Brevet FR2587254A1 — publié le 19870320

La présente invention concerne de façon générale la finition des pignons trempés à l'aide d'un outil abrasif de rectification ayant la forme d'un pignon d'engrenage. L'invention concerne en particulier un procédé de finition, à l'aide d'un outil de rectification ayant une rotation conjuguée de celle du pignon à usiner et faisant un angle avec ce pignon, les arbres de l'outil et du pignon coopérant avec un circuit électrique d'entrainement synchrone en rotation des arbres, comprenant une commande électronique de la vitesse et de la position angulaire. Dans les opérations de finition, un problème qui se pose est dû au fait que les pignons provenant des machines de découpe, notamment dans le cas d'une production en grande série réalisée avec diverses machines travaillant en parallèle et ayant donc un grand nombre d'outils différents, ont des valeurs de tolérance de rectification extrêmement variables non seulement d'un pignon à un autre mais aussi entre les dents d'un même pignon. Ce problème est encore accentué dans le cas des pignons trempés étant donné les déformations provoquées par le traitement thermique. L'obtention d'une rectification de bonne qualité nécessite donc de la machine de rectification qu'elle puisse effectuer un travail variable en fonction des défauts particuliers de chaque pignon. La présente invention concerne la résolution de ce problème d'une manière extrêmement efficace, par prise automatique en compte des tolérances de rectification d'un pignon en cours d'usinage. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de finition de pignons trempés du type indiqué précédemment, se caractérisant en ce que - un outil utilisé a des dents dont le profil est plus petit que le profil théorique correspondant afin qu'un jeu prédéterminé soit délimité par rapport aux dents du pignon d'engrenage à usiner, - un cycle préliminaire de mesure est réalisé par entraînement en rotation de l'outil à faible vitesse afin qu'il entraine le pignon à usiner, ou inversement, et les valeurs des positions angulaires relatives des dents du pignon d'engrenage et de celles de l'outil sont comparées à des valeurs théoriques prédéterminées, - les valeurs maximales de la différence entre ces valeurs sont obtenues au cours de cette comparaison et ces valeurs maximales sont utilisées pour la détermination du temps de travail en fonction de données portant sur la vitesse préréglée d'avance par tour, et - l'un des flancs des dents du pignon est usiné sans interruption avec une avance par tour qui correspond à l'avance préréglée, pendant le temps de travail déterminé précédemment, et l'autre des flancs des dents du pignon est alors usiné de manière analogue, la vitesse et la position angulaire relatives des arbres de l'outil et du pignon étant contrôlées de manière continue pendant l'usinage à l'aide du circuit électrique d'entraînement en rotation synchrone des arbres, a commande électronique. En pratique, l'outil de rectification est utilisé dans le procédé selon l'invention avec des dents qui ont un profil plus étroit, c'est-à-dire une plus faible épaisseur suivant la corde, que la valeur théorique d'engrènement afin que le jeu nécessaire à la mesure de la tolérance maximale de rectification existant sur les flancs des dents du pignon à travailler soit possible. La mesure est réalisée par déplacement mutuel de l'outil et du pignon d'engrenage, par exemple par entraînement en rotation de l'outil et freinage du pignon, de manière que l'outil soit en butée contre un flanc des dents du pignon en prise. Une rotation lente est alors imposée au pignon et, grâce à une commande numérique, une série de données (position angulaire d'engrènement) est mémorisée, pour chaque touche.La plus mauvaise de la différence entre les valeurs des positions angulaires relatives et les valeurs relatives prédéterminées, entre les dents du pignon d'engrenage et les dents de l'outil, est mémorisée successivement pour un flanc et pour l'autre flanc des dents du pignon et est alors utilisée par la commande numérique pour la détermination du temps d'usinage de chaque flanc. Le temps (excentricité) peut être différent pour des vitesses prédéterminées de glissement mutuel, en fonction des matériaux de l'outil et du pignon. De cette manière, une finition extrêmement régulière est obtenue, et elle élimine le risque de rupture de l'outil sous l'action de forces excessives appliquées aux dents d'une part et d'autre part elle donne des résultats ayant une grande influence sur la correction de l'excentricité du pignon. Un autre avantage important obtenu par mise en oeuvre du procédé de l'invention est dû au fait qu'il est possible d'éviter la nécessité du rapprochement relatif des arbres de l'outil et du pignon pendant l'usinage, comme dans le cas des procédés classiques de rectification, si bien que la machine de rectification peut être simplifiée de manière importante. Le contrôle des arbres de l'outil et du pignon d'engrenage et les détections des angles relatifs sont réalisés en pratique sur la machine de rectification à l'aide d'informations provenant de codeurs qui transmettent leurs signaux à la commande numérique et exécutent à la fois la mesure du jeu pendant la phase préliminaire de mesure et le contrôle de la rotation des arbres pendant le mouvement d'usinage afin qu'une correction