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May 19, 2023

L'attrait massif de la finition vibratoire

La finition vibratoire, ou de masse, est souvent considérée comme le secondaire "bâtard"

La finition par vibration, ou masse, est souvent considérée comme une opération secondaire "bâtarde", a déclaré Ken Raby, vice-président et directeur général de Walther Trowal LLC à Byron Center, Michigan.

"C'est ce que nous sommes", a-t-il déclaré. "Nous sommes dans les cabines du fond, dans le coin, dans le noir où les pièces vont se faire ébavurer, mais personne ne veut retourner y travailler."

Raby a déclaré que de nombreux fabricants de pièces usinées externalisent la finition de masse - non seulement pour l'ébavurage, mais aussi pour la finition et le polissage de surface, le nettoyage, l'arrondissage des bords, le décalaminage et le décapage - parce que les entreprises ne veulent pas gérer les eaux usées que le processus génère ou le besoins en main-d'oeuvre. Néanmoins, lorsque les applications sont appropriées pour ébavurer des pièces usinées dans un bac ou un bol vibrant et que les équipements et consommables de finition sont bien adaptés aux types de pièces et aux volumes produits, la finition de masse apporte une valeur ajoutée significative.

"Si (les magasins) envisagent un processus plus cohérent et apportent de la valeur à l'opération de finition, ce sont les bons (magasins) pour investir dans une opération de finition", a déclaré Bernie Kerschbaum, PDG de Rosler Metal Finishing, basé à Battle Creek, dans le Michigan. États-Unis LLC. "S'ils voient la finition de masse comme un mal nécessaire parce que quelqu'un l'a mis dans une impression, alors ils pourraient laisser un atelier de travail s'en occuper."

Économiser du travail

Même avec un nombre record de chômeurs à cause de la pandémie, les fabricants continuent de lutter pour attirer des travailleurs.

"Nous essayons constamment de trouver des moyens d'augmenter l'automatisation", a déclaré Cole Mathisen, directeur des ventes et du marketing chez Mass Finishing Inc. à Howard Lake, Minnesota. "C'est une grande chose."

Les pièces sont ébavurées dans une machine de finition vibrante. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Walther Trowal

Les équipementiers cherchent également à retenir la main-d'œuvre déjà en place en améliorant les conditions de travail grâce à la réduction du stress.

"L'accent principal pour de nombreuses entreprises est l'ergonomie", a déclaré Mathisen, "en veillant à ce que les travailleurs n'aient pas à faire beaucoup de levage et de flexion."

Kerschbaum a convenu que Rosler Metal Finishing USA constate une forte demande d'équipements d'automatisation pour les opérations de finition. L'automatisation convient aux bols et cuves vibrants, a-t-il noté, mais elle est plus difficile que l'automatisation des équipements de finition par traînée dans lesquels les pièces sont fixées.

Il a ajouté qu'un autre type d'équipement de finition relativement facile à automatiser est celui des machines à disque à haute énergie. Lorsqu'elles sont automatisées, un opérateur apporte simplement un bac de pièces non finies à une station de chargement et retire un bac plein de pièces finies et séchées de la machine.

Même sans automatisation, les machines de finition vibrantes réduisent la quantité de travail nécessaire pour ébavurer et autrement finir les pièces à la main. Raby a déclaré que Walther Trowal avait un client au Mexique qui employait 90 travailleurs pour finir manuellement les pièces en plastique avant d'acheter plusieurs équipements de finition de masse.

"Là, le retour sur investissement a été énorme", a-t-il déclaré. "Toutes nos machines sont plus ou moins vendues sur remboursement."

Raby a déclaré que le retour sur investissement des machines de finition est généralement inférieur à un an.

En plus de réduire le nombre de travailleurs nécessaires pour ébavurer les pièces, la finition de masse réduit considérablement le taux de rebut.

"Il est difficile de trouver les gars du seau à lunch, pour ainsi dire, qui sont prêts à pointer à 8 heures et à travailler jusqu'à 5 heures et à faire en sorte que chaque partie de la première partie à la partie 500 soit identique", a déclaré Mathisen. "Il est intéressant d'avoir une sorte de processus mains libres où ces pièces sont prises en charge par l'équipement."

Il a déclaré qu'un finisseur de baril centrifuge à haute énergie est une option d'équipement qui offre des avantages, tels qu'un fonctionnement silencieux.

"Il n'y a pas de vibration", a déclaré Mathisen à propos des équipements à haute énergie. "Tout est force centrifuge, presque comme une grande roue."

