29 Janvier 2015  |  Microtechnique
Publié dans Oberflächen POLYSURFACES 05/2014

Un procédé sans faille d’une précision extrême

Heinold Kostner

Le respect des tolérances d’usinage de quelques micromètres, exige des moyens de serrage à la concentricité parfaite. Souvent la précision initiale du logement de l’outil se dégrade avec le temps. La manufacture Chopard a décidé de changer ses porte-outils de micro-usinages au profit de la technique de serrage polygonal «Tribos» de Schunk. Depuis, la stabilité du procédé s’est nettement améliorée.

Um in der Zerspanung Toleranzen von wenigen Mikrometern einzuhalten, sind Spannmittel mit einer hohen Rundlaufgenauigkeit erforderlich. Vielfach nimmt die anfänglich hohe Präzision der Werkzeugaufnahmen im Laufe der Zeit ab. Die Uhrenmanufaktur Chopard spannt deshalb zentrale Teile der Mikrozerspanung mit der «Tribos»-Polygonspanntechnik von Schunk. Seit dieser Umstellung ist die Prozessstabilität deutlich gestiegen.

 

Les montres de la manufacture Chopard sont un savant mélange de design, de technologie ultramoderne et d‘artisanat traditionnel. Les prestigieux mouvements L.U.C sont entièrement conçus et produits au sein de cette manufacture. Même l’or utilisé est fondu selon des mélanges spécifiques. L’élaboration de tous les modèles est réalisée en interne, le savoir-faire et les connaissances techniques des collaborateurs sont inestimables. Neuf familles de mouvements déclinés en plus de cinquante  variantes en sont la plus belle preuve.
 
Chez Chopard à Genève, on apprécie surtout la grande sécurité du procédé «Tribos». (Photo: Schunk)
 
Des essais prouvent la très haute fiabilité lors du micro-usinage
A la base du long travail manuel des horlogers expérimentés de Chopard, il y a des pièces de haute précision provenant de leur propre atelier d’usinage. Deux équipes totalement indépendantes sont responsables de l’usinage des boîtiers de montres: une équipe pour les pièces en acier inoxydable ou en titane et une pour les pièces en or, boîtiers et bracelets. L‘usinage des pièces en acier a plutôt un caractère de fabrication en série, alors que le travail de l’or s’apparente plus à de la petite série. L’investissement dans de nouveaux moyens de production a été, pour le responsable du développement industriel, Richard Hiltbrunner et le programmeur et responsable des outils coupants Franck Rosnowski, un point de départ idéal pour réaménager les procédés internes et les optimiser, en fonction des exigences qu’imposent les différents matériaux. Chaque porte-outil est passé au banc d’essai.
 
Pour percer, Chopard utilise les mandrins pour l’UGV «Tribos-Mini» et pour fraiser la rigidité du «Tribos-RM». (Photo: Schunk)
 
«Avant la réorganisation, nous utilisions des pinces de serrage», explique Richard Hiltbrunner. «A chaque imprécision d‘usinage, la question se posait afin de savoir si le problème venait de la broche, du porte-outil ou de l’outil». Les spécialistes du micro-usinage ont mis à l’épreuve différents porte-outils sur un nouveau centre de tournage-fraisage 508 MT de Willemin Macodel, avec une interface HSK-E 40. La technique de serrage polygonal «Tribos» de Schunk s’est avérée être le moyen de serrage le plus fiable. «Depuis que nous utilisons Tribos, la broche et le porte-outil forment un ensemble rigide, extrêmement sûr et fiable», confirme Franck Rosnowski.
 
