bruits, de chaleur, d'usure ou de pannes prématurées. Avec une tolérance d'erreur si faible, la répétabilité est cruciale.
Le pignon est fabriqué à partir de SAE 9310/14NiCrMo 13-4 (1.6657), un alliage d'acier à haute teneur en nickel et en chrome, qui présente de bonnes propriétés de résistance et de dureté. Après durcissement par utilisation, le pignon développe une surface durcie, tandis que le cœur reste ductile. Cela assure une combinaison de résistance de surface et de ductilité sous-jacente, adaptée aux cycles de travail exigeants.
Au-delà des limites des procédés traditionnels de pignons coniques
Une fois que le diamètre de l'outil de fraisage est sélectionné, il se peut que le développement soit limité par l'outil choisi. EMCO a poursuivi un objectif différent. L'équipe voulait avoir la liberté de concevoir la forme de dent requise et de fabriquer ce profil sur une machine à cinq axes avec un outil qui coupe les deux côtés du profil de dent en un seul passage. La solution développée repose sur un outil de fraisage spécialement conçu pour la stratégie à cinq axes d'EMCO pour les pignons coniques.
« Avant », dit Wolfe, « il fallait utiliser quatre outils spéciaux. Nous le faisons maintenant avec un seul outil spécial. » La mise en œuvre s'est faite rapidement, car HORN connaissait déjà l'interface de broche d'EMCO sur la machine à cinq axes DMG. Pour les plaquettes de coupe, HORN est parti d'une forme de profil éprouvée et a modifié ce profil pour obtenir la coupe requise.
Le flux de travail chez EMCO relie conception, fabrication et mesure. L'équipe fraise la denture, vérifie la topographie avec une CMM Zeiss et met à jour le programme si nécessaire. L'avantage est que des ajustements dimensionnels de la denture peuvent être effectués sans changement d'outil.
De 8 heures à 15 minutes
Avant l'utilisation de l'outil de fraisage HORN, les dentures obliques étaient fabriquées avec de petits fraiseurs à tige et des paramètres de coupe conservateurs, le traitement d'un seul pignon prenant environ 8 heures de temps machine. Avec le nouveau procédé, le fraisage des dents ne prend plus qu'environ 15 minutes, suivi de mesures et, si nécessaire, de mises à jour du programme. Wolfe souligne que la mise en œuvre dépend de paramètres de départ réalistes. Il décrit les données de coupe recommandées par HORN comme pratiques et précises, ce qui soutient une production stable.
Système de rainurage en action
En plus de l'usinage des pignons coniques, EMCO s'est concentré sur le rainurage. Pour garantir un flux continu, EMCO a intégré le processus de rainurage à l'aide du système HORN N117 dans le tour. Wolfe décrit le nouveau processus comme suit : « Au lieu d'attendre un lot, les pièces sont transférées avec un flux plus uniforme du tournage aux étapes de travail suivantes. Une plaquette de coupe spéciale est utilisée ici. EMCO souhaitait des rayons d'angle spéciaux pour plus de résistance, et HORN a adapté le profil de coupe en conséquence. »
Tant Wolfe que Bruce Williams, responsable du développement produit chez EMCO, décrivent la collaboration avec HORN comme axée sur les solutions et réactive. Wolfe fait référence à l'accès rapide du contact commercial au support technique, ce qui a contribué à clarifier rapidement les questions et les détails du design de l'outil. Williams a expliqué qu'EMCO peut définir comment une pièce doit être usinée, mais l'avantage réside dans le fait d'avoir un partenaire d'outils capable de traduire ce besoin en une solution utilisable et en temps opportun. Le résultat est un avantage concurrentiel clair, car EMCO peut mettre le produit fini sur le marché plus rapidement.
Résultat positif
Grâce à la combinaison de la fabrication à cinq axes, de la mesure topographique basée sur Zeiss, de la mesure de surface et du portefeuille de produits de HORN, EMCO a développé un processus pour les pignons coniques qui était plus rapide à développer, plus facile à exploiter et mieux adapté aux exigences de production réelles. Pour EMCO, cela signifie de meilleures conditions de contact, un fonctionnement plus silencieux, une durée de vie plus longue et une fabrication plus simple tout en respectant les objectifs de coût dans un marché en évolution.
Extra : EMCO Gears
EMCO Gears a été fondée en 1934 à Chicago. Wolfe se souvient des débuts, lorsque l'entreprise a commencé avec des pignons simples fabriqués en série et a finalement évolué vers des contrats de défense de haute précision. Dans le sport automobile, le rôle de l'entreprise s'est élargi de la fabrication à la conception de systèmes et de transmissions. Aujourd'hui, EMCO applique la même approche de résolution de problèmes dans les domaines de la défense, de l'aérospatiale et de l'industrie.
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