Il a déclaré que l'équipement non vibrant est efficace pour ébavurer les matériaux durcis, éliminant parfois les bavures en une heure qu'un bac vibrant n'a pas pu éliminer.

"C'est une énergie extrêmement élevée", a déclaré Mathisen, "et les forces G impliquées sont supérieures à 12 G contre 1,5 G que vous voyez dans l'équipement vibratoire."

Il a déclaré que les gobelets centrifuges sont également capables de conférer une finition de surface plus fine que les gobelets vibrants.

Choix de médias

Lors de l'ébavurage et de la finition de pièces dans une machine vibrante, les utilisateurs finaux ont le choix entre deux matériaux de base : la céramique et le plastique. Kerschbaum a déclaré que la céramique est plus économique par heure de fonctionnement et disponible dans une plus large gamme de formes et de tailles, ainsi que adaptée à la finition de métaux relativement durs, tels que l'acier au carbone et l'acier inoxydable.

D'autre part, les supports en plastique, qui sont moulés selon une taille et une forme spécifiques, ont une densité inférieure à celle des supports en céramique et sont généralement utilisés pour la finition de l'aluminium et d'autres pièces non ferreuses. Mais Raby a déclaré que les pièces en métal ferreux fritté peuvent être quelque peu délicates et doivent être traitées comme des pièces non ferreuses.

Une machine à disque est présentée fonctionnant avec un support en plastique. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Rosler Metal Finishing USA

Selon Walther Trowal, l'ébavurage sous pression ou le brunissage à la bille peut également être effectué dans de petits vibrateurs à auge avec un support en acier.

Kerschbaum a déclaré que l'écaillage est un problème avec les supports en céramique, il est donc plus susceptible de provoquer un impact, en particulier dans des caractéristiques partielles telles que les trous borgnes.

"Ce n'est pas un problème pour 95% des pièces", a-t-il déclaré. "Pour les parties où il y a un problème, un support en plastique serait l'alternative."

Mathisen a déclaré que les supports en céramique et en plastique contiennent un matériau abrasif qui est cuit ou mélangé en un seul morceau.

"Le plastique donne une finition de surface un peu meilleure sur les pièces non ferreuses", a-t-il déclaré.

En plus de l'ébavurage avec un média à faible densité, les pièces délicates nécessitent un rapport média/pièce plus élevé que les pièces robustes. Kerschbaum a expliqué qu'un rapport 3-1 entre les médias et les pièces est un bon point de départ pour les pièces délicates, tandis qu'un rapport 1-1 est approprié pour les pièces forgées brutes et d'autres pièces qui ne sont pas si délicates. Pour les pièces très délicates, telles que celles en laiton avec des surfaces d'appui, le rapport peut devoir être augmenté à 10-1.

Mathisen a déclaré que lorsqu'on cherchait à éliminer entièrement les dommages pièce sur pièce, des chambres sur des culbuteurs centrifuges à haute énergie, par exemple, peuvent être créées pour des pièces individuelles.

"Ils ont leur propre petite section et n'endommagent pas les autres parties", a-t-il déclaré. "Vous pouvez diviser les bacs, mais pas autant ni avec autant de facilité que vous le pouvez avec nos gobelets à baril."

D'un autre côté, Mathisen a déclaré que certaines pièces de faible valeur, telles que les attaches et les goupilles, sont essentiellement exécutées pièce sur pièce.

"L'équipement fait simplement vibrer les pièces les unes contre les autres", a-t-il déclaré, "et elles s'ébavurent."

Machine propre

Un composé, ou savon, est également nécessaire lors de la finition en masse des pièces. Les réglementations varient en fonction de l'emplacement d'une installation, mais les effluents ne peuvent généralement pas être déversés dans un égout ou déposés dans une fosse septique.

"L'élimination des eaux usées est quelque chose que j'évoque toujours parce que je ne veux pas être impliqué dans un procès si un client ne s'en occupe pas correctement", a déclaré Raby. "J'ai eu des problèmes en essayant de faire recirculer les eaux usées d'une application de finition de masse dans le passé avant de rejoindre Walther Trowal, et cela n'a pas fonctionné."

Son entreprise propose un système de recirculation des eaux usées pour les applications de finition vibratoire qui fait recirculer l'eau pendant environ quatre mois avant qu'il ne soit nécessaire de l'éliminer correctement. Le système peut être installé sur un nouvel équipement ou adapté à des finisseurs existants de Walther Trowal ou d'autres fabricants.