Richard Hiltbrunner (à gauche) et Franck Rosnowski (à droite): «La précision sur la pièce à usiner et la sécurité du procédé sont possibles grâce au Tribos. Le changement d’outil est simple, rapide et sûr.» (Photo:Schunk)
 
Serrage sans maintenance ni usure
Avec une concentricité et une précision de répétabilité inférieure à 0,003 mm, mesurée à une longueur de sortie d’outil de 2,5 x D et une qualité d’équilibrage G 2.5 à 25’000 tr/min, la technique de serrage polygonal «Tribos» répond aux exigences les plus élevées. L’absence de pièce mobile le rend insensible à une usure mécanique et garantit un serrage presque sans maintenance. Des tests continus prouvent aussi, qu’après des milliers de cycles de serrage répétés, aucune fatigue du matériau n’apparaît, concentricité et couple restent également parfaits dans la durée. Le système est donc bien supérieur aux autres technologies de serrage. Les porte-outils haute précision compatibles UGV (Usinage Grande Vitesse) sont adaptés pour toutes les queues d’outils en qualité h6 et, selon le type, testés jusqu’à 205’000 tr/min.
 
Lord de la fabrication des platines, Chopard doit respecter une précision de quelques micromètres. (Photo: Chopard)
 
Par ailleurs, le changement d’outil est beaucoup plus simple, sûr et rapide avec «Tribos» qu’avec les autres systèmes. Le système de serrage polygonal fait valoir ses points forts à la manufacture Chopard dans l’usinage des petites séries en or, de l’ordre de 20 à 200 pièces, grâce à sa grande flexibilité.
Pour chaque nouveau réglage, le jeu complet d’outils de la machine est changé. Jour après jour, en moyenne 50 porte-outils doivent être rééquipés, estime Franck Rosnowski. A l’aide du banc de frettage servant au montage des porte-outils, une pression précise est appliquée sur les porte-outils de haute précision «Tribos», de sorte que l’orifice du porte-outil de forme polygonale devient cylindrique. Dans cet état, l’outil peut être facilement inséré dans le porte-outil. Étant donné que la procédure a lieu dans une limite de déformation de Rp 0,2%, il n’y a aucune déformation plastique de l’acier.
Lorsque la pression extérieure est supprimée, le diamètre intérieur revient, en raison de l’élasticité du matériau, à sa forme initiale de polygone et la contrainte résiduelle de l’acier maintient l’outil par adhérence. Puisque le mandrin de frettage ne se dilate pas en longueur pendant la procédure d’ouverture, il est garanti que les outils peuvent être réglés avec une tolérance de 0,01 mm en longueur. Ceci est un avantage par rapport au frettage thermique, car la longueur de l’outil se réduit pendant le refroidissement du porte-outil.
 
Les pièces fabriquées avec une grande précision par l’atelier CNC sont ajustées et montrées à la main par les horlogers. (Photo: Chopard)
 
Sécurité du procédé et flexibilité
Pour la fabrication des montres dotées du label de qualité très prisé «Poinçon de Genève», Chopard utilise aujourd’hui, dans ses ateliers de Genève, plus de cent porte-outils à serrage polygonal «Tribos». Ces porte-outils de haute précision sont utilisés pour l’usinage des boîtiers de montre et des prototypes en métaux rares. «Tandis que Tribos est utilisé dans nos ateliers de Fleurier surtout en raison de sa grande précision, à Genève, c’est la flexibilité, la sécurité du procédé et la qualité de la surface obtenue qui sont mises en avant», explique Franck Rosnowski.
Pour obtenir des parois très minces et des pièces parfois très complexes, l’amortissement des vibrations du «Tribos» est très intéressant, notamment pour l’usinage de l’or; en effet, l’état de surface des pièces usinées est primordial. En raison de la rigidité et de la flexibilité du procédé, le système de serrage est aussi utilisé pour l’usinage des pièces en acier. «On ne peut plus s’en passer, que ce soit dans la fabrication des prototypes ou dans le cadre de l’usinage en série, là où de grandes exigences sur la géométrie sont demandées», déclare Franck Rosnowski.
 
