Les porte-roues et les roulements pivotants déterminent le confort de conduite et la sécurité d'une voiture. Au cours des dernières années, la complexité de ces composants de châssis a considérablement augmenté, passant de la pièce structurelle passive à un module fonctionnel hautement intégré et précis. La diversité des variantes est très grande et MAPAL, en tant que partenaire technologique pour l'usinage, propose des solutions de traitement efficaces pour chaque exigence.
Les porte-roues et les roulements pivotants remplissent, selon le concept d'essieu et de véhicule, des fonctions centrales dans la direction des roues, la transmission de force et la cinématique de direction. Les composants doivent pouvoir supporter de lourdes charges de roue et, en tant que pièces critiques pour la sécurité, doivent répondre aux exigences mécaniques et cinématiques les plus strictes. Selon le constructeur automobile, le système de direction, la classe de véhicule et l'espace disponible, une multitude de variantes de pièces différentes sont utilisées.
Il existe également une variabilité dans les matériaux utilisés. La fonte est utilisée comme matériau économique principalement dans le segment inférieur des véhicules, où les pièces sont nécessaires en quantités parfois élevées. Les solutions de fabrication de MAPAL tiennent compte de la grande abrasivité de ce matériau.
Dans le cadre des exigences d'efficacité accrues et de la tendance persistante à la légèreté – renforcée par la mobilité électrique – ces composants sont de plus en plus fabriqués en aluminium. Cela entraîne une transition de la fonte d'aluminium vers l'aluminium forgé, qui résiste à des charges plus élevées et permet un cycle de vie plus long. Pour l'usinage, cela représente un défi : le matériau forgé a une teneur en silicium plus faible, ce qui complique la rupture des copeaux et peut entraîner un encrassement des outils.
Le roulement pivotant devient un module fonctionnel
Les composants sont devenus plus complexes au fil des ans. Alors qu'auparavant un bras de suspension était simplement vissé à la pièce, aujourd'hui un support supplémentaire est mis en place. Pour insérer ce roulement correctement, des tolérances serrées doivent être respectées et une bonne qualité de surface doit être produite. L'intégration fonctionnelle progresse. L'étrier de frein trouve également des points de fixation comme le moyeu de roue, le bras de suspension et l'ABS. En tant que module fonctionnel, le roulement pivotant contribue à l'efficacité, à la dynamique de conduite et à l'intégration de capteurs supplémentaires – par exemple pour la conduite autonome.
Avec cette intégration fonctionnelle, les exigences en matière de solutions d'usinage augmentent également. Les exigences de précision définies et les champs de tolérance étroits profitent au confort de conduite, au développement sonore et à la durée de vie des roulements. Pour atteindre une précision aussi élevée que possible et éviter les erreurs de montage, l'usinage des roulements pivotants ou des porte-roues se fait de plus en plus dans un montage unique et sur des machines multibroches. Selon la variante de la pièce, l'industrie atteint des tailles de lot de 500 000 pièces par an et plus.
Pour les opérations de traitement décisives, MAPAL propose plusieurs solutions adaptées aux différentes conditions des clients. Les solutions suivantes sont expliquées à titre d'exemple pour les roulements pivotants en aluminium. Cela permet au fabricant d'outils de tenir compte à la fois de la diversité des variantes chez les constructeurs automobiles et de la nature différente des pièces brutes et de la situation de montage.
Le perçage du palier principal en focus
Pour le traitement du perçage du palier principal, MAPAL a défini différents concepts d'outils. En tant que partenaire technologique, il connaît les exigences respectives des clients, choisit la stratégie de traitement appropriée et l'adapte aux conditions individuelles sur place.
Selon le procédé de coulée et le contour, le perçage peut être complètement coulé, coulé près du contour avec un ajustement radial de 4 mm ou, dans le meilleur des cas, pré-percé. Dans un premier temps, un enlèvement de matière important est souvent nécessaire. Le pré-traitement est effectué par les spécialistes de MAPAL avec des outils de fraisage circulaires PKD pour réduire l'ajustement et pré-traiter le perçage près du contour. Selon le contour du perçage, différentes conduites de processus sont réalisées avec des outils de fraisage, des outils de perçage-fraisage ou des outils de perçage avec une coupe en crochet pour le perçage arrière. Les exigences de tolérance pour le perçage du palier principal vont jusqu'à IT6.
Lorsque le traitement est effectué en deux positions de montage et qu'une situation de montage critique ou instable est présente, le concept de traitement en trois étapes pour les roulements pivotants en aluminium prévoit d'abord un pré-traitement avec un outil de fraisage PKD des deux côtés. Ensuite, deux outils de perçage PKD finissent les diamètres.
Si le perçage peut être fraisé de manière circulaire, MAPAL propose une solution de traitement qui permet des valeurs de coupe plus élevées. Ici, le fraiseur OptiMill-Diamond-SPM avec des arêtes de coupe PKD soudées montre ses capacités. Grâce à sa géométrie de coupe hautement positive et à ses espaces de copeaux optimisés, il réduit les forces de coupe jusqu'à 15 % par rapport aux fraiseurs PKD conventionnels. Les arêtes de coupe PKD intégrées de manière optimale garantissent une grande stabilité pendant le traitement. Une alternative avec des plaquettes amovibles est le NeoMill-Alu-QBig. Ce fraiseur à haut volume pour l'aluminium est conçu pour une utilisation à des vitesses élevées. Le corps de base est équipé d'un système d'équilibrage fin. Enfin, un outil de fraisage PKD complexe traite complètement le contour du perçage principal.
