Développement final de l’intégration de têtes orthogonales sur fraiseuses CNC BERMAQ pour l’usinage de pièces aéronautiques en composites et aluminium : Vision technique et avantages obtenus

Avant le développement dans notre département d’ingénierie et notre expérience dans les applications aéronautiques, voyons le contexte général de l’usinage aéronautique.

Dans l’industrie aéronautique, l’usinage de matériaux techniques tels que les composites (fibre de carbone) et les alliages légers d’aluminium implique des défis spécifiques :

• Grandes dimensions des pièces structurelles (longerons, nervures, panneaux sandwich, cadres, etc.).
• Géométries complexes avec des zones difficiles d’accès.
• Exigences dimensionnelles et de tolérance extrêmement strictes.
• Propriétés spécifiques des matériaux (fortement abrasifs, tendance à l’adhésion dans les couches de composites, formation de bavures sur l’aluminium, etc.).

Une limitation courante des fraiseuses CNC 5 axes conventionnelles, notamment lors d’opérations de contournage ou de détourage de grandes structures, est la capacité en hauteur de l’axe Z. Cela limite l’accès de l’outil à certaines zones de la pièce, compromettant la qualité de l’usinage voire empêchant l’exécution de certaines opérations sans repositionnements ou dispositifs supplémentaires.

Notre proposition technique basée sur l’intégration de têtes orthogonales:

Les têtes orthogonales (également appelées têtes angulaires ou têtes à angle droit) sont des accessoires permettant de modifier la direction de la broche principale par rapport à l’axe de la machine. Elles peuvent offrir des configurations fixes (90°) ou indexables (multi-axes), permettant d’orienter la broche dans différentes directions sans modifier le positionnement de la pièce.

Avantages techniques clés des têtes orthogonales dans le fraisage des composites et de l’aluminium :

1. Résolution des problèmes de hauteur limitée en Z
   • Permettent d’usiner des zones verticales ou internes sans devoir élever l’axe Z à des hauteurs critiques.
   • Évitent l’utilisation de rallonges d’outil qui compromettent la rigidité et augmentent les vibrations.
   • Améliorent l’accès aux zones profondes des structures de type « box », cellules ou profils fermés.

2. Amélioration de la qualité d’usinage
   • Dans les matériaux composites, en permettant l’orientation optimale de l’outil par rapport au stratifié, on minimise le risque de délamination, d’éclatement ou de déchirures des bords.
   • Pour l’aluminium, la bonne orientation réduit la formation de bavures et améliore l’évacuation des copeaux.

3. Réduction du nombre d’outillages et repositionnements
   • Possibilité d’usiner plusieurs faces ou zones difficiles d’accès sans reconfigurer la fixation de la pièce.
   • Cela se traduit par une plus grande précision géométrique (évite les erreurs de réalignement) et une réduction significative des temps de préparation et de changement.

4. Augmentation de la rigidité du système outil-machine
   • Au lieu d’utiliser des outils longs et flexibles, on utilise une tête orthogonale compacte qui assure une plus grande rigidité dans la transmission du couple et réduit les vibrations, ce qui est essentiel lors du fraisage de matériaux abrasifs tels que les composites renforcés.

5. Optimisation de l’espace en atelier
   • Évite la nécessité d’investir dans des machines avec des courses Z extrêmement longues, plus coûteuses et nécessitant plus d’espace d’installation.

Applications typiques dans le secteur aéronautique :

• Détourage de panneaux sandwich courbés de fuselage.
• Fraisage de zones internes de longerons structurels.
• Usinage de cadres de portes et hublots.
• Ajustage et finition des composants d’aile avec zones fermées.
• Post-usinage de composants après polymérisation (composites).