La L.U.C. 150 «All-in-One», ici en or rosé 18 carats, a été présenté au 150ème anniversaire de la maison Chopard. Elle est, à l’heure actuelle, la montre la plus complexe de Chopard. (Photo: Chopard)
 
Des variantes spéciales pour le fraisage et le perçage
Chopard utilise les porte-outils à serrage polygonal pour le serrage des diamètres de queue de 3, 4, 6 et 10 mm. Le plus petit diamètre de coupe est de 0,8 mm. Chopard utilise le «Tribos-RM», dédié au fraisage de précision, dans une plage élevée de vitesse de rotation allant jusqu’à 85’000 tr/min. Ce porte-outil dispose d’une rigidité radiale élevée, avec laquelle les capacités des centres d’usinage UGV peuvent être totalement exploitées. Sa force de serrage permet, avec une excellente concentricité, de grandes profondeurs d’enlèvement de copeaux. En raison de sa construction polygonale, le «Tribos-RM» absorbe les vibrations, contribuant ainsi à une plus longue durée de vie des outils et à un état de surface irréprochable. Avec les interfaces HSK-A 25, 32, 40, HSK-E 25, 32, 40, HSK-F 32, BT 30 et SK 30, le système est parfaitement adapté aux besoins des centres d’usinage.
Pour les applications de perçage, Chopard utilise le «Tribos-Mini», dédié aux travaux de très haute précision. Avec ce système, conçu pour des vitesses de rotation allant jusqu’à 205’000 tr/min, peuvent être serrées toutes les queues d’outils calibrées h6, à partir d’un diamètre de 0,3 mm. Le système existe pour les interfaces HSK-A 25, 32, 40, HSK-E 20, 25, 32, 40, HSK-F 32, BT 30 et SK 30. Pour le changement d’outil, Chopard utilise plusieurs bancs de frettage de types SVP-2D et SVP-2.
 
Le mouvement L.U.C. 05-01-L est un chef-d’œuvre de micromécanique avec 516 pièces. Les trois initiales L.U.C. sont un hommage au fondateur de la marque Louis-Ulysee Chopard et sont le symbole d’une série de mouvements extraordinaires. (Photo: Chopard)
 
Dispositif de serrage ingénieux
Pour les débutants dans la technique de serrage polygonal, les dispositifs de frettage portatifs «Tribos SVP-Mini» et «Tribos SVP-RM» sont une alternative à la fois intelligente et économique. Avec eux, la pression nécessaire pour le changement d’outils est déjà préréglée. L’utilisateur insère le porte-outil dans le dispositif de frettage, actionne la vis de serrage jusqu’en butée, avec une clé hexagonale et change l’outil. En l’espace de 20 s, la procédure complète est terminée. Au choix, les dispositifs de serrage peuvent être utilisés à la main ou directement dans la broche de la machine. Ils peuvent aussi être fixés verticalement ou horizontalement sur un établi.
La technique de serrage polygonal «Tribos» est l’un des programmes les plus complets pour le serrage d’outil de haute précision. Les porte-outils de haute précision sont fabriqués exclusivement au siège Schunk à Lauffen am Neckar en Allemagne.

Heinold Kostner
Leiter Produkt- & Portfoliomanagement Spanntechnik
Schunk GmbH & Co. KG
D-74348 Lauffen/Neckar

Représentation en Suisse:
Schunk Intec AG
Im Ifang 12
8307 Effretikon
Tél. 052 354 31 31
Fax 052-354 31 30
info@ch.schunk.com
Prodex, Bâle:
Halle 1.0, stand B22


13 Mars 2018  |  Microtechnique

Hocheffiziente Präzisionsreinigung

Piguet Frères fait partie des premières adresses pour la fabrication de composants précis de la microtechnique. Cette entreprise produit quelque 1500 composants high-tech pour un grand nombre d’applications dans la technique médicale, la métrologie et l’instrumentation. Le nettoyage de précision fiable et efficace se fait selon un procédé hybride spécialement développé à cet effet.
18 Juillet 2017  |  Microtechnique

Un nettoyage de précision hautement efficace

Piguet Frères fait partie des premières adresses pour la fabrication de composants précis de la microtechnique. Cette entreprise produit quelque 1500 composants high-tech pour un grand nombre d’applications dans la technique médicale, la métrologie et l’instrumentation. Le nettoyage de précision fiable et efficace se fait selon un procédé hybride spécialement développé à cet effet.
Polymedia Meichtry SA | Chemin de la Caroline 26 | 1213 Petit-Lancy | Genève | T: +41 22 879 88 20 | F: +41 22 879 88 25 | info@polymedia.ch