Brevet FR2642349A1 — publié le 19900803

DISPOSITIF POUR CHANFREINER ET EBARBER LES BORDS LATERAUX D'UNE ROUE DENTEE L'invention concerne un dispositif pour chanfreiner et ébarber les bords latéraux de la denture d'un engrenage, comprenant un outil muni d'une denture de guidage, mobile au moins radialement en direction de l'engrenage et pouvant engrener avec celui-ci et qui présente sur ses deux faces frontales respectivement une denture de chanfreinage des bords, laquelle peut également venir en prise avec l'engrenage et une denture d'ébarbage, l'engrenage et/ou l'outil étant munis d'un dispositif d'entraînement rotatif. Les engrenages qui ont été taillés sans production de copeaux présentent sur les bords latéraux de la denture des barbes qui doivent être éliminées. L'ébarbage s'effectue au moyen d'un outil ébarbeur (racleur) ou de préférence sur une fraiseuse prévue à cet effet. Etant donné que les bords de dentures trempées peuvent se briser, il est de pratique habituelle non seulement d'ébarber ces bords mais encore de les chanfreiner ou de les biseauter. A cette fin, on utilise sur la fraiseuse des outils combinés ou séparés pour le chanfreinage et l'ébarbage. On connaît par DE-PS 16 27 376 un. dispositif pour chanfreiner les bords d'extrémité à angle aigu des flancs des dents d'une roue à denture oblique. Ce dispositif comporte une roue de guidage engrenant avec la périphérie de la denture de l'engrenage à ébarber. Sur les deux côtés de la roue de guidage est disposée respectivement une roue chanfreinant les bords des dents de l'engrenage en regard, en produisant des copeaux et, le cas échéant, par déformation. Au-dessus de chacune de ces roues de chanfreinage est disposée coaxialement une roue d'ébarbage en forme de godet qui ébarbe la face en regard de l'engrenage, opération au cours de laquelle il peut y avoir, le cas échéant, sur l'engrenage, production de copeaux provenant du chanfreinage opéré sur les bords de l'engrenage. La roue de guidage et les roues de chanfreinage des bords sont montées de manière rotative sur un arbre et sont solidaires les unes des autres. Les roues d'ébarbage en forme de godets sont également montées sur cet arbre et sont pressées sur les flancs de l'engrenage au moyen de rondelles élastiques. Avec ce dispositif connu, l'outil présente un montage compliqué et onéreux constitué de cinq pignons séparés qui exigent une très grande précision pour la préparation du montage et le montage luimême. L'engrenage doit être usiné deux fois sur chaque côté pour que tous les côtés des dents (les bords avant et arrière) puissent être chanfreinés et ébarbés. L'outil doit être soit inversé, ce qui implique des pertes de temps, soit remplacé par un deuxième outil identique monté en sens inverse, ce qui augmente considérablement les coûts de fabrication et d'outillage. Enfin, au moyen de ce dispositif connu, les bords d'extrémité ne peuvent être que biseautés car il n'est pas possible de les arrondir. Le document DE-PS 20 22 937 décrit un dispositif pour chanfreiner ou biseauter sans production de copeaux les bords latéraux de roues déjà dentées au moyen d'une roue dentée de guidage mobile radialement en direction de la roue à usiner, la longueur des dents de la roue de guidage étant inférieure à celle de la roue à usiner. Des deux côtés de la roue de guidage sont fixées deux roues de fraisage des bords d'extrémité qui viennent buter contre les extrémités des dents de la roue de guidage. Les deux roues de fraisage des bords présentent une largueur de dent supérieure à celle de la roue de guidage. Au moyen de ce dispositif, il est possible de chanfreiner les quatre bords d'extrémité d'une roue dentée en une seule opération. Par conséquent, l'ébarbage et le chanfreinage des bords s'effectuent dans un même cycle opératoire au moyen d'une déformation oblique des quatre bords de chaque dent de l'engrenage. Toutefois, ce dispositif connu permet seulement de chanfreiner les bords mais non