Brevet FR2325459A1 — publié le 19770422

Ltinvention concerne le taillage d'engrenages coniques et hypoides de grandes ou moyennes dimensions en une seule opération,-à laide dtoutils de coupe rotatifs à lames multiples. Le procédé convient au taillage d'engrenages en développante ou non. Le procédé actuellement le plus courant pour le taillage dtengrenages coniques et hypoldes met en oeuvre un outil de coupe rotatif qui réalise des entre-dents dans une pièce avancée par intermittence après le taillage de chaque entaille. Depuis de nombreuses années, les petits engrenages coniques et hypoïdes sont taillés de manière satisfaisante dans une pièce métallique pleine en une seule opération. Cependant, pour la réalisation dtengrenages coniques et hypoS- des de dimensions importantes et moyennes , de qualité satisfaisante et à bon marché, il stest avéré nécessaire dtef fectuer des passes séparées de taillage grossier et de taillage de finition sur machine .Lorsque le nombre de pièces demandées est relativement grand, la séparation entre les opérations de dégrossissage et de finition ne soulève aucun problème, car il est inutile de modifier fréquemment la mise au point dtune machine pour la faire passer des opérations de dégrossissage aux opérations de finition et, dans certains cas, les quantités produites sont suffisantes pour justifier la mise en oeuvre de deux machines séparées, Itune pour le dégrossissage et l'autre pour la finition. Cependant, dans le cas du taillage de petites quantités de pièces, le changement de réglage de la machine pour passer des opérations de dégrossissage aux opérations de finissage prend souvent une partie importanteku temps total de production et entratne une augmentation importante des colts de fabrication. Il est reconnu depuis longtemps qu'un procédé de taillage à réglage unique donnant satisfaction est très souhaitable pour la production dtengrenages coniques de grandes dimensions, de manière à éviter les colts de réglages multiples des machines (Dans ce mémoire, un tel taillage d'une ébauche pleine à son état final en une seule opération est désigné taillage complet", de manière à autre distingué des procédé's nécessitant des réglages séparés pour un taillage "grossier" et un taillage "fin".) Des procédés de taillage complet ont été essayés avec un certain succès, notamment dans le cas du taillage du plus grand élément d'un engrenage sans développante, c'est-à-dire de l'élément présentant le plus grand nombre de dents. Un procédé connu de taillage complet d'engrenages coniques hélicoldaux et hypoïdes, décrit dans le brevet fran çais no 1 182 742, consiste å mettre en oeuvre une fraise à une seule face de coupe, comportant des lames de dégrossissage ou d'ébauche et des lames de finition. Ces lames de finition , disposées chacune sur un c8té de ltentre-dents, ne s'élèvent pas aussi haut au-dessus de la face de la tette de coupe que les lames d'ébauche et, par conséquent; nteffec- tuent pas, pendant l'avance de outil, une coupe atteignant la profondeur de ltentre-dents.Cependant, lorsque l'outil de coupe atteint ce point et que les lames évidées de finition approchent ltentre-dents, l'outil est momentanément ralenti dans sa rotation et une avance rapide et un retrait de cet outil sont synchronisés avec sarotation de manière à ne permettre l'entrée en contact que des lames de finition avec la pièce. Le problème principal soulevé par ce procédé antérieur est qu'unie certaine partie de la périphérie de l'outil circulaire de coupe doit être sacrifiée pour les lames de finition et pour ltespace nécessaire au temps dtavance et de retrait de la tête de coupe, ce qui diminue le nombre disponible de lames de dégrossissage et, par conséquent, la durée de vie de l'outil. Un autre procédé de taillage complet de l'art antérieur a été récemment mis en oeuvre avec un appareil de production dtengrenages coniques. Ce procédé consiste à tailler simplement la pièce deux fois de suite, après une seule mise au point, par deux révolutions complètes de la pièce, de manière que tous les entre-dents subissent d'abord une coupe d'ébauche, puis une coupe de finition.Au cours de la seconde rotation de la pièce ("coupe de finition"), les vitesses de rotation de coupe et de rotation pour produire la développante sont augmentées proportionnellement, de manière à améliorer le rendement, car les charges opposées par la production de copeaux pendant la seconde coupe étant inférieures à celles produites pendant la première coupe, il est possible d'augmenter la vitesse de coupe sans détériorer la finition de la surface de la pièce ou sans abréger la durée de vie de l'outil.Cependant, ce procédé demande un nombre de passes de coupe double de celui des dents de la pièce, ce qui augmente