Ébavurage – Techniques et méthodes hautement efficaces
L’ébavurage est un mal nécessaire. Personne n’en a envie mais pour autant, dans la plupart des entreprises d’usinage des métaux et des matières plastiques, les collaborateurs luttent quotidiennement pour accomplir ce type de tâches. En règle générale, l’ébavurage n’est pas suffisamment pris en compte, car il ne génère pas de valeur ajoutée.
Chez gravostar technologies, ce sujet nous occupe au quotidien depuis plus de 25 ans. En 2000, nous avons commencé à mettre au point des outils pour l’ébavurage de bords non définis, intégré au processus d’usinage. Ce domaine constitue aujourd’hui l’une de nos compétences clés absolues.
La description suivante présente la manière dont se forment les bavures, les raisons pour lesquelles il est important de les éliminer, ainsi qu’un aperçu des différents procédés d’ébavurage.
Les arêtes qui se forment lors de la coulée de métaux (ferreux ou non ferreux) pendant les procédés de moulage au sable, en coquille ou sous pression se présentent en particulier sous la forme de résidus de matière qui s’échappent lors de la division du moule. Le forgeage ou l’emboutissage à chaud entraînent souvent les mêmes conséquences ou des conséquences similaires. La même problématique existe en partie dans la fabrication de pièces en plastique lors des procédés de moulage par injection et de pressage.
Des bavures se forment en particulier lors de l’usinage de pièces par enlèvement de copeaux (tournage, fraisage, perçage, sciage, etc.). Des arêtes sont également produites lors de la découpe ou de la séparation de pièces par jet d’eau, laser, découpe au plasma ou par oxycoupage. En particulier lors de la découpe au plasma ou par oxycoupage de métaux, des résidus de matériau en fusion peuvent rester accrochés aux bords.
Les arêtes non retirées présentent souvent un risque de blessures important lors de la manipulation des pièces (coupures, etc.). En outre, les pièces comportant des arêtes ne peuvent pas être traitées de manière optimale ou ne sont même pas utilisables.
Enfin, une bavure qui tombe ultérieurement peut nuire au fonctionnement des machines ou des installations, voire entraîner leur arrêt complet. Une catastrophe ultime peut en résulter : rappel de séries entières de machines ou de véhicules.
Le tableau ci-dessous présente un aperçu des méthodes les plus courantes d’ébavurage des pièces. Pour les deux premières méthodes, il existe une différence essentielle par rapport à tous les autres procédés: l’ébavurage est entièrement automatique, sans intervention manuelle. Autrement dit, chaque pièce sort de l’unité d’enlèvement des copeaux complètement ébavurée et peut être directement usinée. Cela permet d’une part d’économiser sur les frais de personnel et, d’autre part, d’augmenter la sécurité du processus.
Cette procédure convient tout particulièrement à la fabrication de pièces dans des machines à commande numérique. Dans ce contexte, l’opération d’ébavurage fait partie intégrante du processus d’usinage. Comme tous les autres outils d’usinage, les outils à ébavurer nécessaires sont stockés dans le magasin d’outils et sont changés automatiquement par le changeur d’outils.
Avantages:
Inconvénient:
Ébavurage de bords de pièce définis
L’ébavurage de pièces entièrement usinées (avec des bords clairement définis) est aujourd’hui, dans la plupart des cas, un processus bien établi et n’est normalement plus remis en question. Autrement dit, les avancées techniques actuelles permettent aux pièces d’être bien entendu ébavurées automatiquement sur la machine à commande numérique au moyen d’une fraise à chanfreiner.
Ébavurage de bords de pièce non définis
Ici, il en est tout autre: dans ce cas, les pièces correspondantes sont encore très souvent ébavurées dans le cadre d’une opération séparée. Il n’est pas rare qu’elles le soient même manuellement.
Comment et quand apparaissent les bords non définis?
Depuis un certain temps déjà, différents outils sont disponibles pour l’ébavurage des sorties d’alésage. Nous ne reviendrons par conséquent pas sur ce sujet en particulier ici.
Hormis cette exception, il n’était pas possible, jusqu’au début des années 2000, d’ébavurer des pièces aux bords non définis sur la machine à commande numérique. Du moins, pas si l’on voulait satisfaire à l’exigence selon laquelle tous les bords de la pièce doivent être ébavurés de manière uniforme malgré les différences de dimensions ou de position. La raison: tout simplement, l’absence d’outils correspondants disponibles sur le marché.
En 2007, ce manquement a été corrigé: le premier outil à ébavurer entraîné par la broche de la machine et doté d’une broche orientable, l’engraflexx EC, a été présenté en exclusivité mondiale. Il permet d’ébavurer les bords des pièces de manière uniforme, même si le contour programmé diffère du contour effectif de la pièce.
