Systèmes de têtes d'alésage modulaires vs barres d'alésage monoblocs — Comparaison des coûts d'inventaire pour les ateliers de sous-traitance gérant plus de 50 références

Pour établir une comparaison pertinente, j'ai pris l'atelier d'usinage de l'Ohio comme référence, car le nombre de pièces et la gamme de diamètres sont typiques d'un atelier produisant plus de 50 références. Les 43 barres d'alésage pleines en stock couvraient quatre gammes de diamètres : 12-30 mm (16 barres à 150 $US en moyenne l'unité, soit 2 400 $US au total), 30-60 mm (14 barres à 400 $US en moyenne, soit 5 600 $US au total), 60-120 mm (8 barres à 700 $US en moyenne, soit 5 600 $US au total) et 120-180 mm (5 barres à 880 $US en moyenne, soit 4 400 $US au total). Les 12 têtes d'ébauche dédiées — chacune étant une tête complète avec un logement de plaquette carbure intégré, sans cartouches interchangeables — couvraient la gamme de 60 à 180 mm à 420 $US en moyenne l'unité, soit 5 040 $US au total. Le stock total de barres d'alésage monoblocs s'élevait à 18 000 $US avant l'ajout du stock de plaquettes carbure, estimé à environ 600 $US par groupe de diamètre (soit 2 400 $US supplémentaires), portant l'investissement total en outils d'alésage à 20 400 $US. L'espace au sol occupé par les 55 porte-outils et les boîtes de plaquettes était d'environ 2,5 m². Le responsable de l'outillage consacrait environ 3,5 heures par semaine aux tâches liées aux outils d'alésage : préparation des outils pour la prochaine opération, rangement, inspection des queues de barres (usure et dommages) et mise à jour de l'inventaire. Le coût annuel total de la gestion du stock de barres d'alésage monoblocs, incluant le coût d'investissement de l'outillage à un taux de 8 %, s'élevait à environ 1 632 $US par an. Le coût de remplacement des dommages causés par un accident s'élevait en moyenne à 450 $ US par an, sur la base d'un accident par an et d'un coût moyen de remplacement de barre de 320 $ US, auxquels s'ajoutaient le remplacement des plaquettes en carbure suite à l'accident, pour un coût de 130 $ US. Le coût total annuel des stocks était d'environ 2 200 $ US. Calculs standard des coûts de stockage APICS, sans compter le temps de recherche d'outil de l'opérateur ni la réduction de l'utilisation de la broche due à l'allongement de la procédure de changement d'outil. Le système complet de tête d'alésage modulaire que j'ai conçu pour remplacer son stock couvrait la même plage de diamètres de 12 à 180 mm avec un corps de tête d'alésage modulaire, un jeu de 18 cartouches interchangeables par incréments de 6 mm de diamètre et un corps d'ébauche avec 12 cartouches d'ébauche interchangeables. Le coût du corps de tête était de 1 850 $ US. Forage fin La tête d'ébauche a coûté 680 $US. Les 18 cartouches d'alésage de finition, à 130 $US l'unité, ont coûté 2 340 $US. Les 12 cartouches d'ébauche, à 90 $US l'unité, ont coûté 1 080 $US. Le stock de plaquettes carbure pour le système modulaire (une plaquette standard pour les cartouches d'alésage de finition et une autre pour les cartouches d'ébauche) s'élevait à 750 $US. L'investissement total dans le système modulaire était de 6 700 $US. L'espace au sol requis pour l'outillage était d'environ 0,4 mètre carré, soit une réduction de 84 % de l'espace de stockage physique. Le temps de manipulation des outils d'alésage modulaires dans l'outillage a été estimé à 1 heure par semaine, soit une réduction de 71 %. Les coûts de stockage, à un taux de 8 %, étaient de 536 $US par an, et les coûts prévus en cas de dommages accidentels étaient d'environ 200 $US par an. Rapports de gestion des coûts d'outillage des ateliers d'usinage modernes car la cartouche modulaire est moins coûteuse à remplacer qu'une barre pleine entière lorsque l'opérateur heurte un obstacle. Système d'outils d'ébauche DBH et notre Système d'alésage fin FBH Ce sont les deux plateformes de têtes d'alésage modulaires que j'utilise pour cette comparaison spécifique.