de les arrondir. L'outil lui- même est en trois parties et exige également un montage d'une grande complexité. Tout comme pour le dispositif décrit précédemment, le mouvement d'application s'effectue uniquement dans le sens radial. Il est vrai que les bords des roues de fraisage sont ajustés à la forme du chanfrein à réaliser sur les dents de l'engrenage, mais ceci ce ne peut s'appliquer qu'à l'angle de chanfreinage parce que, au moyen de ce dispositif connu, seuls des chanfreins sont réalisables sur les bords des dents de l'engrenage. Enfin, le dispositif connu exige la tenue d'un stock important parce que pour chaque dimension d'engrenage, pour chaque forme de dents d'engrenage, etc..., il est nécessaire de disposer d'un outil distinct. Car un seul et même outil ne permet d'usiner qu'une seule dimension et un seul type d'engrenage. Le document DE-PS 25 42 372 décrit un outil pour l'ébarbage des flancs d'un engrenage en prise avec celui-ci et au cours de cette opération presse le matériau vers l'extérieur au-delà des faces de l'engrenage en provoquant une déformation. Il est vrai que cet outil connu est constitué de deux disques axialement mobiles l'un par rapport à l'autre et peut donc être adapté à la dimension de l'engrenage, toutefois, il n'est pas en mesure d'ébarber les bords d'extrémité des dents. Pour cet ébarbage il est nécessaire d'utiliser des disques d'ébarbage séparés. Les flancs concaves de l'outil pour le chanfreinage ainsi que les disques d'ébarbage entraînent des frais de fabrication relativement élevés et posent des problèmes pour le polissage de finition. A cela s'ajoute une durée de vie limitée. Un perfectionnement ultérieur connu par le document DE-PS 28 17 889 propose un outil d'ébarbage des faces latérales de la roue à usiner, cet outil ayant la forme de deux disques d'ébarbage placés de chaque côté du pignon de l'outil et agissant au moyen d'arêtes coupantes respectivement sur une face de la roue à usiner. Chaque disque d'ébarbage présente une arête de coupe de forme circulaire et un chanfrein au voisinage de celle-ci. Avec cet outil connu, l'approche s'effectue à nouveau seulement dans le sens radial et l'outil permet seulement de biseauter les dents de la roue mais non de les arrondir. En outre, à nouveau chaque type et chaque dimension d'engrenage exigent un outil distinct, les dents de l'outil peuvent casser facilement et il est nécessaire de disposer de deux axes d'outil (pour l'ébarbage et pour le chanfreinage), la fabrication de l'outil est problématique lorsque les profils n'ont pas la forme d'une développante et le chanfreinage ne s'applique pas à la tête des dents. L'objet de l'invention est de proposer un dispositif du type mentionné dans l'introduction, qui soit en mesure, avec une structure aussi simple que possible, de chanfreiner et d'ébarber en une seule opération et en un temps très bref les bords latéraux d'un engrenage ou roue dentée. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par le fait que l'outil est constitué de deux moitiés qui sont déplaçables radialement et axialement respectivement vis à vis de l'engrenage au moyen d'un dispositif de déplacement et par le fait que chaque moitié d'outil est constituée d'une roue de pression sur laquelle sont prévues axialement côte à côte une couronne dentée de guidage et une couronne dentée d'ébarbage dépassant à sa périphérie la roue dentée de guidage, les deux couronnes dentées présentant une zone de raccordement de forme arrondie ou en biseau et formant ensemble la denture de chanfreinage au moyen de laquelle les bords de l'engrenage peuvent être arrondis et chanfreinés respectivement sans production de copeaux. Dans le dispositif proposé par l'invention, pour chaque moitié d'outil la couronne dentée de guidage dont les dents sont parallèles à l'axe de rotation et aux dents de l'engrenage à usiner et donc ne sont ni en forme de V ni concaves, constitue, avec la zone de raccordement arrondie ou en biseau