la durée totale de sa mise en oeuvre et, de plus, les mimes lames étant utilisées pour les passes d'ébauche et de finition , elles présentent souvent une incrustation considérable de métal à proximité de leur arête (formant ce qui est parfois appelé une "arête rapportée") pendant la passe d'ébauche. Liinvention résulte dtune étude du phénomène dta- rête rapportée mentionné ci-dessus , de la manière suivant laquelle il apparaît lors du taillage d'engrenages coniques et hypoïdes, et de la manière dont il disparatt. Ce phénomène est étudié depuis de nombreuses années et, bien qu'iL existe un grand nombre d'informations le concernant, ses causes exactes et ses remèdes ne sont pas totalement compris. L'invention utilise, en plus de ces informations, certaines théories basées en particulier sur des observations concernant l'apparition et le comportement du phénomène d'arête rapportée dans le procédé de taillage complet décrit ci-dessus et consistant à faire effectuer deux révolutions complètes à une pièce. Une analyse de la qualité des pignons taillés par ce procédé a montré une variation très petite, mais progressive, de la finition de surface des dents successives de ces engrenages. Liexpérience a montré qu'unie amélioration progressive mais sensible de la finition de surface des dents successives apparatt pendant la seconde révolution de la pièce.On a pensé que cette amélioration pouvait résulter d'une détérioration progressive ou dtune élimination par échauffement de rargt rapportée, peut autre en raison du gradient thermique auquel elle est soumise, ainsi que la surface de l'outil de coupe lorsque la vitesse de coupe est augmentée pendant la passe de finition. Un examen approfondi de ltoutil de coupe et d'autres expériences ont confirmé cette théorie. Le procédé selon l'invention a été conçu à partir de ces constatations, à savoir que l'augmentation de la durée de vie de outil et la finition de surface peuvent autre obtenues par le mdme jeu de lames de coupe et par le procédé de taillage complet au cours duquel les coupes d'ébauche et de finition de chaque entre-dents sont effectuées totalement avant la réalisation de l'entre-dents suivante, ce procédé tendant à réduire l'incrustation de métal sur l'argue de l'outil. Autrement dit, selon l'invention, une coupe initiale importante est réalisée de manière à dégrossir ltentre- dents, et elle est suivie immédiatement d'une coupe de finition réalisée dans le m8me entre-dents, à l'aide des mimes lames de coupe, mais à une profondeur de coupe inférieure à celle de la passe précédente, et à une vitesse de coupe supérieure.Cette coupe de finitionjqui suit immédiatement la coupe dtébauche,élimine par échauffement l'arête rapportée sur les lames de coupe pendant la coupe d'ébauche effectuée précédemment, ce qui interdit l'accumulation excessive de métal sur ltar8te des lames au fur et à mesure que le taillage progresse de dent en dent Bien que le procédé selon l'invention soit conçu pour le taillage d'engrenages en développante, il s'applique également au taillage profond d'engrenages sans développante, au cours duquel la coupe est plus importante, car la totalité de la longueur de l'argue de coupe de la lame attaque la pièce en continu , sur toute la longueur de ltentre-dents. Ce procédé selon l'invention élimihe les inconvénients des procédés antérieurs de taillage d'engrenages sans développante, et des procédés de taillage complet mentionnés ci-dessus, et il permet la production à bon marché de petites quantités d'engrenages de dimensions importantes et moyennes, avec une qualité améliorée et une durée de vie de l'outil prolongée. Selon l'invention, les faces opposées d'un entredents subissent une coupe d'ébauche et une coupe de finition avant le taillage de ltentre-dents suivant. Une coupe ini- tiale de chaque entre-dents est réalisée à une profondeur inférieure a une valeur prédéterminée. Cette coupe est éffectuée à une première vitesse d'avance et à une première vitesse de rotation, et elle est suivie par une coupe de finition de ltentre-dents, effectuée à la profondeur prédéterminée, à une seconde vitesse de rotation supérieure à la précédente et, avantageusement, à une seconde vitesse d'avance inférieure à la première. Dans le cas du taillage dtengrenages sans développante, le procédé consiste à faire avancer l'outil rotatif de coupe à une profondeur prédéterminée en deux phases, à savoir une première phase à vitesse d'avance relativement élevée et à vitesse de coupe modérée, et une seconde phase qui suit immédiatement la première et qui précède toute avance de la pièce, cette seconde phase étant effectuée à une vitesse de coupe sensiblement augmentée et, de préférence, à une vitesse d'avance légèrement réduite. Pour le taillage