Application de la mesure par sonde en cours de processus dans l'usinage des moyeux de roues automobiles

I. Profil du client

Le client est un grand fabricant de roues en alliage d'aluminium en Chine, avec près de vingt ans d'expérience dans la production. L'entreprise se concentre sur les roues pour les voitures particulières, les véhicules commerciaux et les motos haut de gamme.

Elle est un fournisseur à long terme de plusieurs OEM en coentreprise, dont Volkswagen, Toyota et Honda. La production annuelle est d'environ quatre millions de roues, exportées dans plus de trente pays. Sur le marché national des roues de milieu et de haut de gamme, l'entreprise reste l'un des principaux fournisseurs.

Comme la plupart de ses activités proviennent de programmes OEM, le client respecte des normes de qualité automobile strictes. Pour l'usinage des roues, il met l'accent sur la précision dimensionnelle, la cohérence des lots et la stabilité de la production.

II. Le contexte

Ces dernières années, l'industrie automobile a évolué vers des structures plus légères, des tolérances plus strictes et des normes de sécurité plus élevées. En conséquence, les équipementiers exigent désormais un contrôle beaucoup plus strict des dimensions clés des roues, telles que la concentricité, le battement axial et le diamètre de l'alésage. Pour certains modèles, les tolérances ont été réduites à ±0,05 mm.

Dans le même temps, la demande du marché est devenue plus fragmentée. Les modèles de roues sont mis à jour plus fréquemment et la production passe souvent d'un type de roue à l'autre dans des cycles courts. Le client doit maintenir une certaine flexibilité tout en conservant un débit global élevé.

Dans le cadre du mode de production initial, deux problèmes sont devenus de plus en plus évidents. Tout d'abord, les ébauches d'aluminium coulées par gravité présentaient d'importantes variations dans la surépaisseur d'usinage, généralement comprises entre 0,3 et 0,8 mm. Ces variations sont dues à l'usure du moule et à un refroidissement inégal. L'alignement manuel ne pouvait pas compenser ces variations de manière stable.

Deuxièmement, l'inspection dimensionnelle reposait principalement sur des mesures CMM hors ligne. Chaque pièce devait être retirée de la machine et transportée dans une salle d'inspection séparée. Un seul contrôle prenait plus de quinze minutes et se limitait à un échantillonnage. Il n'était pas possible de contrôler la qualité de l'ensemble du lot et les écarts étaient souvent découverts trop tard.

Pour combler le fossé entre l'usinage et l'inspection, le client a décidé d'introduire des mesures en cours de processus et de construire un système en boucle fermée reliant l'usinage, la mesure et la compensation.

III. Principaux défis

1. Nombreux rebuts dus à un positionnement imprécis

Les ébauches étaient alignées manuellement à l'aide de comparateurs. Le résultat dépendait fortement de l'expérience de l'opérateur. Chaque réglage prenait environ cinq minutes, mais la précision du positionnement ne pouvait atteindre que ±0,1 mm. Cela n'était pas suffisant pour compenser la surépaisseur d'usinage inégale des ébauches coulées.

En moyenne, plus de 300 ébauches par mois étaient mises au rebut en raison d'un manque de matière ou de dimensions hors tolérance. Le coût unitaire des ébauches étant de 150 RMB, la perte annuelle dépassait 540 000 RMB.

2. Retour d'information tardif de l'inspection hors ligne

Seuls cinq pour cent environ de chaque lot étaient inspectés. Il était donc impossible de détecter en temps réel les changements dus à la dérive thermique de la broche, à l'usure de l'outil ou à la déviation de la pièce brute.

Dans un cas, l'échauffement de la broche a provoqué des erreurs de concentricité supérieures à 0,1 mm sur un lot de plus de 1 000 meules. Le problème n'a été découvert qu'après l'achèvement de toutes les pièces. Les pertes directes ont dépassé 150 000 RMB et les délais de livraison à l'équipementier ont été affectés.