avec la couronne dentée d'ébarbage, la denture proprement dite chargée d'arrondir et chanfreiner sans production de copeaux les bords d'extrémité des dents de l'engrenage à usiner. Au moyen des dispositifs de déplacement, les deux moitiés d'outil sont déplacées radialement et axialement de telle sorte qu'après un faible nombre de tours de l'outil, les bords sont cassés par une opération d'arrondissement ou de chanfreinage et qu'en même temps les faces latérales des dents de l'engrenage sont ébarbées, donc débarrassées des barbes intiales ainsi que, le cas échéant, des barbes secondaires provoquées par les roues de pression. Etant donné qu'au cours de l'opération la couronne dentée de guidage, la couronne dentée d'ébarbage et la denture formée entre ces couronnes et destinée à chanfreiner les bords travaillent dans la même zone de l'engrenage à usiner en traitant pratiquement simultanément les bords de l'engrenage, la quantité de barbes secondaires produites sur les flancs de l'engrenage à usiner est tout à fait négligeable. Ces barbes secondaires éventuellement produites sur les bords sont d'ailleurs éliminées par l'ébarbage comme décrit précédemment. Avec le dispositif proposé par l'invention, la structure de l'outil est extrêmement simple puisqu'il est constitué de deux parties seulement et l'opération d'usinage est également très simple et très brève parce que l'ébarbage s'effectue en même temps que l'opération d'arrondissement ou de chanfreinage. Puisque le chanfreinage des bords s'effectue par une pression radiale et axiale créée sur l'engrenage à usiner monté entre les deux moitiés d'outil et non par une distance axiale fixe entre ces deux moitiés, il est possible d'utiliser l'outil pour des engrenages de largeurs différentes sans le moindre problème, ce qui simplifie la tenue du stock et diminue les coûts. Il est également possible d'usiner des dents dont le profil n'est pas en forme de développante. Des modes de réalisation avantageux de l'invention font l'objet des sous-revendications. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit plus en détail ciaprès en référence aux dessins annexés sur lesquels: - les figures i à 3 réprésentent le montage du dispositif conforme à l'invention suivant trois positions différen- tes permettant d'expliquer son mode de fonctionnement; - la figure 4 est une vue de dessus de la face de travail d'une moitié de l'outil du dispositif selon l'invention; - la figure 5a est une vue en coupe transversale de la moitié de l'outil représentée sur la figure 4, et - les figures 5b et 5c sont des représentations agrandies d'un détail X de la figure 5a relatif à deux dentures de chanfreinage réalisées de manière différente. Le dispositif décrit ci-après pour chanfreiner et ébarber les bords latéraux d'une roue dentée 10 est constitué de deux roues de pression 12, 14. Etant donné que les deux roues de pression 12, 14 sont identiques, seule la roue 12 représentée sur les figures 4 et 5a à 5c est décrite en détail ci-après. La roue de pression 12 présente un corps en forme de disque 12.1 qui est muni d'un trou de montage 12.2 et de plusieurs perçages taraudés 12.3 pour la fixation à un porte- outil qui sera décrit ultérieurement. Le corps 12.1 en forme de disque est muni sur son bord périphérique d'un profil 12.4 en plusieurs parties qui est constitué d'une couronne dentée de guidage 12.41 et d'une couronne dentée d'ébarbage 12.42, cette dernière étant disposée à l'extérieur c'est-à-dire sur le côté de la couronne dentée 12.41 opposé à la roue 10. La couronne dentée de guidage 12.41 est munie d'un profil opposé à celui de la roue 10 devant être traitée par la roue de pression 12. La couronne dentée d'ébarbage 12.42 axialement adjacente dépasse tout le pourtour extérieur de la couronne dentée de guidage. Le dépassement de la couronne de guidage 12.41 par la couronne d'ébarbage 12.42 est illustré sur la figure 4 par l'intervalle B séparant les deux contours extérieurs