Au-delà du coût initial d'inventaire, la comparaison la plus pertinente pour la rentabilité d'un atelier est la différence de temps de réglage et de coût de changement d'outil entre les barres d'alésage monoblocs et un système de tête d'alésage modulaire, dans un atelier produisant plus de 50 références. Un atelier type traitant 50 références sur 3 centres d'usinage peut effectuer 10 à 15 changements de réglage par semaine, chaque réglage nécessitant un outil d'ébauche et un outil de finition adaptés au diamètre d'alésage. Avec des barres d'alésage monoblocs, chaque changement de réglage oblige l'opérateur à se rendre à l'outillage, à localiser la barre et la plaquette correspondante, à transporter l'outil jusqu'au centre d'usinage, à installer la barre dans le porte-outil, à ajuster le décalage de l'outil et à mettre à jour le registre de décalage dans la commande numérique. Le temps de réglage mesuré par changement d'outil d'alésage dans un atelier type est de 8 à 12 minutes pour une barre monobloc (10 minutes en moyenne), en supposant que l'outillage se situe entre 15 et 20 mètres de la machine. Pour un réglage nécessitant deux barres d'alésage monoblocs (ébauche et finition), le temps de réglage total est de 20 minutes. Le temps de réglage du système de tête d'alésage modulaire par changement d'outil est de 4 à 6 minutes (5 minutes en moyenne), car l'opérateur prend uniquement le corps de la tête d'alésage dans son support, sélectionne la cartouche préréglée dans le plateau de rangement situé juste à côté de la machine, l'enclenche dans la tête et ajuste le diamètre d'alésage fin à l'aide de la bague de réglage micrométrique sur le corps de la tête. Le réglage pour l'ébauche et la finition avec la tête modulaire prend 10 minutes au total, soit deux fois moins de temps qu'avec une barre d'alésage monobloc. L'effet cumulatif de ce gain de temps sur une année complète de production est plus important que ce que la plupart des responsables d'ateliers estiment initialement, car les économies se multiplient à chaque changement de réglage.

Dans l'atelier d'usinage de l'Ohio, avec 12 changements de configuration par semaine (20 minutes par configuration de barre d'alésage pleine ou 10 minutes par configuration modulaire), la différence de temps de configuration hebdomadaire était de 120 minutes. Avec un taux horaire de main-d'œuvre de 65 $US (taux typique des ateliers d'usinage du Midwest américain en 2023, frais généraux inclus), l'économie annuelle sur le temps de configuration s'élevait à 6 760 $US pour la seule configuration de l'outil d'alésage. Le gain d'utilisation de la broche (la machine fonctionne 10 minutes supplémentaires par configuration pour les barres d'alésage pleines) représentait une réduction des coûts de production d'environ 1 500 $US par an. L'économie annuelle totale réalisée grâce au système de tête d'alésage modulaire (réduction des coûts de stockage, réduction du temps de configuration, réduction des dommages dus aux chocs et gain d'utilisation de la broche) était d'environ 10 200 $US. Le seuil de rentabilité de l'investissement de 6 700 $US dans le système modulaire était de 8 mois. Après ce seuil, l'atelier économiserait environ 10 200 $US par an sur ses coûts d'exploitation. page d'outils de finition d'alésage CBH et page sur l'outil d'ébauche de perçage ABH Inclure le tableau de sélection des cartouches recommandées et le tableau de couverture des diamètres pour chaque taille de corps modulaire.

