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Machine 5 axes pour la production de pièces de moteurs aéronautiques

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Silcoms, fournisseur britannique spécialisé dans l'industrie aérospatiale de composants et assemblages de segments de moteurs aéronautiques en alliages de nickel, titane, acier inoxydable et aluminium, y compris les joints, carénages, segments et carters, a obtenu un contrat supplémentaire en 2018 pour fournir un joint de ventilateur rotatif complexe pour un vaste programme de moteurs civils pour avions.

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L'usine de Silcoms à Bolton avait besoin de capacités supplémentaires pour faire face à l'augmentation de la charge de travail. Lors de la recherche et de l'installation du nouvel équipement, le directeur général Jim Hill a profité de l'occasion pour mettre au point un nouveau procédé permettant d'accélérer la production des pièces rotatives en titane tout en maintenant les tolérances serrées requises.

La nouvelle méthode de fabrication repose sur l'utilisation d'un centre d'usinage 5 axes Hermle C 50 UMT de construction allemande équipé d'une table de couple pour effectuer des opérations de tournage en cycle. La machine, fournie par Kingsbury, le seul agent de vente et de service au Royaume-Uni, en Irlande et au Moyen-Orient, effectue désormais trois opérations en deux montages qui nécessitaient auparavant cinq opérations sur trois machines différentes. Le temps de passage d'un étage à l'autre est considérablement réduit et le risque d'erreur de tolérance cumulée est minime grâce à la réduction du nombre d'installations.

Usiné à partir d'un forgeage en titane, le joint de ventilateur de 1.015mm de diamètre doit être tourné jusqu'à une épaisseur de paroi finale de 3mm. Il est crucial de contrôler la précision dimensionnelle ainsi que d'éviter les distorsions.

Après un certain nombre d'étapes d'usinage préparatoires, le centre de fraisage-tournage Hermle réalise les cinq opérations suivantes en deux montages sur 20 heures. Le tournage semi-fini et le tournage de finition ont été comprimés en une seule opération de chaque côté. Lors du deuxième serrage sur le Hermle, les éléments tournés et fraisés sont terminés. Ces cycles prismatiques étaient auparavant réalisés sur un autre centre d'usinage 5 axes sur site. Les caractéristiques dimensionnelles critiques sont maintenues à ± 20µm sur tout le diamètre de la pièce.

Les opérations de post-traitement restent les mêmes, à savoir le test d'équilibrage et l'usinage pour corriger tout déséquilibre, le traitement de surface et le tournage final pour restaurer la surface de l'étanchéité.

"Consolider le tournage et le fraisage sur une seule machine présente des avantages significatifs pour nous ", commente Hill. "Outre une réduction de la manipulation des composants et une amélioration de la précision, cela réduit le délai de transformation d'une pièce forgée en titane en un joint fini et réduit le nombre total d'outils dont nous avons besoin.

"Nous voulions donc nous assurer que la table de couple de la C 50 UMT était à la hauteur de la tâche, en gardant à l'esprit que le titane est un matériau difficile à couper. Une démonstration à l'usine Hermle de Gosheim nous a convaincus que la machine était idéale pour cette tâche, à laquelle s'ajoute une excellente réputation de qualité, de fiabilité et de service, comme le fait l'agent britannique Kingsbury."

Il a également indiqué qu'il est possible d'optimiser les conditions de tournage en utilisant pleinement la capacité 5 axes du Hermle. Comme les pièces aérospatiales sont conçues avec des caractéristiques de plus en plus complexes, cette capacité et cette polyvalence sont d'une importance stratégique.

La spécification du Hermle C 50 UMT comprend une broche de 12 000 tr/min/56 kW/356 Nm, une large plage de pivotement du tourillon de +100°/-130°, une table de couple de 500 tr/min, des courses des axes de 1 000 x 1 100 x 750 mm et une accélération de 6 m/s2 dans chaque axe à 60 m/min en avance rapide en X et Y, 55 m/min en Z. La mesure absolue des différentes positions des axes est renvoyée à la commande Siemens Sinumerik 840D.

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