"Un client consommait 330 gallons (1 249 L) de savon par mois", a déclaré Raby. "Nous avons installé une centrifugeuse pour eaux usées et ils ont commencé à utiliser 30 gallons (114 L) de savon par mois parce qu'ils ont pu le récupérer et le réutiliser."

La chimie accélérée, qui est essentiellement un type d'acide, est disponible pour augmenter la vitesse de finition. Mathisen a déclaré que la chimie accélérée adoucit les surfaces des pièces pendant que le média frotte contre elles. Il a noté que Mass Finishing ne recommande pas la chimie pour les gobelets à baril parce que le processus peut être si agressif que la vitesse de traitement n'est pas un problème et qu'il est dangereux d'avoir la chimie à l'intérieur d'une chambre fermée.

Tommy Mathisen, co-fondateur et directeur de la technologie chez Mass Finishing, exploite une machine de culbutage à baril centrifuge personnalisée de 600 L (159 gal.), qui comprend quatre barils avec des chambres mesurant 1 575 mm de long × 305 mm de large (62 "× 12 "). Image reproduite avec l'aimable autorisation de Mass Finishing

"C'est un processus que vous devez composer, et cela demande beaucoup de tests", a-t-il déclaré. "Si vous avez des pièces à volume élevé et de faible valeur que vous essayez simplement de faire rapidement, cela peut être attrayant."

Kerschbaum a convenu qu'il y a une justification pour une chimie accélérée, comme lorsqu'un haut niveau de polissage est spécifié ou lors de la finition de dents d'engrenage difficiles d'accès, mais ces applications sont l'exception plutôt que la règle.

"Lorsque vous avez accéléré la chimie", a-t-il déclaré, "vous avez beaucoup plus de soucis concernant l'élimination des déchets qu'avec ce que nous appelons un processus de finition de masse neutre, surtout si vous pouvez le faire fonctionner dans un système de recyclage. Si nous pouvons faire un processus neutre , nous allons."

Lors de la mise au point d'un processus de finition de masse, Kerschbaum a déclaré qu'il existait jusqu'à 15 paramètres différents. Il recommande de contacter des experts en finition pour recueillir des informations supplémentaires afin de développer le processus le plus efficace et le plus rentable.

Une façon possible de réduire les coûts consiste à déplacer le travail d'une opération d'usinage CNC de grande valeur vers une opération de finition de masse à moindre coût.

« Peuvent-ils exécuter une alimentation plus rapide sur leur machine CNC parce que la bavure se détache toujours en une demi-heure dans l'équipement de finition de masse ? dit Kerschbaum.

Le coût d'une machine CNC décente pourrait commencer à 200 000 $ sans limite en vue.

"La finition de masse, à moins que vous n'alliez à fond l'automatisation, vous parlez de prix de 20 000 à 200 000 dollars", a déclaré Kerschbaum. "Si vous concevez bien cela, vous disposerez d'un processus à très forte valeur ajoutée qui vous aidera à gagner de l'argent."

Bien que le retour sur investissement d'une machine de finition de masse puisse être assez rapide, la finition de masse est un investissement à long terme. Avec quelques modifications simples, telles que le changement de support et de composé, il a déclaré qu'un utilisateur final peut continuer à utiliser l'équipement lorsque des pièces changent.

De plus, un entretien régulier, tel que le remplacement des roulements, des arbres et des moteurs, peut maintenir l'équipement en bon état de marche pendant longtemps. En plus de vendre des machines et des consommables, Rosler Metal Finishing USA regarnit et reconstruit l'équipement.

"Nous avons récemment fabriqué une machine qui avait environ 50 ans", a déclaré Kerschbaum. "Les machines durent."

Pour plus d'informations sur la finition de masse vibratoire, visionnez une présentation vidéo de Walther Trowal sur www.ctemag.com en scannant le code QR avec votre smartphone ou en saisissant cette URL sur votre navigateur Web :cteplus.delivr.com/2wt6z

Comme d'autres fabricants de pièces, les producteurs d'outils de coupe cherchent à augmenter la productivité tout en améliorant la qualité des pièces. Parfois, cependant, ce principe existentiel de rentabilité est bloqué par des contraintes de processus technologiques.

Un outilleur européen devait surmonter ces limites lors de la fabrication de plaquettes en carbure. Les fabricants d'outils rejettent généralement environ 20 % à 30 % de chaque lot d'inserts en raison de l'écaillage lors de l'arrondissage des bords à l'aide de la finition de masse vibratoire - une situation économiquement inacceptable.