continue puisse être obtenue à l'aide de la commande numérique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est un schéma des éléments essentiels d'une rectifieuse réglée de manière qu'elle mette en oeuvre le procédé selon l'invention ; et les figures 2 à 8 sont des coupes schématique représentant la zone d'engrènement de l'outil et du pignon d'engrenage à divers stades successifs de la mise en oeuvre du procédé de l'invention. On se réfère d'abord à la figure 1 ; le poste de travail d'une rectifieuse de pignons trempés, destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, est schématiquement repéré par la référence 1. Sur les dessins, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention sont représentés, et les autres parties de la rectifieuse ne sont pas décrites par raison de brièveté. D'autre part, ces différentes parties sont connues de façon générale car elles sont utilisées normalement dans les rectifieuses de type classique habituellement fabriquées et vendues par la Demanderesse. Le poste 1 comporte essentiellement un arbre horizontal 2 destiné à supporter un pignon d'engrenage G, et un arbre horizontal 3 placé au-dessus de l'arbre 2 et formant avec lui un angle d'intersection de l'ordre de 300 afin qu'il supporte un outil abrasif de rectification M constitué par une meule ayant la forme d'un pignon d'engrenage et qui peut tourner. L'arbre 2 du pignon G d'engrenage est constitué en fait par un arbre 2a supporté par des roulements 4 montés sur une structure fixe 5, et par un arbre auxiliaire 2b supporté par des roulements 6 sur une structure 7 qui peut être rapprochée ou éloignée de la structure 5. L'arbre 3 est lui-même supporté par des roulements 8 placés dans une structure supérieure 9 de support de manière qu'il puisse tourner. Les arbres 2 et 3 sont entraînés de manière autonome par des moteurs électriques respectifs 10, 11 et des transmissions respectives 12, 13. Les moteurs 10 et 1 1 sont des moteurs synchrones à aimant permanent auxquels sont associées des dynamos tachymétriques 14, 15 raccordées à une unité électronique 16 de commande. Chacun des arbres 2, 3 est associé à un codeur respectif 17, 18 lui aussi raccordé à l'unité 16 de commande. Les codeurs 17 et 18 sont caractérisé par un degré élevé de résolution. En d'autres termes, ils peuvent transmettre plus de 10 000 signaux par tour des arbres associés. Un dispositif 19 de freinage, par exemple de type électomagnétique, est aussi associé à l'arbre 2 et raccordé à l'unité 16 de commande. Cette unité 16 de commande comporte essentiellement un processeur comprenant un circuit différentiel 20 d'interpolation à microprocesseur qui reçoit les signaux créés par les deux codeurs 17 et 18 et une unité 21 de commande numérique raccordée à deux unités 22J 23 d'alimentation et de commande qui reçoivent les signaux produits par les dynamos tachymétriques 14 et 15 et qui sont reliées aux deux moteurs électriques 10 et 11 respectivement. Le microprocesseur 20 est disposé de manière qu'il mémorise les paramètres d'usinage tels que l'amplitude d'avance par tour en fonction du matériau de l'outil M et de celui du pignon G, et l'unité 21 de commande numérique est programmable par introduction de programmes particuliers de mesure et d'usinage permettant la mise en oeuvre du cycle décrit dans la suite du présent mémoire. La caractéristique fondamentale de l'invention est le fait que l'outil M de rectification a des dents dont le profil est plus petit que le profil théorique d'engrènement. Comme l'indiquent clairement les figures 2 à 8, chaque dent H de l'outil M a une épaisseur suivant la corde qui est inférieure à celle des dents K du pignon G à usiner, de manière qu'un jeu prédéterminé soit délimité. Ce jeu a une valeur absolue de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre et a pour rôle de permettre, au début de l'usinage du pignon G, un cycle préliminaire de mesure des erreurs dimensionnelles des flancs F11 F2 des dents K du pignon G. Le procédé de finition selon l'invention est maintenant décrit en référence au cycle de fonctionnement du poste 1, comme représenté sur les figures 2 à 8. La figure 2 représente l'état initial dans lequel le pignon G à rectifier a été monté sur l'arbre 2 et centré entre les arbres 2a et 2b, en prise avec l'outil ou meule M. A partir de cette position, l'unité 21 de commande numérique assure le déplacement relatif de l'outil M et du pignon G afin que la dent H de l'outil M qui correspond à la zone d'engrènement soit au contact du flanc de l'une des dents correspondantes K du pignon G. Dans l'exemple représenté, cette disposition est obtenue par freinage de l'arbre 2 à l'aidedu frein 19 et par un faible déplacement angulaire de l'arbre par commande correspondante du moteur 11 par l'intermédiaire de l'unité 23 d'alimentation et de commande. La rotation lente de l'arbre 3 est réalisée par un ou deux tours complets de l'outil M qui entraîne en rotation le pignon G dont l'arbre 2 est freiné par le frein 19 (figure 3). Pendant cette phase, une mesure des erreurs de dimension de l'un des flancs F1 des dents K est réalisée par les détections angulaires des positions des arbres 2 et 3 à l'aide des codeurs respectifs 14 et 15. Ainsi, l'unité 21 de commande numérique mémorise une série de données relatives à la position angulaire d'entraînement des dents H et K. Il