La microlubrification (MQL) apporte une contribution croissante aux gains de productivité dans les processus d’usinage : perçage, fraisage et tournage. SKF, qui fait se bild ure de leader mondial des technologies de lubrification, possède un centre de compétences dédié au développement de solutions basées sur le principe MQL.

Des efforts intensifs de recherche et développement ont contribué à l’essor des procédés industriels d’usinage haute-performance avec la microlubrification (MQL). Parmi les avantages offerts par la MQL, citons les gains de productivité, jusqu’à 30 %, et les coûts de maintenance réduits par rapport aux méthodes conventionnelles de lubrification-refroidissement par arrosage. L’achat d’un système MQL représente un investissement nettement inférieur par rapport à un système à lubrifiant réfrigérant.

Jusqu’à présent, les lubrifiants réfrigérants étaient employés dans les procédés d’usinage pour assurer des fonctions essentielles comme le refroidissement, la lubrification et l’évacuation des copeaux. Ces méthodes sont maintenant remises en question en raison de contraintes économiques (les coûts de lubrifiant réfrigérant représentent en moyenne 10 % des coûts relatifs à la pièce) associées à des préoccupations environnementales croissantes.

La microlubrification comme alternative
Les systèmes LubriLean de SKF répondent parfaitement aux exigences actuelles de fiabilité accrue des procédés de fabrication à travers un lubrifiant approprié disponible au bon moment au niveau de l’unité de coupe. La distribution ciblée du lubrifiant directement à l’endroit de la coupe permet de lubrifier les points de frottement entre l’outil, la pièce et les copeaux (se bild . 1). Le dosage du lubrifiant en fonction de la méthode de coupe, du matériau de la pièce et des réglages de la machine reste en général largement inférieur à 50 ml/h.

Cette faible quantité de lubrifiant se traduit par des pièces et des copeaux secs.

La technologie d’aérosol monocanal produit, à partir de lubrifiant et d’air comprimé contenus dans un réservoir, de fines gouttelettes homogènes d’environ 0,5 micron dispersées par un système de buse spécial. Cette technologie offre une lubrification fiable de la lame de l’outil, y compris à des vitesses de rotation supérieures à 20 000 tr/min, ou à travers la tourelle des centres de tournage de tours automatiques.

Ce résultat est obtenu sans excès de lubrifiant ni la contamination de la salle des machines. Les versions VarioSuper et DigitalSuper des systèmes LubriLean de SKF ont été mises au point dans cet objectif. Ils permettent d’ajuster les paramètres « quantité d’huile » et « air comprimé » directement via le dispositif de commande des outils lors d’un changement d’outil automatique (se bild . 2).

Leader de la surveillance de systèmes
Jusqu’à présent, la surveillance des systèmes MQL s’effectuait de façon indirecte et incomplète. L’état du système MQL était déterminé par le biais de capteurs pour l’air comprimé, le niveau de remplissage et le débit d’huile. SKF propose désormais un système qui génère la quantité requise d’aérosol haute qualité et surveille également sa distribution au point de lubrification. Ce système de surveillance repose sur le moniteur d’aérosol AM 1000 qui est positionné sur la trajectoire de l’aérosol au plus près du point d’usinage et utilise une procédure de mesure optique pour déterminer le nombre de gouttelettes d’huile en fonction du volume d’air.

Une interface standard peut être utilisée pour transmettre cette valeur de mesure analogique. Le moniteur d’aérosol peut également être connecté à la version DigitalSuper du système SKF LubriLean via un bus CAN.

Au démarrage du processus d’usinage MQL, les valeurs mesurées peuvent être stockées comme valeurs de référence dans l’unité de commande de la machine. La sécurité du processus s’en trouve considérablement renforcée car, jusqu’ici, les écarts significatifs étaient détectés très tard.

Les systèmes MQL haute performance génèrent des aérosols formés de gouttelettes de diamètre inférieur à un micron pour éviter qu’elles ne se séparent de l’air sous l’effet de la force centrifuge au moment où l’aérosol traverse la broche en rotation.

Au lieu de commander les valves individuelles pour la production de l’aérosol, certains dispositifs MQL modernes permettent de sélectionner un programme. La se bild ure 4 montre clairement le changement de densité de l’aérosol en réponse à une modification du numéro de programme.

SKF Lubrication Systems soumet ses systèmes MQL à un test d’endurance continu sur des lignes en trois-huit au sein de ses propres installations de production. Les commentaires des équipes de production sont immédiatement transmis au département Ingénierie et développement qui adopte ensuite les mesures qui s’imposent.

Tous les prestataires de services SKF Lubrication Systems bénéficient d’une formation continue. Dans un premier temps, une formation pratique est dispensée par des spécialistes SKF au sein de l’usine SKF Lubrication Systems de Berlin, en Allemagne où 20 machines-outils sont équipées de différents systèmes MQL LubriLean. Elle inclut des consultations d’experts en usinage de SKF lubrication systems qui effectuent des essais d’usinage et vérifient les réglages relatifs aux outils pour les différents systèmes MQL.