de la couronne 12.41 et de la couronne 12.42. Dans la totalité de cet intervalle B, la zone de raccordement entre la couronne 12.41 et la couronne 12.42 a la forme d'un congé (figure 5b) ou bien la forme d'un biseau (figure 5c) et au droit de ce raccordement ces deux couronnes forment en commun une denture de chanfreinage des bords 12.43. Au moyen de cette denture 12.43, les bords latéraux de la roue 10 dont le profil correspond au profil 12.4 sont arrondis par déformation résultant d'une pression (au moyen de la zone de raccordement en forme de congé représenté sur la figure 5b) ou chanfreinés (au moyen du raccordement en biseau représenté sur la figure 5c). La couronne dentée d'ébarbage 12.42 comporte des arêtes coupantes acérées 12.421 qui éliminent toutes les barbes éventuellement présentes sur les faces en regard des dents de la roue 10. Les roues de pression 12, 14 sont montées en une seule pièce, c'est-à-dire que la couronne de guidage 12.41, la couronne d'ébarbage 12. 42 et la denture 12.43 sont conformées sur chaque roue de pression. On peut voir très nettement sur la figure 4 que les dents de la couronne dentée d'ébarbage 12.42 s'alignent axialement avec les dents de la couronne de guidage 12.41 et qu'elles dépassent ces dernières en largeur et en hauteur. A la place de la couronne d'ébarbage, il est possible de prévoir sur les roues de pression 12, 14 un disque d'ébarbage ayant une arête de coupe périphérique et une face d'application, ce qui est déjà connu par le document DE-PS 28 17 889 mentionné ci-dessus et qui n'a donc pas été représenté ni décrit plus en détail. Le mode de réalisation représenté sur la figure 4 et qui présente deux couronnes dentées axialement alignées 12.41, 12.42 constitue le mode de réalisation préféré. La structure et le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention sont décrits plus en détail en référence aux figures 1 à 3. Selon la figure 1, les roues de pression 12, 14 sont fixées par des vis 15 ou 16 sur un porte-outil qui est désigné dans son ensemble par le repère numérique 18. Le porte- outil 18 présente deux arbres 18.1, 18.2 qui sont montés de manière rotative dans des paliers 20.1 ou 20.2 du porte-outil 18. Les roues de pression 12, 14 sont fixées sur des moyeux 18.11 ou 18.21 au moyen des vis 15 ou 16 pénétrant dans les perçages taraudés 12.3, de la manière représentée. Les arbres 18.1 et 18.2 sont réalisés en une seule pièce et mobiles axialement dans les paliers 20.1 et 20.2. Le moyeu 18.21 est muni du côté opposé à la roue de pression 14 d'une bride annulaire 18.210 qui est mobile axialement dans un perçage 20.21 du palier 20.2. Dans une chambre 22, du fluide -20 hydraulique peut être introduit par un perçage 24 pratiqué dans l'arbre 18.2. La chambre 22 et le perçage 24 font partie d'un dispositif de déplacement axial qui n'est pas représenté plus en détail. Au moyen d'un dispositif de déplacement radial 26 représenté de manière simplifiée, le porte-outil peut être rapproché radialement de la roue 10. Entre les moyeux 18.11 et 18.21 est agencé un dispositif élastique 28 réalisé sous la forme de rondelles élastiques qui maintiennent les moyeux 18.11 et 18.21 à une certaine distance lorsque le dispositif de déplacement axial 22, 24 n'est pas en service, cette distance étant au moins égale à la largeur de la denture de la roue 10. Pour des raisons de simplification, le dispositif de déplacement radial 26 n'a été représenté que sur la figure 1 et n'est pas montré sur les figures 2 et 3. Le dispositif fonctionne de la manière suivante: Dans la position représentée sur la figure 1, la roue dentée 10 est montée sur une machine et se trouve déjà en rotation. L'outil constitué par les roues de pression 12, 14 se trouve encore en position de repos. Dans la position représentée sur la figure 2, l'outil 12, 14 a été déplacé suivant la flèche A et est entraîné alors par la roue dentée 10. Dnas la position représentée sur la figure 3, les deux roues de