dtengrenages à développante, deux variantes du procédé selon l'invention peuvent autre mises en oeuvre selon les exigences de la production. Dans la première variante, l'outil de coupe et la pièce métallique pleine sont avancés vers une position dans laquelle ltoutiXést situé à une certaine distance de la pièce et pret à commencer un roulement en développante pour réaliser une coupe à une profondeur légèrement inférieure à la profondeur totale predéterminée.Le roulement en développante s'effectue alors dans un premier sens, à une première vitesse d'avance et à une première vitesse de rotation, et il est suivi par une avance relative de ltoutll de coupe et de la pièce wers une position correspondant à la profondeur totale prédéterminée, et par une inversion du sens du roulement en développante. La coupe de finition de l'entre-dents est ainsi effectuée à une seconde vitesse de roulement et à une vitesse de rotation de l'outil de coupe augmentée. La seconde variante du procédé de taillage d'en- grenages en développante est analogue à celle décrite cidessus, sauf qu'au cours de l'avance relative initiale de la pièce et de l'outil de coupe, le roulement en développante ne commence pas à une position dans laquelle l'outil de coupe est espacé de la pièce, mais une coupe initiale en profondeur est réalisée à une troisième vitesse d'avance, avant le roulement en développante, afin de réduire de manière classique le temps global de coupe. Ltinvention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective dlune machine classique de taillage d'engrenages comportant une fraise à face circulaire destinée au taillage d'engrenages coniques hélicoidaux et hypodes par les procédés en développante ou non la figure 2 est une élévation schématique et partielle de ltoutil de coupe et de la pièce dans des positions relatives différentes lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à la réalisation d'un entre-dents en développan- te ; ; la figure 3 est une vue en perspective d'une pièce dans laquelle une entaille d'entre-dents est réalisée par une coupe en profondeur précédant le roulement en développante; la figure 4 est une élévation schématique partielle d'une lame de coupe dans un entre-dents engrenage à profil droit, coupé sans développante la figure 5 est une vue en perspective schématique de deux outils rotatifs classiques s'enclenchant l'un avec l'autre et utilisés pour le taillage dtengrenages coniques droits par le procédé selon l'invention, cette figure montrant également un pignon conique droit en cours de taillage ; et la figure 6 est une vue en perspective, avec ar rachemen partiel, d'une lame de fraise dont le tranchant présente une ardue rapportée apparaissant pendant les opérations de coupe de dégrossissage. La figure 1 représente une machine classique de taillage d'engrenages coniques et hypoxies, comprenant une fraise rotative faciale 2 dont ltaxe 3 est réglable par rapport à l'axe 4 d'un support rotatif 6. Une pièce 10 est montée sur une tte 12 de manière à pouvoir tourner autour dtun axe 8. La tette 12 peut etre avancée et reculée par rapport au support 6 et à l'outil de coupe 2, car elle est montée sur une embase 14 qui coulisse sur une glissière 16. Pans une forme de réalisation destinée au taillage d'engrenages en développante, le support est tourné vers une position de départ dans laquelle un certain jeu est ménagé entre l'outil de coupe 2 et la pièce 10 alors que la tette 12 est initialement avancée vers une position souhaitée déterminée par la profondeur de la coupe en développante à réaliser. La figure 2 montre ce positionnement relatif au départ du roulement en développante. Pour plus de clarté, cette figure ne représente qutune seule lame de coupe 18 de l'outil dont toutes les lames sont identiques. Cette lame présente des arêtes de coupe sur ses deux cotés 20 et 22, bien que dans la plupart des cas des lames séparées soient mises en oeuvre pour le taillage des faces opposées des entre-dents. Après l'avance initiale vers la position dans laquelle la lame 18 est représentée sur la figure 2, le taillage commence dans un premier sens en suivant un roulement en développante. A cet effet, la figure 2 permet de voir que la lame 18 se déplace vers la droite, comme indiqué par la flèche 19, et que la pièce 10 tourne simultanément dans le sens des aiguilles d'une montre. Il est,évident qutau cours de ce roulement initial en développante, l'outil rotatif de coupe fait passer plusieurs lames successives à peu près perpendiculairement au plan de la figure 2. Ce roulement initial en développante et cette rotation de coupe steffectuent à des vitesses prédéter minées jusqutà ce qu'unie entaille en développante soit ébau chée, comme indiqué par les lignes 23. A la