La machine SPR découvre une nouvelle productivité dans le laiton

May 28, 2023

Trois partenaires ont apporté leur expérience diversifiée dans la fabrication et l'usinage - et leurs dernières initiales - pour fonder SPR Machine en 2002. De 2 500 pieds carrés, cet atelier d'usinage de Hamilton, Ohio, est passé à 78 000 pieds carrés et un étage rempli de 14 usines, ainsi que tours, équipements de soudage et d'inspection, tous dédiés à la production d'un travail de haute qualité de 60" à 0,0005" pour des clients principalement dans les industries aérospatiale et médicale.

Tout ce talent, cette expérience et cette énergie entrepreneuriale font de SPR Machine une entreprise ouverte d'esprit qui aborde les nouveaux défis de croissance avec enthousiasme. Lorsque l'un de ces défis s'est présenté sous la forme d'un changement de matériau de pièce de l'acier au laiton et d'une poussée pour voir combien de temps de cycle SPR pourrait économiser grâce à l'usinage à grande vitesse, SPR a sauté sur l'occasion.

Cela a fini par conduire l'atelier vers de nouveaux équipements, des idées, des qualifications du personnel - et un respect renouvelé pour la polyvalence et les performances d'usinage du laiton.

L'opportunité a commencé lorsque le co-fondateur Scott Pater, un passionné de voitures tout-terrain et radiocommandées, a combiné ces passions pour piloter des voitures RC tout-terrain avec un ami.

Lorsque cet ami a créé une version repensée d'une pièce RC et a commencé à la commercialiser dans les magasins de bricolage, Pater lui a montré que SPR ferait un meilleur fournisseur qu'un fournisseur en Chine, d'autant plus que la commande à l'étranger signifiait attendre des mois pour les pièces.

La conception initiale spécifiait de l'acier 12L14, qui se corrodait et gonflait, ce qui rendait difficile le retrait de la pièce une fois utilisée.

L'aluminium résolvait le problème de corrosion mais manquait de résistance et de poids pour la stabilité d'un petit véhicule avec un centre de gravité bas.

Brass offrait les deux, ainsi qu'une belle apparence pour rendre la pièce attrayante pour les clients et renforcer l'approche centrée sur la qualité de SPR. De plus, le laiton n'a pas produit les copeaux de nid d'oiseau longs et filandreux que SPR a connus avec d'autres métaux, en particulier dans une pièce avec un trou percé de près de quatre pouces de long.

"Le laiton est plus rapide à usiner, avec des copeaux qui sortent en douceur de la machine, et les clients aiment ce qu'ils voient dans les pièces finies", a déclaré Pater.

Pour ce travail, Pater a investi dans le deuxième tour CNC de l'entreprise, un Ganesh Cyclone GEN TURN 32-CS à sept axes de style suisse avec deux broches à 6 000 tr/min, 27 outils, des voies linéaires et un embarreur hydrostatique de 12 pieds.

"Au départ, nous faisions tourner cette pièce RC sur un tour SL10. Nous devions faire tourner un côté, retirer la pièce et la retourner pour finir l'arrière", a déclaré Pater. "Sur le Ganesh, la pièce est complètement terminée lorsqu'elle sort de la machine."Avec une nouvelle machine en interne, SPR devait trouver le bon employé pour plonger dans sa courbe d'apprentissage.

David Burton, un opérateur qui travaillait auparavant dans le département d'ébavurage de SPR, a relevé le défi. En quelques mois, il apprend le codage par blocs et le G-code pour une machine bibroche et réalise le programme initial de la pièce.

L'implication de SPR avec TechSolve, basée à Cincinnati, une société de conseil qui fournit des services de test d'évaluation de l'usinabilité, a conduit l'atelier à une occasion unique d'optimiser cette pièce en collaboration avec la Copper Development Association (CDA), le groupe commercial à but non lucratif qui représente les producteurs et utilisateurs de cuivre, de bronze et de laiton.

En échange de permettre à TechSolve de guider les paramètres de production de SPR, l'atelier obtiendrait les paramètres d'optimisation ultimes d'experts de la machine et du matériau.

En plus du tournage, la pièce nécessitait initialement un fraisage à billes, le perçage de nombreux trous profonds et le perçage d'une surface d'appui dans le diamètre intérieur.

Les multiples broches et axes du Ganesh ont permis de gagner du temps de production, mais le programme de production initial de Burton a donné un cycle de pièces de six minutes et 17 secondes, ce qui s'est traduit par 76 unités par quart de travail de huit heures.

Après que SPR a mis en œuvre les recommandations de TechSolve, le temps de cycle est tombé à deux minutes et 20 secondes et le nombre de pièces par équipe est passé à 191.

Pour réaliser cette optimisation, TechSolve a identifié plusieurs domaines dans lesquels SPR pourrait réduire le temps de cycle.