Lorsque des tolérances très serrées doivent être respectées, MAPAL choisit après le pré-traitement par l'OptiMill-Diamond-SPM un outil de perçage à plusieurs étapes avec des plaquettes amovibles pour le semi-traitement, pour le traitement final, un outil de perçage de précision avec système EasyAdjust est utilisé. Dans ce système, le rétrécissement de l'arête est déjà intégré dans la cassette, qui sert de support pour l'arête. Cela élimine le processus de réglage pour le rétrécissement de l'arête secondaire. Le diamètre est ajusté de manière classique avec précision, garantissant des résultats de traitement hautement précis.
Le portefeuille de solutions MAPAL pour le traitement du perçage du palier principal est complété par des solutions One-Shot pour le traitement des roulements pivotants en aluminium pré-percés. Les outils de perçage-fraisage ou de combinaison de fraisage avec des arêtes PKD sont très efficaces, par exemple dans des situations de traitement avec un montage très stable, permettant un fraisage final du contour. Pour les clients qui n'ont pas de possibilité de réglage et qui préfèrent une alternative aux outils PKD soudés, MAPAL recommande un outil avec des plaquettes amovibles. Le fraiseur tangentiel est un concept d'outil complexe qui combine le maximum d'étapes de traitement dans un seul outil.
Pour que la roue reste dans l'axe
En plus du perçage du palier principal, le raccordement des bras de suspension est une autre caractéristique du roulement pivotant, dont le traitement est au centre de l'attention de MAPAL. Le raccordement des bras de suspension est l'interface centrale entre le roulement pivotant et le châssis. Des exigences de tolérance élevées de IT6, des tolérances de forme et de position étroites ainsi que des qualités de surface sont nécessaires pour que les pièces de montage maintiennent la roue précisément dans l'axe. Ici aussi, MAPAL conçoit les outils en fonction des exigences respectives. Le processus comprend généralement deux outils, sous certaines conditions, une solution One-Shot est également possible.
Le prétraitement se fait dans la matière pleine, les pattes de liaison des bras de suspension n'étant généralement pas soutenues dans le dispositif de serrage. Il est donc important de générer une faible pression de coupe pendant le prétraitement. MAPAL utilise également ici les avantages de l'OptiMill-Diamond-SPM, qui fraise les trous en chemins hélicoïdaux sans déformer la pièce. Comme la fabrication se fait avec des valeurs élevées d'avance et de progression hélicoïdale, il y a en pratique un développement de chaleur élevé, car il y a souvent un refroidissement par MMS, ce qui peut à son tour entraîner des arêtes de coupe. Les déformations résultantes des trous ne sont cependant visibles qu'après le refroidissement de la pièce finie. Avec une grande compréhension des processus et une approche globale de la liaison des bras de suspension, MAPAL élabore avec ses clients le processus optimal qui exploite au maximum les potentiels de productivité tout en excluant de tels effets négatifs.
Lors du traitement final, le dispositif de serrage peut nécessiter l'utilisation d'outils avec de grandes longueurs de dépassement allant jusqu'à 300 mm. Pour des outils aussi longs, le démarrage de la broche peut, dans certaines conditions, provoquer un moment de basculement sur l'outil, ce qui fait que le diamètre d'outil réglé n'atteint pas la pièce. Pour permettre des exigences de tolérance élevées en production même dans ces conditions, le système EasyAdjust est à nouveau le premier choix pour MAPAL. Avec une manipulation simple, les cassettes d'outils permettent le réglage de précision micrométrique du diamètre de l'outil avec une seule vis. Cela rend les corrections de diamètre possibles avec un minimum d'effort pour maintenir les exigences de qualité dans le processus. Pour les traitements où une précision légèrement moins élevée est requise, un outil de perçage PKD collé est disponible pour le traitement final.
Précision à la connexion au moyeu de roue
Un autre traitement critique en termes de fonction concerne le perçage des trous pour vis, par lequel les roulements à rotule et le moyeu de roue sont reliés de manière solide, ce qui exige une grande précision de contour. Pendant ce traitement, la pièce doit être inclinée dans une certaine position pour pouvoir être insérée. En raison de l'angle, il peut y avoir des forces de poussée élevées pendant le traitement, ce qui fait osciller le fraiseur à billes PKD utilisé. Des bruits de traitement forts, une mauvaise qualité de surface et de précision de forme ainsi qu'une courte durée de vie des outils seraient le résultat.
MAPAL s'assure par une conception optimale des outils que cette situation de traitement difficile est également maîtrisée de manière fiable. Un agencement exactement défini des arêtes et de la position des arêtes ainsi qu'une préparation appropriée des bords de coupe empêchent délibérément l'oscillation de l'outil tout en garantissant une haute performance.
Compétence clé en solutions clés en main pour des composants exigeants
Le traitement des roulements à rotule nécessite une connaissance approfondie des processus et des applications ainsi qu'une conception précise en fonction des exigences des clients. Dans ce contexte, les projets clés en main prennent de plus en plus d'importance. MAPAL a délibérément développé ce domaine en tant que point focal stratégique et regroupe la conception des processus, la conception et la livraison de dispositifs de serrage et d'outils, la programmation et la mise en service dans une approche intégrée. Ainsi, le partenaire technologique soutient ses clients dans la mise en œuvre de traitements exigeants de manière fiable et efficace.
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