Pour la fabrication de corps de vanne pour boîtes de vitesses de voitures, un grand constructeur automobile allemand a commandé aux GROB-Werke à Mindelheim une ligne de production composée de quatre centres d’usinage, y compris les montages correspondants.

Lors du serrage classique avec des composants standard, les pièces se seraient déformées et un usinage suffisamment précis dans les limites de tolérances étroites n’aurait pas été possible. La solution a été apportée par des éléments de serrage en position flexible, adaptés exactement à l’application.

«Le serrage classique des pièces sur trois appuis fixes avec un support supplémentaire perpendiculaire à la surface à usiner ne fonctionne pas, car la stabilité propre des composants est trop faible», résume rétrospectivement la situation de départ Dietmar Wahl, key account manager chez ROEMHELD, le spécialiste des techniques de serrage basé à Laubach, en Hesse.

Les pièces se déformeraient déjà trop sous l’effet de la force d’appui verticale exercée par le support. La solution alternative était un serrage latéral supplémentaire des zones instables de la pièce avec des éléments de serrage en position flexible. Les éléments de serrage en position flexible du catalogue permettaient alors déjà d’obtenir un très faible déplacement de la pièce à usiner lors du serrage, mais pas encore la capabilité de processus requise. «C’est pourquoi nous avons dû développer une solution spéciale spécifique à l’application.»

Le pont est chargé et déchargé de manière automatisée dans une position horizontale. Pour l’usinage, il pivote de 90 degrés à la verticale. Ensuite, les surfaces du corps de vanne et du couvercle sont enlevées en deux étapes de 0,2 mm au total, d’abord de 0,17 mm, puis de 0,03 mm lors de la finition. On utilise un outil de fraisage spécial de 440 mm de diamètre, qui effectue les deux opérations en une minute environ. Un palpeur de mesure intégré vérifie la précision de l’usinage à des points de référence prédéfinis de la surface de la pièce.

«La tolérance de planéité sur toute la longueur de la pièce est de 0,05 mm, la consigne pour la rectitude sur une longueur de 100 mm est de 0,03 mm», décrit Sebastian Dichmann, concepteur de dispositifs chez GROB à Mindelheim, les consignes concernant la précision de la pièce. Ces tolérances étroites représentent un défi particulier. Un concept de serrage déjà existant, issu d'un projet précédent, a servi de base au montage. L’ingénieur en construction mécanique de 28 ans a dû l’adapter aux nouvelles pièces et passer de l’usinage humide à l’usinage à sec.

Après environ deux semaines de conception, Dichmann avait terminé la construction de la révision début 2014. Les pièces à usiner devaient être serrées respectivement à trois points de serrage définis par le client. Les éléments de serrage utilisés étaient des vérins de serrage pivotant avec chape à l’extrémité de la tige de piston. Une fois la bride de serrage pivotée, la pièce à usiner est serrée avec une force de serrage définie de 2,25 kN par point de serrage.

Pour un serrage fiable sans déformation, six éléments de serrage en position flexible sont ensuite appliqués, deux sur le corps de vanne, quatre sur le couvercle. Ces éléments sont de petits étaux avec deux chariots mobiles actionnés par un raccord hydraulique commun. La pièce à usiner est serrée de manière flottante comme par une tenaille, indépendante de sa position dans la plage de serrage.

«Les éléments de serrage en position flexible sont surtout utilisés pour appuyer et serrer sans force transversale, et donc sans déformation des parties de pièces instables. En effet, ils s’adaptent à la position du point de serrage sans déformer les pièces. En même temps, ils amortissent les vibrations et absorbent les forces d’usinage de toutes les directions», explique Benjamin Nagel, qui travaille chez ROEMHELD à la gestion des produits, pour décrire l’utilisation de l’élément de serrage.

Les efforts des techniciens ont abouti au succès souhaité: Grâce au nouvel élément de serrage en position flexible pour GROB, la déformation des pièces serrées a diminué de deux tiers pour atteindre seulement 0,01 mm, soit nettement moins que la limite de tolérance requise.

Après une réception réussie par le client, plus rien ne s’opposait à l’installation de la ligne de production fin 2014.
Dichmann fait expressément l’éloge de la coopération avec le fournisseur: «Nous étions très pressés par le temps et j’ai donc été particulièrement heureux de constater que la collaboration s’est déroulée très rapidement.

Les nouveaux éléments de serrage en position flexible ont été fabriqués et livrés très rapidement par ROEMHELD. La communication a également fonctionné à merveille et, au final, nous étions très satisfaits, comme notre client. «Depuis le début de la production, le constructeur automobile allemand haut de gamme a encore commandé deux autres lignes de production pour les corps de vanne et les couvercles.