est nécessaire de savoir si la lecture de ces données peut être réalisée d'une manière qui correspond à chacune des dents K du pignon G ou si une lecture ponctuelle limitée à 2, 3 ou 4 dents K peut être réalisée. Les données les plus mauvaises, correspondant à la valeur maximale de la différence entre les valeurs des positions angulaires relatives des dents K du pignon G et des dents H de 1 'outil M, et les valeurs théoriques prédéterminées, est utilisée par l'organe 21 de commande numérique afin que le temps d'usinage des flancs F1 soit déterminé en fonction de données préréglées portant sur la vitesse d'avance par tour. Il faut noter que ce temps de travail (excentricité) peut être différent en fonction de la vitesse prédéterminée de glissement mutuel. Ensuite, le même cycle de mesure est réalisé par entrainement en rotation de l'arbre 3 et en conséquence de l'outil M en sens opposé, de la manière indiquée sur la figure 4, avec détection des flancs F2 des dents K. De cette manière, les valeurs des temps de travail de chacun des flancs F1 et F2 des dents sont obtenues, et ils sont manifestement tirés par division des deux valeurs les plus mauvaises de la différence entre les valeurs mesurées des positions angulaires et les valeurs théoriques par la vitesse prédéterminée d'avance, la valeur étant exprimée en général en millièmes de degré pour 1 000 tours. A ce moment, l'installation réalise de manière continue, c'est-à-dire sans interruption, l'usinage du flanc F2 des dents K du pignon G avec une avance par tour correspondant à la valeur préréglée compte tenu du temps d'usinage déterminé par l'organe de commande numérique, si bien que l'état passe de celui de la figure 5 à celui de la figure 6, les arbres 2 et 3 étant entraînés en rotation en même temps par les moteurs associés 10 et 11. A la fin de cette phase, le sens de rotation des arbres 2 et 3 est inversé et l'installation fonctionne de la même manière afin qu'elle usine les flancs F1 des dents K, avec passage de l'état de la figure 7 à celui de la figure 8. Pendant les deux cycles d'usinage des flancs F1 et F2, un contrôle continu de la vitesse et de la position angulaire des arbres 2 et 3 est réalisé à l'aide des signaux transmis par les codeurs 17 et 18. En d'autres termes, l'unité 21 de commande numérique corrige constamment les vitesses de moteurs 10 et 11 à l'aide des unités 22 et 23 d'alimentation. A la fin de l'usinage, le pignon G d'engrenage est retiré et remplacé par un nouveau pignon à usiner. La description qui précède montre clairement que le procédé de rectification selon l'invention permet l'obtention d'une précision et d'une uniformité élevées, même dans le cas de pignons ayant des épaisseurs à rectifier qui varient beaucoup, sans risque de rupture du pignon M et avec d'excellents résultats, même pour la correction de ltexcentricité. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de finition de pignons trempés à l'aide d'un outil abrasif de rectification sous forme d'un pignon, ayant une rotation conjuguée de celle du pignon d'engrenage à usiner, et formant un angle d'intersection, les arbres de l'outil et du pignon d'engrenage coopérant avec un appareil électrique d'entraînement synchrone en rotation des arbres, muni d'une commande électrique de vitesse et de position angulaire, caractérisé en ce que - un outil utilisé de rectification (M) a des dents (H) dont le profil est plus petit que le profil théorique, de manière qu'un jeu prédéterminé soit délimité par rapport aux dents (K) du pignon d'engrenage (G) à usiner, - un cycle préliminaire de mesure est exécuté par entraînement en rotation de l'outil (M) à faible vitesse afin qu'il entraîne le pignon (G) d'engrenage à usiner ou inversement, avec comparaison des valeurs des positions angulaires relatives des dents (K) du pignon d'engrenage (G) et des dents (H) de l'outil (M) avec des valeurs théoriques prédéterminées, - lesvaleurs maximales de la différence entre ces valeurs sont formées à partir de cette comparaison et les valeurs maximales sont utilisées pour la détermination du temps d'usinage en fonction de données concernant la vitesse préréglée d'avance par tour, et - l'un des flancs (F1) des dents (K) du pignon d'engrenage (G) est usiné sans interruption avec une avance par tour correspondant à la valeur préréglée, pendant le temps d'usinage déterminé précédemment, et l'autre flanc (F2) des dents (K) du pignon d'engrenage (G) est alors.usiné de manière analogue, la vitesse et la position angulaire relatives des arbres (2, 3) étant contrôlées en continu pendant l'usinage à l'aide du dispositif électrique d'entraînement synchrone en rotation des arbres à commande électronique (14, 15, 16, 17, 18). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le cycle préliminaire de mesure, la comparaison est réalisée pour toutes les dents (K) du pignon (G) à usiner. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le cycle préliminaire de mesure, la comparaison est réalisée sur un nombre déterminé de dents (K) du pignon (G) à usiner. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le cycle préliminaire de mesure est réalisé d'abord sur l'un des flancs (F1) des dents (K) du pignon d'engrenage (G) à usiner puis sur l'autre flanc (F2) 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre mené (2) est freiné pendant le cycle préliminaire de mesure.