fin du roulement en développante dans le premier sens, outil de coupe est avancé suffisamment par rapport à la pièce pour atteindre la profondeur totale prédé terminée de ltentre-dents, de manière que ce dernier soit ob- tenu par ltopération finale de coupe au cours d'un roulement en développante de sens opposé au précédent. Ce roulement en développante s'effectue à une seconde vitesse différente de la première, et l'outil de coupe tourne à une vitesse supérieure à celle utilisée pendant le roulement initial.A la fin de cette seconde opération, l'entre-dents est achevé, comme représenté en trait plein 24 sur la figure 2. (Il convient de noter que les positions relatives de la lame de coupe 18 et de la pièce 10 représentées sur la figure 2 ne sont que schématiques et que la position de l'entre-dents ntest pas exacte par rapport à celle de la lame 18 représentée.) Suivant une deuxième forme de réalisation selon l'invention, ltopération initiale de coupe décrite ci-dessus comprend une coupe préliminaire droite à une troisième vitesse, précédant le premier roulement en développante. La figure 2 représente une lame 18' dans la position qu'elle prend après la coupe préliminaire en profondeur.De mEme que précédemment, avance relative de l'outil de coupe est ef fectuée à une profondeur telle que le premier roulement de coupe produit un entre-dents de profondeur très peu inférieure à la profondeur nominale. La coupe en profondeur, dont le sens est indiqué par la flèche 26, est réalisée jusqu'à ce que le support et ltoutil de coupe occupent des positions relatives de roulement telles que la lame entre en contact avec la pièce en un point ou à proximité d'un point initial 28 du roulement normal en développante.Lorsque la pièce à tailler est une roue dentée conique hélicoldale ou hypoïde, le point initial 28 de contact est à l'extrémité ou au talon, généralement à ce dernier et, comme représenté sur la figure 3, l'outil enlève une partie 30 de l'entre-dents 32 pendant la première coupe effectuée en roulant. Après cette coupe en profondeur, le cycle de roulement dans les deux sens steffectue comme décrit ci-dessus. Le procédé selon l'invention peut Autre adapté au taillage d'entre-dents sans développante. La coupe est alors effectuée totalement en profondeur, et ltopération initiale consiste à une avance en profondeur à une première vitesse, outil tournant également à une première vitesse, vers la position dans laquelle l'outil 34 et la pièce 36 sont repré sentés en trait plein 38 sur la figure 4. Cette opération est suivie immédiatement d'une avance à une seconde vitesse, gé néralement, bien que non nécessairement, inférieure à la première vitesse, jusqu'à la profondeur nominale prédéterminée, de manière à produire un entre-dents fini représenté en traits pointillés 40.Cette coupe finale est effectuée à une secon- de vitesse de rotation de outil, supérieure à celle utilisée pendant la coupe initiale. Bien que le sens de l'a-vance soit indiqué par la flèche 42, il est évident que cette avance en profondeur peut Etre effectuée suivant un certain angle par rapport à la direction indiquée, pourvu que les flancs 40 des dents obtenues ne soient pas détériorés. En général, dans le cas du taillage d'engrenages coniques ou hypoïdes selon l'inventionS une seule fraise à face circulaire est mise en oeuvre. Cependant, pour le taillage d'engrenages coniques droits (différents des engrenages coniques hélicoldaux), le procédé peut Autre mis en oeuvre à ltaide de deux outils de coupe rotatifs stenclen- chant l'un avec ltautre, comme représenté schématiquement sur la figure 5 par rapport à une roue dentée en cours de taillage. Ges outils de coupe sont fixés de manière réglable et connue au berceau d'une machine généralement analogue à celle représentée sur la figure 1, sauf que le support de ltoutil de coupe est évidemment fixé au berceau et que le mécanisme de l'outil de coupe diffère de celui demandé pour la commande d'une fraise unique. Les lames 46 s'enclenchant les unes avec les autres ont une action combinée de manière à présenter un double tranchant analogue à celui présenté par la lame 18 sur la figure 2 ou par la lame 34 sur la figure 4. Sur la figure 1, la position d'avance à la profondeur nominale de î'embase coulissante peut autre réglée à l'aide d'un mécanisme connu (non représenté). Pour la commande des variations necessaires à la vitesse d'avance et à la vitesse de rotation de l'outil de coupe entre l'opération initiale d'ébauche et l'opération finale de finition, un interrupteur 48 de fin de course, fixé au ch & sis 50, est commandé par une came réglable 52 montée sur llembase coulissante.Il est évident qu'en variante, tout autre dispositif connu de commande peut autre mis en oeuvre, par