Au-delà du coût initial d'inventaire, la comparaison la plus pertinente pour la rentabilité d'un atelier est la différence de temps de réglage et de coût de changement d'outil entre les barres d'alésage monoblocs et un système de tête d'alésage modulaire, dans un atelier produisant plus de 50 références. Un atelier type traitant 50 références sur 3 centres d'usinage peut effectuer 10 à 15 changements de réglage par semaine, chaque réglage nécessitant un outil d'ébauche et un outil de finition adaptés au diamètre d'alésage. Avec des barres d'alésage monoblocs, chaque changement de réglage oblige l'opérateur à se rendre à l'outillage, à localiser la barre et la plaquette correspondante, à transporter l'outil jusqu'au centre d'usinage, à installer la barre dans le porte-outil, à ajuster le décalage de l'outil et à mettre à jour le registre de décalage dans la commande numérique. Le temps de réglage mesuré par changement d'outil d'alésage dans un atelier type est de 8 à 12 minutes pour une barre monobloc (10 minutes en moyenne), en supposant que l'outillage se situe entre 15 et 20 mètres de la machine. Pour un réglage nécessitant deux barres d'alésage monoblocs (ébauche et finition), le temps de réglage total est de 20 minutes. Le temps de réglage du système de tête d'alésage modulaire par changement d'outil est de 4 à 6 minutes (5 minutes en moyenne), car l'opérateur prend uniquement le corps de la tête d'alésage dans son support, sélectionne la cartouche préréglée dans le plateau de rangement situé juste à côté de la machine, l'enclenche dans la tête et ajuste le diamètre d'alésage fin à l'aide de la bague de réglage micrométrique sur le corps de la tête. Le réglage pour l'ébauche et la finition avec la tête modulaire prend 10 minutes au total, soit deux fois moins de temps qu'avec une barre d'alésage monobloc. Dans l'atelier d'usinage de l'Ohio, avec 12 changements de réglage par semaine (20 minutes par barre d'alésage monobloc ou 10 minutes par système modulaire), la différence de temps de réglage hebdomadaire était de 120 minutes. Avec un taux horaire de main-d'œuvre de 65 $ US (taux typique d'un atelier d'usinage du Midwest américain en 2023, frais généraux inclus), l'économie annuelle sur le temps de réglage s'élevait à 6 760 $ US pour le seul composant de réglage de l'outil d'alésage. Le gain d'utilisation de la broche (la machine fonctionne 10 minutes supplémentaires par réglage pour l'alésage de pièces pleines) représente une réduction des coûts de production d'environ 1 500 $US par an. Les économies annuelles totales réalisées grâce au système de tête d'alésage modulaire (réduction des coûts de stockage, du temps de réglage et des dommages dus aux chocs, plus gain d'utilisation de la broche) s'élèvent à environ 10 200 $US par an. Le seuil de rentabilité de l'investissement de 6 700 $US dans le système modulaire est atteint en 8 mois. Après ce seuil, l'atelier économiserait environ 10 200 $US par an sur ses coûts d'exploitation. page d'outils de finition d'alésage CBH et page sur l'outil d'ébauche de perçage ABH Inclure le tableau de sélection des cartouches recommandées et le tableau de couverture des diamètres pour chaque taille de corps modulaire.

Un coût secondaire rarement pris en compte dans une comparaison standard d'inventaire d'outils d'alésage est celui de la compatibilité des porte-outils. Une barre d'alésage pleine est fabriquée avec un diamètre de queue spécifique (20 mm, 25 mm, 32 mm, 40 mm ou 50 mm), et ce diamètre doit correspondre à celui de la pince ou du système de serrage du porte-outil utilisé par le centre d'usinage. Si l'atelier dispose de trois centres d'usinage avec des systèmes de porte-outils différents (un CAT-40, un HSK-63A et un BT-40, selon la classification de…), la compatibilité des porte-outils peut poser problème. Normes d'ingénierie des outils de coupe pour les porte-outils Chaque centre d'usinage utilisant un porte-outil à frettage ou un mandrin à pince standard différent, avec un diamètre ou une longueur de serrage spécifique, l'atelier doit stocker des barres d'alésage en double, avec des configurations de queue différentes pour chaque machine. Dans l'atelier de l'Ohio, les deux machines Haas VF-4 utilisaient un système de porte-outil standard CAT-40 à goujons de serrage, avec une capacité de serrage de 20 mm. La Mazak Integrex utilisait un système de porte-outil HSK-63A avec une capacité de serrage de 32 mm. Le propriétaire de l'atelier avait acheté des barres d'alésage pleines de 32 mm, dans la gamme de diamètres 60-120 mm, pour la Mazak, tandis que les machines Haas utilisaient les versions à queue de 20 mm des barres de même diamètre. Ce stock supplémentaire — 8 barres d'alésage pleines achetées spécifiquement pour la Mazak — a ajouté 5 600 $ US au coût total du stock de barres. Avec un système de tête d'alésage modulaire, le corps de tête et le jeu de cartouches identiques sont compatibles avec les deux systèmes de porte-outils grâce à un simple adaptateur de queue. Un seul adaptateur de queue CAT-40 et un seul adaptateur de queue HSK-63A — coûtant chacun environ 150 à 200 dollars américains — permettent d'utiliser la même tête d'alésage sur les machines Haas et Mazak. Le coût de la barre en double, qui s'élevait à 5 600 dollars américains, a été éliminé grâce à l'achat de ces deux adaptateurs de queue pour un coût de 400 dollars américains. tableau de compatibilité des porte-outils sur notre site web répertorie les options d'adaptateurs de tige pour chaque type d'interface de broche couramment utilisé dans les ateliers.