Différents modèles d’outil
De nos jours, les outils à ébavurer correspondants sont disponibles dans deux procédés d’orientation différents:
En fonction de l’application ou des exigences en matière de résultat d’ébavurage, l’une ou l’autre version est à privilégier. Dans différentes applications, les deux versions offrent à peu près les mêmes résultats.
Principe de fonctionnement
Lors de la marche à vide, la broche d’outil mobile est maintenue à chaque fois dans la position initiale définie par un groupe de ressorts:
En règle générale, les outils de fraisage proprement dits sont des points de fraisage en carbure monobloc, comme celles utilisées pour l’ébavurage dans les meuleuses pneumatiques portatives. Du fait du palier de broche flexible et précontraint par ressort, celui-ci est tout simplement repoussé par la pointe de fraisage lors du passage de zones de pièces de dimensions différentes. Comme la pointe de fraisage exerce toujours la même force contre le bord de la pièce, celle-ci est automatiquement ébavurée partout de manière uniforme.
Le processus peut être comparé à la procédure suivie lorsque le collaborateur ébavure manuellement la pièce à l’aide d’une meuleuse pneumatique. Seulement, cette étape est automatisée dans la machine à commande numérique.
Simplicité de programmation
La programmation du contour d’ébavurage est assez simple: la première étape consiste à programmer le contour théorique de la pièce. Au moyen de la compensation de rayon, l’entrée du diamètre de la fraise est réduite sur la commande de la machine jusqu’à ce que la broche soit légèrement repoussée par la pointe de fraisage à chaque endroit du contour de la pièce à usiner parcouru (selon le modèle d’outil, dans le sens latéral ou axial, voir ci-dessus).
Il s’agit d’une alternative, utilisée elle aussi plus souvent sur les machines à commande numérique. Par rapport à l’ébavurage par fraisage, les différences sont les suivantes.
Pour l’ébavurage par brossage sur des machines à commande numérique, il est recommandé d’utiliser des brosses en acier qui sont judicieusement fixées dans un support à ressort réglable.
Avantage de la brosse en acier:
Avantage du logement à ressort réglable:
Ces procédés consistent en une amélioration de la surface qui s’appuie sur le procédé classique. La plupart du temps, ces processus ont lieu dans des machines ou installations conçues spécialement à cet effet.
Toutefois, avec l’outillage adéquat (broches montées sur ressorts), les travaux de ce type peuvent également être réalisés avec des machines à commande numérique. Il est notamment possible d’envisager la finition de moules et d’outils, le polissage d’aubes de turbines, etc.
Si des matières abrasives sont utilisées, comme pour l’ébavurage, il faut tenir compte de l’encrassement de la machine et du lubrifiant réfrigérant.
Remarque : il est absolument étonnant de constater l’amélioration de la surface que l’on peut déjà obtenir en utilisant de simples brosses en acier fixées dans un porte-outil à ressort.
Dans ce processus, l’ébavurage a lieu dans le cadre d’une opération séparée en aval, indépendamment de la fabrication ou de l’usinage des pièces. Il a lieu dans des installations ou machines d’ébavurage conçues spécialement, qui sont souvent installées dans des zones d’ébavurage aménagées séparément à cet effet.
Avantages:
Inconvénients:
Dans le cas de la tribofinition, les pièces à usiner sont placées en vrac dans un réservoir avec des corps abrasifs (appelés copeaux) et généralement un additif dans une solution aqueuse. Le mouvement oscillant ou rotatif du réservoir permet aux corps abrasifs d’arrondir ou d’ébavurer les bords de la pièce.
Ainsi, aucun ébavurage défini n’a lieu lors de la tribofinition, mais toutes les surfaces de la pièce en contact avec les corps abrasifs sont poncées de manière minimale et les bords sont arrondis. Le choix des corps abrasifs et des additifs, ainsi que la durée de fonctionnement de l’installation, permettent de faire varier presque à volonté la capacité d’enlèvement et donc l’intensité de l’ébavurage.
Ce procédé, également appelé ébavurage par explosion, s’effectue en plaçant les pièces dans une chambre de combustion fermée. Un mélange de gaz et d’oxygène est ensuite introduit dans la chambre de combustion et allumé. La combustion explosive produit une chaleur énorme (jusqu’à 3’000°C), mais qui ne dure qu’extrêmement peu de temps. Les fines arêtes saillantes fondent ainsi, tandis que les pièces complètes ne sont que modérément chauffées à env. 60-160 C.
Ce procédé est utilisé en particulier pour les pièces à arêtes internes, où un ébavurage mécanique est exclu du fait de leur inaccessibilité.