exemple un mécanisme à came interchangeable peut commander de manière convenable la profondeur à laquelle la coupe initiale s'achève et les vitesses d'avance et de rotation de outil de coupe. De tels mécanismes, conçus pour les machines de taillage classique d'engrenages du type représenté sur la figure 1, sont connus de lthomme de l'art. De même, les limites de déplacement du berceau et du roulement en développante peuvent autre déterminées par des éléments classiques tels que des interrupteurs de fin de course 54 et des cames 56 (figure 1) ou par des mécanismes à cames de roulement et des boftes de vitesses classiques. De mimez l'avance et le retrait peuvent être commandés classiquement et de diverses manières, par exemple par des cames interchangeables. La figure 6 représente une lame classique amovible 57, démontée d'une fraise cylindrique. Cette lame présente une face latérale 58, généralement à d'étalonnage hélicordal, mais quelquefois plane, et une face avant ou de coupe 60. L'intersection de la face latérale 58 et de la face avant 60 forme ltarete latérale de coupe 62. Cette arête 62 est le siège du phénomène a'incrustation de matière (arête rapportée) dû à des fragments de la pièce qui adhèrent ou se soudent réellement à la face avant 60.Cette accumulation de ma tière (représente avec exagération sur la figure 6) s'étend généralement vers l'intérieur sur la face 60 à une distance relativement courte, et fait également saillie vers le haut de l'ar8te originale 62, sur une dimension variant de manier irrégulière le long de l'arEte, dans la direction indisque par la flèche 64. La matière rapportée fait saillie également vers le haut et vers l'extérieur de l'arête de l'outil, vers la pièce, de manière également irrégulière, le long de ladite arête, dans la direction indiquée par la flèche 66. Cette accumulation excessive et désordonnée de matière donne à la pièce usinée une surface finie rayée et rugueuse. Comme mentionné précédemment, il est apparu que le procédé de taillage selon l'invention élimine la formation dune telle accumulation excessive de matière,et non seulement entratne une amélioration de la finition de la surface des pièces, mais également une diminution ju cott de taillage de la denture d'engrenages coniques et hypoïdes de dimensions moyennes et importantes, car ces engrenages peuvent Autre taillés dans une ébauche métallique pleine en une seule révolution de la pièce qui n'est ainsi avancée qutune seule fois pour chaque réalisation d'entre-dents. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent Autre apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVLNDICATIONS 1. Procédé de taillage complet d'engrenages coniques ou hypoldes à l'aide d'un outil rotatif de coupe, se lon lequel une pièce métallique pleine est avancée par intermittence de manière que les deux faces latérales et le fond de chacun des entre-dents successifs y soient coupés à la dimension et au profil finals avant l'avance pour le taillage de ltentre-dents suivant, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à tailler initialement l'entre-dents à une profondeur inférieure à une profondeur nominale prédéterminée, à une première vitesse d'avance et à une première vites se de rotation de l'outil de coupe, et à tailler ensuite ltentre-dents à la profondeur nominale prédéterminée, en uti lisant une seconde vitesse de rotation de l'outil de coupe, supérieure à ladite première vitesse de rotation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second taillage consiste à utiliser une seconde vitesse d'avance différente de ladite première vitesse d'a vance. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux opérations de taillage sont effectuées en totalité par l'avance de l'outil de coupe en profondeur par rapport à la pièce, sans roulement en développante. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le taillage initial consiste en un mouvement de roulement en développante entré l'outil de coupe et la piè ce, dans un premier sens, la première vitesse avance étant la vitesse de roulement en développante dans le premier sens, l'autre opération de taillage consistant en un mouvement de roulement en développante entr-e l'outil de coupe et la pièce, en sens opposé au précédent, la seconde vitesse d'avance étant la vitesse de roulement en. développante dans ledit sens oppo sé. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le taillage initial. comprend une coupe en profondeur précédant le mouvement de roulement en -développante, cette coupe en profondeurtsteffectuant à une troisième vitesse d'avance, sans roulement en développante. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'outil de coupe tourne à ladite première vitesse pendant la coupe en profondeur.