La formation d’un filet externe sur des pièces d’accessoires pour caméra médicale est une opération difficile, car la découpe doit être interrompue plusieurs fois là où les parois sont fines. Les outils de tourbillonnage permettent de créer des filetages avec une haute précision et sans bavure.
Pour Peter Loos, directeur de production chez W.O.M., la fabrication de petites pièces pour caméras médicales représentait un réel défi. Il a dû ainsi créer des pinces de serrage à parois fines avec filet externe en laiton selon un processus fiable et économique. Stefan Möller, chef de l’atelier Tournage-CNC, et son équipe, ont d’abord tenté de réaliser un filet en plusieurs passes, mais cette méthode s’est avérée problématique et fastidieuse, car il fallait interrompre la découpe à plusieurs reprises. En outre, les dépenses supplémentaires générées par des dispositifs de serrage spéciaux ne permettaient par d’envisager une solution pérenne.
Différentes caméras proposées par W.O.M pour la visualisation et la documentation d’interventions médicales utilisent ces pinces de serrage. L’usinage des pinces en laiton est entièrement réalisé sur un tour CNC à poupées fixe et mobile de type Traub TNL 18P en un cycle, à partir d’une barre d’un diamètre de 8 mm. Les pièces nécessitent un filet externe M7 x 0,75 dont la fabrication est délicate en raison de la faible épaisseur de la paroi (0,6 mm seulement). Les six fentes axiales disposées à moins de 60° relevaient elles-mêmes du défi. Le nombre de pièces relativement peu élevé, environ 300 unités par trimestre, imposait également des barrières économiques à la planification de la fabrication.
Le système de filetage par tourbillonnage M302, proposé par Paul Horn, spécialiste des outils d’usinage de métaux durs et basé à Tübingen en Allemagne, pouvait rempla- cer la méthode de filetage classique. Ce procédé devait être plus rapide, offrir une meilleure qualité et surtout ne générer aucune bavure. Pour fabriquer les pinces de serrage destinées aux caméras, W.O.M. pratique d’abord un perçage intérieur avant de fraiser les fentes. Le filet externe M7 x 0,75 est ensuite formé, bien que la découpe soit interrompue 6 fois dans les conditions de précision et fiabilité requises.
L’outil de tourbillonnage M302 est équipé de 6 fraises pour métal dur et placé en amont du canon de guidage, puis incliné de l’angle requis pour le filetage à former. L’outil pivote lors de la découpe à une vitesse de 6 000 tr/min. La poussée est programmée à environ 500 mm/minute pour la première série. L’axe C du tour pivote parallèlement avec une vitesse réduite adaptée à l’inclinaison du filetage. Une seule dent intervient à la fois. La profondeur du filetage est réalisée en une seule passe. Le surplus du matériau de sortie est déchiqueté et le diamètre extérieur du filetage recoupé. Lorsque la longueur du filet requise est atteinte, l’outil de tourbillonnage revient en position dans le sens radial et l’outil dans le sens axial.
Pendant le tournage ou le peignage du filet, le rapport longueur-diamètre de la pièce joue un rôle important et définit des limites techniques. Dans la mesure où, lors du tourbillonnage, la zone de travail se trouve près du canon de guidage du tour à poupée mobile, cet aspect pose ici moins de problème. Le réglage exact de l’angle de l’outil entraîné et la direction visée du refroidissement sont bien plus importants pour garantir un fonctionnement correct. Les copeaux sont éjectés de la zone d’usinage en raison de la force centrifuge. Selon les tests effectués par Stefan Möller, aucun refroidissement à haute pression n’est nécessaire pour les pièces en laiton. Il utilise simplement une émulsion de perçage comme réfrigérant et lubrifiant.
La pièce en question, qui va équiper les caméras, est fabriquée en une seule opération. Les avantages sont nombreux : une configuration de découpe stable, une durée d’usinage courte, une qualité de surface élevée et une longue durée d’immobilisation. Grâce à l’enlèvement des matières fines, avec des copeaux courts et définis et une vitesse de découpe réduite, la séparation ne pose aucun danger.
Les outils de filetage par tourbillonnage M302 à six dents sont disponibles dans 12 configurations adaptées aux tours proposés sur le marché. Le diamètre de découpe circulaire spécifique de chaque machine est compris entre 10 et 25 mm. Des plaques de tourbillonnage de type 302 et 314 vissées sont utilisées du fait de leur petite taille. Les plaques de type 302 créent des filets simples ou doubles, alors que les plaques de type 314 génèrent uniquement des filets doubles. Les plaques de tourbillonnage de type 302 permettent d’atteindre des profondeurs de 4,3 mm pour des largeurs de coupe de 4,4 mm, 5,4 mm ou 6,1 mm. Des profondeurs de forme de 5 mm peuvent être réalisées avec des plaques de tourbillonnage de type 314 pour filets doubles. La largeur de coupe est de 5,4 mm, 6,5 mm ou 7,5 mm. La géométrie des dents correspond au profil du filetage. Chaque plaque de tourbillonnage dispose de trois découpes décalées de 120° qui garantissent son faible coût. La tête de tourbillonnage modulaire facilite le changement d’outils, même dans des espaces exigus.
Après les essais convaincants de l’outil de filetage par tourbillonnage M302, W.O.M. réalise également des filets allant jusqu’à M8 dans des matériaux déchiquetables comme l’Inconel, l’Hastelloy et des alliages de titane. Cet outil a jusqu’à maintenant convaincu dans toutes les applications en produisant des filets d’une grande précision et sans bavure, avec une durée de vie sensiblement plus longue, un avantage décisif comparé à la technique de peignage utilisée jusqu’à présent.
Les outils de tourbillonnage et d’autres outils du catalogue du fabricant seront fournis via la procédure d’appel de Horn. Selon le nombre de pièces annuel défini par l’utilisateur, l’outil sera commandé directement à l’aide d’un formulaire sans entraîner de charge administrative disproportionnée et imputé aux différents postes après livraison. Le déroulement des opérations sera ainsi facilité. Les outils spéciaux requis peuvent généralement être utilisés dans un délai d’une semaine.
Wolfgang-D. Schenk Journaliste spécialisé à Reutlingen
Mots-clés
- Filet externe
- Découper, peigner, tourbillonner
- Laiton, Inconel, Hastelloy, alliages de titane
- Outil à la demande
À propos de l’utilisateur
Le groupe World of Medicine AG (W.O.M.), dont le siège est à Berlin, propose des produits pour la chirurgie mini-invasive. Il réalise un chiffre d’affaires de 38,4 millions d’euros et compte près de 220 collaborateurs dans le monde, dont 160 produisent les pièces de sa gamme de produits sur le site de Ludwigsstadt/Frankenwald. Des commandes en sous-traitance passées par ses différentes filiales occupent en outre environ deux tiers de la capacité de production.
Le groupe fabrique ses propres insufflateurs, pompes et caméras vidéo. Il est le leader mondial des insufflateurs (ces appareils créent des cavités stables pour des interventions dans l’abdomen, par l’introduction d’un milieu gazeux) et des pompes utilisées à cet effet. Parmi les nombreuses technologies innovantes à son actif, W.O.M. a mis au point l’une des premières caméras vidéo pour l’endoscopie et a amélioré l’utilisation de l’image ronde endoscopique avec le format Medical-HD.
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