3. Manque de cohérence lors des changements fréquents de modèles

Le client passe d'un modèle de roue à l'autre plus de vingt fois par mois. Chaque changement nécessitait une nouvelle configuration et un nouveau réglage des paramètres, ce qui prenait deux à trois heures.

Les opérateurs réglant les machines différemment, les dimensions clés variaient d'un lot à l'autre pour un même modèle. Les taux de réclamation des équipementiers ont atteint 3 %, ce qui a exercé une pression sur la gestion de la qualité.

IV. La solution

Qidu Métrologie a collaboré avec le client pour développer une solution basée sur ses dix centres d'usinage verticaux VMC850. Le système combine les DOP40 palpeur cnc avec logiciel de mesure dédié.

L'objectif était de créer un processus dans lequel les mesures sont effectuées directement sur la machine et utilisées immédiatement pour la compensation.

1. Compensation du positionnement de l'appareil

Une fois l'ébauche serrée, la CNC lance automatiquement le cycle de palpage. Le palpeur mesure quatre points répartis uniformément à l'intérieur de l'alésage central. Cinq points de référence sont ensuite mesurés sur la face de montage pour évaluer la planéité et l'écart de hauteur.

Le logiciel calcule la position réelle de la pièce et la compare aux coordonnées programmées. Les valeurs de compensation pour les axes X, Y et Z sont générées et envoyées directement à la commande CNC.

Grâce à cette méthode, la précision du positionnement est maintenue à ±0,02 mm, sans ajustement manuel.

2. Contrôle des dimensions en cours de fabrication

Pour les modèles de roues de grande valeur, un contrôle supplémentaire est effectué entre l'ébauche et la finition. Le palpeur CNC mesure les dimensions critiques telles que le diamètre de l'alésage et la hauteur de la marche.

Si une valeur dépasse la tolérance prédéfinie de ±0,03 mm, le système arrête le processus et émet une alarme. La compensation de l'usure de l'outil est suggérée avant de poursuivre l'usinage, ce qui permet d'éviter les lots importants de pièces défectueuses.

3. Changement rapide de modèle

Une base de données de modèles stocke les points de palpage, les règles de compensation et les limites de tolérance pour chaque type de roue. En cas de changement de production, l'opérateur sélectionne simplement le programme correspondant.

Aucun redébogage manuel n'est nécessaire. Le temps de changement est réduit de deux à trois heures à moins de quinze minutes.

V. Résultats

Après la mise en service du palpeur CN DOP40, le client a obtenu des améliorations mesurables.

• Concentricité améliorée de 0,1 mm à 0,04 mm
• Le faux-rond axial est maintenant contrôlé à ±0,03 mm.
• Le rendement au premier passage est passé de 96,5% à 99,8%.
• La variation dimensionnelle entre les lots a été réduite par 60%
• Le taux de réclamation des équipementiers est inférieur à 0,2%

Le temps d'installation par machine est passé de cinq minutes à moins de quarante-cinq secondes. La production par équipe a augmenté de 22%. L'efficacité du changement de modèle s'est améliorée de 87,51 TTP3, et l'utilisation globale de la capacité est passée à 951 TTP3.

Le taux de rebut est passé de 0,75% à 0,1%, ce qui a permis d'économiser plus de 540 000 RMB par an. La charge de travail liée à l'inspection hors ligne a été réduite de 70%. La compensation de la coupe étant désormais plus uniforme, la durée de vie de l'outil a augmenté d'environ 20%.

VI. Commentaires des clients

“Le système de palpage de Qidu nous a aidés à résoudre des problèmes à long terme entre le contrôle de la précision et l'efficacité de la production. Le positionnement automatisé a réduit notre dépendance à l'égard des compétences manuelles et la stabilité dimensionnelle s'est considérablement améliorée. L'équipe d'assistance technique de Qidu a réagi rapidement et a fourni des solutions adaptées à notre processus. Nous les considérons comme un partenaire à long terme. - Directeur de la technologie de production