Traditionnellement, deux machines de finition de masse vibratoires différentes sont utilisées : une qui fonctionne à une amplitude plus faible et à un régime plus élevé et une qui fonctionne à une amplitude plus élevée et à un régime plus bas, a déclaré Ken Raby, vice-président et directeur général de Walther Trowal LLC. Une alternative consiste à n'utiliser qu'une seule machine et à modifier les poids et les paramètres pour modifier l'amplitude et le régime, mais c'est un processus long et difficile.

"Juste en les transférant d'un bol à un autre", a-t-il déclaré, "vous pourriez potentiellement endommager les inserts en carbure".

Le fabricant d'inserts a travaillé avec Walther Trowal GmbH & Co. KG, dont le siège est à Haan, en Allemagne, pour développer une solution. Walther Trowal a indiqué que le processus qu'il a développé est basé sur l'inversion de la rotation de la machine en conjonction avec un convertisseur de fréquence, un contrôleur logique programmable miniature et un générateur de déséquilibre réglable.

Initialement, Walther Trowal a changé le régime avec le convertisseur de fréquence et le PLC, mais a ajusté manuellement les poids pour s'assurer que le processus fonctionnait efficacement, a déclaré Raby. Une fois le processus éprouvé, un générateur de déséquilibre réglable a été ajouté pour modifier automatiquement l'amplitude, permettant à une machine de produire deux amplitudes définies de 1 à 10 mm (0,039" à 0,394"). Le régime varie de 950 à 3 600, mais fonctionner à la vitesse la plus élevée endommagerait ou détruirait la machine même lorsque l'amplitude est de 1 mm.

Il a déclaré que l'outilleur avait initialement acheté une machine de finition vibratoire circulaire modulaire CM 305-S et avait rapidement ajouté d'autres machines après avoir réduit les coûts grâce à l'optimisation des processus et à la minimisation des temps non productifs. Walther Trowal propose six modèles CM. De plus, l'entreprise a augmenté le volume d'inserts pouvant être traités en une seule fois, car chaque nouvelle machine a une capacité de travail totale de 0,19 cu. m (6,7 pi3) par rapport à la capacité de la cuve vibrante précédente de 0,014 pi3. m (0,5 pi3).

—Alan Richter

Substance utilisée pour le meulage, le rodage, le rodage, la superfinition et le polissage. Les exemples incluent le grenat, l'émeri, le corindon, le carbure de silicium, le nitrure de bore cubique et le diamant dans différentes tailles de grain.

Méthode de finition par compression ou travail à froid de la surface de la pièce avec des rouleaux en carbure appelés rouleaux de brunissage ou brunissoirs.

Portions filandreuses de matériau formées sur les bords de la pièce lors de l'usinage. Souvent pointu. Peut être enlevé avec des limes à main, des roues ou des bandes abrasives, des roues métalliques, des brosses en fibre abrasive, un équipement à jet d'eau ou d'autres méthodes.

Dispositif de filtrage qui utilise un bol rotatif et les différences de gravité spécifique des matériaux pour les séparer les uns des autres. Une centrifugeuse peut être utilisée pour séparer les huiles faiblement émulsionnées et libres des mélanges de fluides de travail des métaux dilués dans l'eau et pour éliminer les fluides de travail des métaux des copeaux.

Contrôleur à microprocesseur dédié à une machine-outil permettant la création ou la modification de pièces. La commande numérique programmée active les servos et les entraînements de broche de la machine et contrôle les différentes opérations d'usinage. Voir DNC, commande numérique directe ; CN, commande numérique.

Taux de changement de position de l'outil dans son ensemble, par rapport à la pièce lors de la coupe.

Procédé abrasif qui améliore la finition de surface et estompe les contours. Des particules abrasives attachées à un support flexible abrasent la pièce.

Sur un outil rotatif, la partie du corps de l'outil qui rejoint les méplats. Le Web est plus épais à l'extrémité de la tige, par rapport à l'extrémité de la pointe, offrant une résistance à la torsion maximale.

Alan est titulaire d'un baccalauréat en journalisme de la Southern Illinois University Carbondale. Y compris ses 20 ans au CTE, Alan a plus de 30 ans d'expérience dans le journalisme commercial.

Finition de masse inc.888-260-6277www.massfin.com

Rosler Metal Finishing États-Unis LLC269-441-3000https://us.rosler.com

Walther Trowal LLC616-455-8940www.walthertrowal.com