Nettoyage fin par ultrasons d'outils de coupe en carbure et en acier rapide

Un processus de nettoyage pour une adhérence optimale du revêtement

Dans le domaine de l'usinage, la tendance est à l'augmentation des vitesses, de la précision et de la durée de vie des outils. Le GROUPE KOMET répond à ces exigences en développant des outils innovants, notamment pour les plaquettes amovibles, les forets et les revêtements qui leur sont associés. Un procédé de nettoyage spécial mis au point par la société suisse UCM AG permet d'optimiser l'adhérence des revêtements.

Fondé en 1918, le groupe KOMET est un fournisseur de premier plan d'outils de haute précision et un expert en technologie et en innovation reconnu au niveau international. Le groupe, dont le siège se trouve à Besigheim (Allemagne), ne se considère pas seulement comme un fabricant d'outils, mais comme un partenaire créatif couvrant l'ensemble de la chaîne du processus d'usinage. Ses compétences clés résident dans le développement, la fabrication et la vente de solutions axées sur le client et de services tournés vers l'avenir, répondant à la demande mondiale des entreprises des secteurs de l'automobile et de l'aéronautique, de la construction mécanique, de la construction navale et de l'équipement agricole, ainsi que du secteur des technologies de l'énergie. Le groupe KOMET répond à leurs besoins avec l'aide de 22 filiales et de 50 agences dans le monde entier.

Le nettoyage - un facteur déterminant pour la qualité du revêtement

La rentabilité, la productivité, la précision et la durabilité des machines-outils sont des critères clés dans le travail de développement de KOMET. Pour atteindre de telles performances, l'entreprise s'appuie sur des technologies de production avancées. D'autre part, elle utilise de nouveaux alliages et matériaux ainsi que des revêtements appliqués par les procédés PVD et CVD.  Pour une adhérence optimale de la couche de revêtement, les pièces sont soumises à un nettoyage aqueux avant l'application du revêtement. Il s'agit d'éliminer sans résidus les contaminants issus des processus d'usinage antérieurs, tels que les huiles, les émulsions, les pâtes de polissage, les copeaux et les particules abrasives. Un système de nettoyage répondant à ces critères était en place dans le centre de produits Cutting Materials de l'entreprise, où il traitait des plaquettes indexables et des pièces à symétrie de rotation telles que des outils de perçage, d'alésage et de tournage ID en carbure et en aciers rapides.  Cependant, ce système commençait à prendre de l'âge et était sujet à des pannes. Il a donc été remplacé en 2012.

Il ne s'agit pas seulement d'un équipement, mais d'un processus complet

"Lorsque nous avons fait notre choix, il était important pour nous que le vendeur connaisse bien la tâche de nettoyage des outils de coupe. En outre, nous ne voulions pas seulement un équipement, mais un processus de nettoyage complet. Les produits chimiques de nettoyage devaient de préférence être disponibles auprès de notre fournisseur habituel, et le système devait être équipé de manière appropriée ou les paramètres du processus ajustés en conséquence", rapporte Timo Maier, responsable de l'affûtage de la production au centre de produits des matériaux de coupe du groupe KOMET, qui a supervisé le projet d'acquisition du "nouveau système de nettoyage".

Lors de la phase d'appel d'offres, cinq fabricants d'équipements ont été impliqués et des essais de nettoyage ont été menés chez deux d'entre eux. Le cahier des charges exigeait un niveau de propreté des pièces "prêtes à être revêtues". En outre, il ne devait pas y avoir de corrosion des pièces en acier rapide, ni de lixiviation du cobalt des outils en carbure au cours du processus de nettoyage.

L'offre gagnante a été présentée par UCM AG (Suisse), une société du groupe SBS Ecoclean. Ce qui nous a convaincus à propos d'UCM, d'une part, c'est la façon dont leur processus a été conçu en coopération avec notre fournisseur de produits chimiques existant. D'autre part, nous avons apprécié leur ingénierie mécanique de haut niveau et la qualité de leur travail", explique Timo Maier pour justifier la décision de son entreprise.

Nettoyage "au besoin" et prolongation de la durée de vie du bain

Le système de nettoyage conçu par UCM comprend sept cuves d'immersion. Deux d'entre elles sont utilisées pour le nettoyage avec un fluide alcalin et acide, respectivement, une est destinée à la conservation des pièces en acier rapide et les quatre autres sont dédiées aux opérations de rinçage. Lors du dernier rinçage, de l'eau déminéralisée est utilisée pour obtenir des surfaces de pièces inoxydables. Les deux cuves de nettoyage et la cuve de conservation sont équipées d'unités à ultrasons à débit variable pour s'adapter aux caractéristiques spécifiques des pièces. Chaque station de nettoyage est équipée d'un séparateur d'huile qui permet d'éliminer immédiatement les contaminants de type film du liquide de nettoyage, ce qui prolonge la durée de vie du bain. Cela permet de prolonger la durée de vie des bains", ajoute Marius Knoll, responsable du service de production, de revêtement et d'essai du groupe KOMET, qui gère actuellement le système de nettoyage. Les particules sont éliminées par des filtres à cartouche.

Une autre caractéristique contribuant aux bonnes performances de nettoyage et à la longue durée de vie des bains est le système de débordement sur quatre côtés mis au point par UCM, qui est utilisé dans toutes les stations. Dans chaque cuve, le liquide de nettoyage ou de rinçage est introduit par le bas, se déplace vers le haut et s'écoule ensuite sur le bord de tous les côtés. Les corps étrangers et les particules délogés du produit sont ainsi évacués sans délai de la cuve. Cela évite une nouvelle contamination lorsque les pièces sont retirées du bain et empêche la formation de poches de saleté dans les cuves. En même temps, une action de nettoyage uniforme et intense est ainsi assurée. Les pièces sont séchées à l'air chaud.

Fonctionnement entièrement automatique - pour un rendement élevé

Les plaquettes indexables et les outils d'alésage sont placés dans des porte-pièces pour le cycle de nettoyage. Les porte-pièces du client sont placés dans les racks de la machine qui circulent en continu sur un convoyeur. Ils restent donc dans le système pendant le chargement et le déchargement des porte-pièces et sont prélevés par l'unité de transfert à des positions définies. Chaque charge possède sa propre carte perforée qui détermine le programme de nettoyage spécifique à la pièce. En vue d'une future sélection automatique des programmes, UCM a préparé le système de manière à permettre l'utilisation de puces RFID. L'intégration de la fonctionnalité RFID n'est pas encore nécessaire car nous nous contentons actuellement de deux programmes de nettoyage", explique Timo Maier. Dans sa version standard, le système est capable de stocker 16 programmes.

Pour répondre aux besoins de cadences élevées, le système est équipé de deux unités de transfert. La première déplace la charge vers le centre de la ligne, puis revient pour la charge suivante, tandis que la seconde unité de transfert gère le flux de pièces à travers le séchoir et au-delà. Nous utilisons ce système depuis environ deux ans et sommes très satisfaits du résultat du nettoyage. En outre, le processus est devenu plus rentable, notamment grâce à son taux de disponibilité élevé de plus de 99 %", résume Marius Knoll à propos de l'expérience de son entreprise.

Auteur : Doris Schulz