pression 12, 14 sont pressées l'une contre l'autre au moyen du dispositif de déplacement axial 22,24 par l'application d'une force hydraulique dans la chambre 22 dans la direction de la flèche Z. La force s'exerçant dans la direction de la flèche A, à l'aide du dispositif de déplacement radial 26, continue alors d'agir en direction de la roue à usiner 10. Après un faible nombre de tours, l'opération de pression est achevée. Les bords des extrémités des dents de la roue 10 sont alors chanfreinés et ébarbés. Lorsque pendant l'opération de pression des barbes secondaires sont formées aux extrémités des dents de la roue usinée, ces barbes sont éliminées par les arêtes coupantes des roues de pression. Si des barbes secondaires venaient à se produire également sur les flancs, ce que l'expérience n'a pas permis de révéler, elles seraient éliminées lors de la rectification des flancs de la roue (qui se pratique dans tous les cas par exemple pour des pignons destinés à des boites de vitesses pour automobiles), par rodage, arasage ou analogue. Les barbes provenant de la poussée ou des barbes similaires, présentes sur les bords latéraux de la roue 10 sont pressées vers l'extérieur dans le procédé décrit ci-dessus au moyen des roues de pression 12,14 pendant l'opération d'arrondissement desdits bords. Si alors la distance entre les arêtes coupantes des couronnes d'ébarbage se trouve réduite jusqu'à égaler la largeur de la roue à usiner, ces barbes (et le cas échéant des barbes secondaires), sont éliminées par ces arêtes coupantes. Le dispositif décrit ci-dessus permet donc d'arrondir et d'ébarber les bords d'extrémité des dents d'un engrenage en une seule opération et à l'aide d'un seul et même outil. RE V E N D I C A T IONS =:=:=:=:=:=:=:=:=:=X=:=:=:= 1. Dispositif pour chanfreiner et ébarber les bords latéraux d'une roue dentée ou engrenage, comprenant un outil muni d'une denture de guidage, mobile au moins radialement en direction de la roue dentée et pouvant engrener avec celle-ci et qui présente sur ses deux côtés frontaux respectivement une denture de chanfreinage des bords laquelle peut également engrener avec la roue dentée et une denture d'ébarbage, la roue dentée et/ou l'outil étant munis d'un dispositif d'entraînement rotatif, caractérisé par le fait que l'outil est constitué de deux moitiés qui sont applicables radialement et axialement repectivement sur la roue dentée (10) au moyen d'un dispositif de déplacement (26; 22,24), et par le fait que chaque moitié d'outil est constituée d'une roue de pression (12,14) sur laquelle sont prévues axialement côte à côte une couronne dentée de guidage (12.41, 14.41) et une couronne dentée d'ébarbage (12.42, 14.42) dépassant sur son pourtour la roue dentée de guidage, les deux couronnes dentées présentant une- zone de raccordement en forme de congé ou en biseau et formant ensemble la denture de chanfreinage des bords (12.43, 14.43), au moyen de laquelle les bords latéraux de la roue dentée (10) peuvent être arrondis ou chanfreinés sans production de copeaux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les dents de la couronne dentée d'ébarbage (12.42, 14.42) sont alignées axialement avec les dents de la roue dentée de guidage (12.41, 14.41) et dépassent ces dernières en largeur et en hauteur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les deux roues de pression (12,14) sont disposées sur deux arbres (18.1, 18.2) coaxialement et de façon appropriée vis à vis de la roue dentée (10) et peuvent être pressées de chaque côté de la roue dentée (10) au moyen du dispositif de déplacement axial (22, 24) et par le fait qu'entre les deux roues de pression (12,14) est prévu un dispositif à ressorts (28) qui maintient les roues de pression (12,14) à une certaine distance lorsque le dispositif de déplacement axial (22,24) est inactif. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les dispositifs de déplacement (26; 22,24) sont des dispositifs hydrauliques.