Lors de l’ébavurage au jet d’eau ou à haute pression, un jet d’eau de plusieurs centaines de bar est dirigé sur la zone à traiter, ce qui permet de séparer les arêtes saillantes.
Ce procédé convient tout particulièrement aux pièces difficiles d’accès.
Ce procédé d’ébavurage électrolytique permet un enlèvement de matière ciblé par dissolution anodique du matériau.
Il est particulièrement intéressant lorsque les transitions entre les alésages doivent être arrondies de manière ciblée, par exemple sur les unités de distribution pour les installations hydrauliques, etc.
Le processus d’ébavurage proprement dit est généralement réalisé au moyen d’un outil à ébavurer par fraisage, brossage ou meulage. Une installation d’ébavurage robotisée peut en principe être construite selon les deux modèles suivants:
Une pièce peut passer par plusieurs postes d’ébavurage différents au cours du même processus d’ébavurage.
Le robot peut être utilisé simultanément pour la manipulation des pièces. Autrement dit, il peut simultanément effectuer des tâches de chargement et de déchargement sur des machines de production ou prélever les pièces d’un magasin et les déposer ensuite de manière définie.
Avantages:
Inconvénients:
Différentes unités d’ébavurage ou outils sont utilisés en fonction de la tâche d’ébavurage à réaliser. Ceux-ci peuvent être fixés au robot, comme nous l’avons décrit plus haut, ou montés de manière fixe sur l’installation ou au sol.
Voici quelques unités ou d’outils d’ébavurage standard pour les systèmes robotisés:
Si différentes tâches d’ébavurage doivent être réalisées sur de grandes pièces avec différentes broches ou unités, il est possible d’équiper le robot d’une unité de changement d’outil. Celle-ci permet au robot d’aller chercher lui-même l’unité nécessaire dans le magasin d’outils et de la déposer après utilisation.
Broche d’outil orientable
Une particularité réside dans le fait qu’il existe souvent des écarts plus ou moins importants entre l’outil à ébavurer et les bords de la pièce à ébavurer. Plusieurs raisons à cela:
Pour les tâches d’ébavurage réalisées au moyen de robots, on utilise par conséquent généralement des outils à ébavurer à broches orientables.
Il s’agit souvent d’unités complètes à broche d’entraînement intégrée, qui sont montées de manière flexible dans un boîtier. Jusqu’à présent, ces unités de broches étaient exclusivement proposées avec une broche à air comprimé intégrée. Depuis quelques années, les unités de broches orientables sont également disponibles avec une électrobroche (en règle générale, une broche à haute fréquence). Les électrobroches présentent un bilan nettement meilleur que les broches à air comprimé, notamment en ce qui concerne les frais courants (consommation d’énergie et frais de maintenance) (voir le tableau suivant).
Comparaison : électrobroche – broche à air comprimé
Pointes de fraisage et outils abrasifs
En tant qu’outils à ébavurer, on utilise souvent des pointes de fraisage en carbure monobloc ou des outils abrasifs de différentes tailles et formes. En particulier en cas d’utilisation dans des broches d’ébavurage flexibles, le résultat de l’ébavurage dépend essentiellement du choix de l’outil à ébavurer adapté.
Il est donc important de collaborer avec des fournisseurs qui, outre les broches d’ébavurage, proposent également les outils qui conviennent. Bien entendu, leurs services comprennent aussi l’assistance technique correspondante. Autrement dit, le fournisseur optimal ne se contente pas de vendre des outils : il propose à ses clients une solution complète.
Brosses d’ébavurage
Sur le marché, il existe une multitude de brosses d’ébavurage. Il existe en outre de nombreux spécialistes qui proposent des brosses spéciales fabriquées sur mesure pour les clients. Toutes ont leur raison d’exister, car les exigences imposées aux brosses d’ébavurage sont très variées.
Une mesure relativement simple permet toutefois de simplifier considérablement la complexité des brosses d’ébavurage: en serrant la brosse non pas de manière rigide, mais dans un porte-outil à ressort. Si celui-ci dispose en plus d’une force de précontrainte de ressort réglable, elle permet d’obtenir des résultats d’ébavurage souvent incomparables avec une brosse standard. La raison: l’effet du ressort ne doit plus être repris par la brosse, mais est réglé au cas par cas sur le porte-outil à la mesure souhaitée. Parallèlement, la compensation d’usure est assurée et la pression de précontrainte est toujours la même, indépendamment de l’usure de la brosse d’ébavurage. La sécurité des processus de l’ensemble de l’installation s’en trouve considérablement améliorée.
Ces procédés consistent en une amélioration de la surface. Très souvent, ces processus ont lieu dans des machines ou installations conçues spécialement à cet effet.
