Usinage de finition idéal pour les arbres de turbocompresseur

Production de turbocompresseurs – un nouveau système de fabrication assure la cadence pour les arbres de turbocompresseur

Les turbocompresseurs jouent un rôle décisif dans les moteurs de voitures modernes. Ils compriment l’air frais aspiré et le pressent à l’intérieur des chambres de combustion. Cela permet d’accroître la puissance pour une taille de moteur identique ou de conserver la même puissance élevée malgré une réduction des moteurs (downsizing). L’arbre tourne à l’intérieur du turbocompresseur à une vitesse pouvant atteindre 290 000 tours par minute, ce qui induit des sollicitations extrêmes du composant à de hautes températures. Les développeurs misent par conséquent sur des matériaux haute performance qui peuvent même résister à une sollicitation de 1 000 degrés. Comment mettre en œuvre de manière efficace et fiable l’usinage de finition exigeant d’un arbre de turbine soudé, roue de turbine comprise ?

Une nouvelle solution de ligne assure la cadence

EMAG a conçu une solution de ligne « provenant d’un seul fournisseur » pour cette tâche. Le composant est soumis à cinq processus principaux : du pré-tournage jusqu’à la rectification de l’arbre, de la roue et des épaulements en passant par la trempe par induction. L’équilibrage électrochimique sur une machine EMAG ECM termine le processus.

Vue d’ensemble de la ligne pour turbocompresseur

L’ensemble de la ligne de production pour l’usinage de finition de l’arbre de turbocompresseur provient d’un seul et même fournisseur – et elle n’en est pas moins très rapide, comme le montre le temps de cycle d’environ 40 à 50 secondes pour les arbres de voitures. Le temps de cycle est d’autant plus court que les arbres sont plus petits. Dans tous les cas, une fois l’équilibrage du composant terminé, il présente une « qualité finale ».

Ligne pour turbocompresseur en détail : Atteindre une « qualité finale » en cinq opérations

1.    VTC 100 : Pré-tournage vertical de l’arbre et de la roue en un seul serrage

Points forts de la machine (entre autres) :

• usinage quatre axes rapide et fiable ;
• centrage de l’arbre avec outil tournant ;
• stockage intermédiaire des pièces à usiner intégré ;
• chargement et déchargement simultané.

2.    MIND-M 1000 : Traitement thermique par induction pour le desserrage de composants serrés dans la zone soudée

Points forts de la machine (entre autres) :

• broche suspendue avec mandrin pour un serrage sûr ; 
• structure modulaire pour des tâches de chauffe et de trempe individuelles ; 
• empreinte au sol minimale ; 
• contrôle précis de la température et surveillance étendue du processus. 

3.    HG 204 : Meulage principal horizontal de l’arbre et d’un épaulement

Points forts de la machine (entre autres) :

• mesure intégrée du diamètre et de la longueur ;
• unité de dressage pour meules corindon ;
• puissance d’entraînement de meule élevée ;
• guidages linéaires à rouleaux d’une précision extrême et systèmes de mesure absolus dans tous les axes ;
• manipulation aisée et bonne accessibilité.

4.    VLC 200 GT : Rectification verticale de rainures circulaires et du contour des pales de la roue de turbine

Points forts de la machine (entre autres) :

• automation pick-up intégrée pour des temps copeau à copeau courts ;
• chute libre des copeaux ;
• bonne accessibilité ;
• usinage intégral de haute précision en un seul serrage.

5.    CI 400 : Équilibrage de l’ensemble de la roue de turbine par l’usinage électrochimique des métaux

Points forts de la machine (entre autres) :

• un seul processus d'équilibrage ; 
• sans endommagement thermique du matériau ; 
• quasiment aucune usure de l’outil ; 
• surveillance étendue du processus. 

Temps de cycle de la ligne de seulement 50 secondes

Cinq opérations du pré-tournage et du traitement thermique par induction à l’équilibrage électrochimique en passant par la rectification – l’ensemble de l’usinage de finition de l’arbre de turbocompresseur est ainsi réalisé dans le système de production interconnecté d’EMAG. Un composant quitte la ligne en « qualité finale » toutes les 50 secondes. En service à trois équipes, la machine peut ainsi produire de 420 000 à 450 000 rotors de turbine par an.