Au lieu du fraisage à boulets, SPR pourrait remplacer le brochage, l'assemblage de pièces et l'usinage de cinq fentes à la fois - une stratégie qui n'aurait probablement pas fonctionné pour fabriquer la pièce en acier inoxydable ou en acier.

Avec un foret au carbure pour le débourrage, des avances et des profondeurs plus agressives et moins de retraits, ainsi qu'une profondeur de coupe accrue pour l'ébauche, SPR a fait gagner encore plus de temps. Équilibrer la charge de travail entre les deux broches signifiait qu'aucune n'attendait que l'autre termine un processus, ce qui augmentait le débit.

Enfin, l'usinabilité pure du laiton signifiait que le processus pouvait se dérouler à des vitesses et des avances élevées par définition.

SPR a permis à TechSolve d'optimiser le processus afin que l'atelier puisse voir les gains qu'il pourrait réaliser avec du laiton sur d'autres pièces de production.

Le programme de production initial de Burton représentait un point de départ, et les propres optimisations de SPR ont encore réduit les temps de cycle.

Mais la possibilité de voir le processus complet, de l'analyse à l'optimisation de la production, représentait une opportunité unique, tout comme l'utilisation du laiton lui-même.

Le laiton offrait de nombreux avantages, comme SPR s'en est rendu compte, et parmi eux, plusieurs se sont démarqués sur ce projet en particulier.

Grâce à l'usinage à grande vitesse, le laiton a permis de percer rapidement des trous profonds, de maintenir la précision et de prolonger la durée de vie de l'outil tout au long des longs quarts de travail.

Le laiton rendait également l'ébavurage beaucoup plus facile que dans l'inox ou l'acier usiné à grande vitesse.

Étant donné que le laiton nécessite moins de force d'usinage que l'acier, l'usure de la machine a également été réduite, des vitesses plus élevées produisant moins de déviation. Et parce que la ferraille de laiton détient jusqu'à 90 % de sa valeur, SPR a pu encaisser des copeaux d'usinage grâce à des programmes de recyclage.

Comme l'a dit Pater, "Le laiton offre une grande productivité. Votre équipement est votre facteur limitant à moins que vous ne disposiez d'un outil avancé capable de gérer l'usinage à grande vitesse. En améliorant vos machines-outils, vous pouvez exploiter le véritable potentiel du laiton. "

Le département de tour de SPR tourne plus de laiton qu'autre chose, bien que l'atelier dans son ensemble traite également des aluminiums, des aciers inoxydables et des matériaux exotiques, y compris des plastiques tels que le PEEK. Comme beaucoup d'emplois que SPR conçoit, conçoit et produit, ses pièces en laiton jouent un rôle crucial dans l'exploration spatiale, la télémétrie militaire, les outils médicaux et d'autres applications qui impliquent souvent des accords de non-divulgation pour une liste de clients, dont beaucoup SPR n'est pas autorisé à nommer en conséquence. Les types de travail pris en charge par l'atelier signifient que les tolérances divisent le flux de travail de SPR, avec environ la moitié à ± trois millièmes et le reste à ± trois dixièmes.

SPR a bien accueilli les commentaires de CDA et de TechSolve, et les avantages étaient mutuels.

Adam Estelle, directeur de la tige et de la barre de CDA, a noté que "l'usinage à grande vitesse avec du laiton aide les ateliers à justifier l'investissement dans de nouveaux équipements en raison de l'augmentation des revenus et de la productivité qu'il génère et des nouvelles affaires qu'il rend possibles. Nous sommes ravis des résultats SPR a atteint ce qui devrait inspirer d'autres magasins à être plus agressifs avec les cuivres."

L'ingénieur principal de TechSolve, George Adinamis, a félicité SPR pour son ouverture, affirmant que "SPR a partagé des informations et nous a fait confiance, ce qui était un grand compliment, et l'ensemble du processus était une collaboration totale".

En fait, certains clients de SPR s'appuient sur la contribution de Scott Pater au développement de pièces, à la conception de pièces et aux recommandations de matériaux, de sorte que SPR pourrait plaider en faveur du laiton sur d'autres projets et voir ses clients adopter ses conseils.

L'avenir s'annonce prometteur pour SPR Machine.

Parallèlement aux pièces qu'il conçoit et crée pour d'autres clients, il est devenu lui-même un fournisseur, créant un dispositif de serrage de base qui permet aux tours et fraiseuses à quatre axes de travailler avec des barres rondes et plates et des pièces moulées.

"Notre conception nous offre plus de débit, et elle est plus légère mais toujours très rigide, de sorte qu'une seule personne peut la mettre sur une machine", a déclaré Pater.

L'expérience complexe de SPR contribue à son approche innovante des projets, de la collaboration et du succès, et les cuivres jouent un rôle croissant dans son flux de travail.

Avec cette expérience collaborative pour mettre en évidence les avantages de travailler avec du laiton, SPR Machine sera à la recherche d'autres opportunités de transition de pièces pour une efficacité et une rentabilité accrues.

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