Des économies significatives
La technologie MQL monocanal a fait ses preuves en termes de fiabilité. Les économies permises à l’achat et au niveau des frais d’exploitation sont significatives par rapport à un système à lubrifiant réfrigérant standard et indispensables pour des machines-outils destinées aux secteurs automobile, aéronautique et de la fabrication d’outils et de moules. La conception des outils est pratiquement standardisée, notamment en ce qui concerne la géométrie externe et interne, de même que la conception des interfaces entre l’outil et le porte-outil.

L’utilisation de l’usinage MQL va se généraliser car cette technologie est mise en œuvre sur les nouvelles lignes de production, en particulier dans l’industrie automobile. D’ici cinq ans, la part de marché de la microlubrification devrait atteindre 27 % en moyenne dans la production en série à grande échelle.

Près d’un million de tonnes d’huile sont actuellement utilisées pour les processus d’usinage traditionnels à lubrification et refroidissement, rien qu’en Allemagne (se bild . 5).

La technologie MQL peut permettre de réduire de façon significative ces énormes quantités d’huile et, ainsi, de diminuer considérablement l’impact sur l’environnement.

Utilisation de la technologie MQL au sein de SKF
Dans le cadre du projet d’intégration « Introduction de la MQL dans les usines SKF », mené conjointement par SKF VOGEL, le département SKF Développement de processus et le Centre de développement de fabrication (MDC) SKF de Göteborg, des projets pilotes « MQL » ont été mis en place.

Deux d’entre eux sont axés sur le développement durable et l’amélioration de la productivité. L’un porte sur le tournage des cages durant la production des cages de roulements au sein des installations SKF de Göteborg, le second, sur le tournage et le tronçonnage des rouleaux 2, également à Göteborg.

Au niveau de la fabrication des cages, quatre tours ont dû être modifiés pour passer du lubrifiant réfrigérant à la MQL. Ce projet a été motivé par le vieillissement rapide du lubrifiant réfrigérant qui s’accompagne d’un dégagement d’odeurs désagréables et induit des vidanges fréquentes du lubrifiant de refroidissement avec les coûts que cela suppose.

Aux fins des essais, l’un des quatre tours a été équipé d’un système LubriLean VarioPlus et déconnecté de l’alimentation en lubrifiant réfrigérant.

Le système MQL a été intégré au dispositif de commande de la machine-outil. De cette façon, l’alimentation MQL pouvait être activée au moment opportun. Outre l’amélioration de la qualité de surface, l’autre objectif visé était de régler le système MQL de manière à utiliser toute la quantité de lubrifiant requise au cours du processus et éviter ainsi les résidus sur la pièce, et toute procédure de nettoyage supplémentaire.

Des contrôles effectués sur des têtes de coupe ont révélé une diminution significative de l’usure avec la MQL (se bild . 7) par rapport à l’emploi de lubrifiants de refroidissement conventionnels (se bild . 8).

Le projet a en outre clairement démontré une diminution de la consommation de lubrifiant. Avec des lubrifiants réfrigérants conventionnels, la consommation annuelle moyenne atteignait généralement 400 litres ; avec la MQL, la consommation a pu être abaissée à 10 litres par an, soit une réduction des coûts de 97 % et une contribution significative à la protection environnementale. Le retour sur investissement a été de seulement 0,67 an.

Autre impact décisif : la satisfaction des opérateurs des machines. Le passage à la MQL les a débarrassés des odeurs désagréables.

Le second projet SKF, relatif à la production de rouleaux, a consisté à améliorer, grâce à un système MQL LubriLean, un centre d’usinage qui fonctionnait déjà avec un dispositif de microlubrification d’un autre fabricant. Les objectifs visés étaient d’accroître la productivité, d’améliorer la qualité de surface et de réduire la consommation de lubrifiant.

Aux fins du test, un porte-outil spécial MQL pour le tronçonnage des rouleaux a été développé et mis en œuvre en collaboration avec le fabricant d’outils Sandvik. En ce qui concerne la microlubrification, un système LubriLean VarioSuper a été utilisé. Les résultats ont été les suivants :

• la consommation d’huile est passée de 3 litres à 0,45 litre par jour et par machine (85 % d’économies) ;
• l’amélioration des paramètres de coupe a permis de réduire la durée du cycle de 0,5 à 2 secondes par rouleau (selon le diamètre de ce dernier) ;
• la qualité de la surface a été améliorée.

  Compte tenu de ces résultats positifs, toutes les autres machines du channel rouleaux 2 seront également modifiées.

  Ces projets montrent clairement le potentiel d’économies offert par cette technologie SKF désormais parfaitement au point.

  Pour des informations complètes concernant les systèmes de microlubrification LubriLean de SKF, consultez www.skf.com/lubrification.

   

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  SKF ET WILLY VOGEL AG

  SKF a racheté Willy Vogel AG, leader du marché dans le domaine des systèmes de lubrification, en 2004. À compter du 1er juillet 2009, tous les systèmes de lubrification, produits et services VOGEL seront commercialisés sous la marque SKF.

  SKF renforce ainsi ses cinq domaines de compétences (roulements et ensembles-roulements, systèmes de lubrification, solutions d’étanchéité, mécatronique et
  services) à travers l’association de synergies pour le développement de solutions de lubrification supérieures destinées à des clients du monde entier.