Toutefois, avec l’outillage adéquat (broches montées sur ressorts), les travaux de ce type peuvent également être réalisés avec des robots. Il est notamment possible d’envisager la finition de moules et d’outils, le polissage d’aubes de turbines, etc.
Ce procédé est encore très répandu de nos jours. Selon le matériau, la forme de la pièce, le type et l’épaisseur de l’arête, etc., les procédés d’ébavurage mécanique les plus divers sont utilisés.
Les exigences à respecter pour garantir un ébavurage manuel de haute qualité sont souvent sous-estimées. D’autant plus qu’il s’agit d’un travail laborieux, bruyant et salissant, et qui exige une grande concentration et beaucoup d’habileté.
Associés à l’usinage de pièces par enlèvement de copeaux, les petits travaux d’ébavurage manuel sont souvent effectués par l’opérateur de la machine directement à côté de celle-ci. En cas d’usinages plus longs ou concernant des contours plus complexes, l’opération s’effectue généralement dans des services d’ébavurage séparés.
Avantages:
Inconvénients:
Avant tout, il convient de se poser la question suivante: quelle est la particularité de ces outils à ébavurer et quels sont leurs avantages? L’originalité réside dans la broche d’ébavurage mobile, qui est montée de manière flexible dans le sens radial ou axial en fonction du modèle d’outil. Avantage qui en résulte: Les différences de dimensions et de position des bords à ébavurer sont automatiquement compensées, ce qui permet d’ébavurer toujours uniformément le contour complet de la pièce. Cette caractéristique est particulièrement précieuse pour l’ébavurage de pièces moulées réusinées, etc.
Dans votre entreprise, arrive-t-il que des pièces coulées, pressées ou oxycoupées soient ébavurées manuellement après l’usinage par enlèvement de copeaux?
L’utilisation des outils à ébavurer engraflexx permet également d’ébavurer automatiquement les bords non définis de ces pièces directement sur la machine à commande numérique. Dans les grandes lignes, la procédure est la même que pour l’ébavurage conventionnel de bords définis au moyen d’une fraise d’ébavurage. Autrement dit, les pièces sortent de la machine déjà ébavurées.
Même le collaborateur le plus fiable est susceptible de commettre une erreur de temps à autre. En matière d’ébavurage, cela signifie que les pièces ne sont pas impeccables, voire qu’elles ne sont pas ébavurées du tout. Il arrive même que certaines pièces doivent être jetées ou réusinées en raison d’un ébavurage peu soigneux (par exemple, si des surfaces d’étanchéité ont été endommagées). Toutes ces sources d’erreur sont éliminées avec un processus d’ébavurage automatisé.
L’ébavurage manuel s’effectue dans la plupart des cas au moyen de meuleuses à main, etc. placées à côté de la machine d’enlèvement de copeaux. Les collaborateurs sont ainsi exposés à des nuisances supplémentaires dispensables dues au bruit et à l’encrassement. Par ailleurs, il existe un risque permanent de blessure par glissement de l’outil à ébavurer ou par projection de copeaux.
Du fait de travaux supplémentaires, tels que la préparation des pièces, le chargement et le déchargement de la machine, le contrôle des pièces, etc., les collaborateurs de la production sont soumis à une pression accrue. Celle-ci augmente si plusieurs machines sont utilisées et il arrive qu’une machine ne puisse pas continuer à fonctionner par manque de personnel, parce que les pièces à usiner n’ont pas encore été montées.
Et surtout, il n’est plus d’actualité de nos jours d’effectuer manuellement des tâches répétitives qui peuvent être automatisées, tant pour des raisons de compétitivité que pour exploiter de manière optimale le potentiel des collaborateurs et leur motivation.
Grâce à nos plus de 25 ans d’expérience, nous avons acquis un statut d’expert dans le secteur de l’ébavurage. Notre compétence principale concerne le domaine des procédés d’ébavurage mécanique qui sont directement intégrés au processus d’usinage sur la machine à commande numérique ou sont réalisés juste après au moyen d’un robot.
En partageant cette expérience, nous souhaitons aider les utilisateurs intéressés à optimiser durablement leur processus d’ébavurage. Conséquences : Économie de coûts de fabrication et augmentation de la sécurité des processus de l’ensemble de la production.
PS: lors de nos entretiens de conseil, nous nous concentrons toujours sur la problématique du client et non sur nos solutions d’outillage. Concrètement: si une problématique peut être résolue de manière plus optimale avec un autre procédé, nous vous le ferons savoir même si cela nous contraint à renoncer à vous vendre nos outils. Cette approche s’inscrit dans la philosophie de notre entreprise qui privilégie une collaboration durable fondée sur la confiance par rapport à un gain à court terme. En outre, notre statut d’expert nous y oblige.
Mit Gravostar Kontakt aufnehmen