Brevet FR2722441A1 — publié le 19960119

Machine à usiner les crabots et engrenages avec entrée de denture. La présente invention a trait à une machine à usiner les crabots et engrenages possédant une entrée de denture, et notamment les crabots et engrenages utilisés dans les boites de vitesse, et qui se présentent sous forme d'une bague cylindrique présentant une denture périphérique de crabotage. Ces crabots peuvent être réalisés séparément des pignons utilisés dans les boîtes de vitesse puis rapportés et soudés contre un pignon, soit être usinés d'un seul tenant à une extrémité axiale de pignon. Les crabots de ce type présentent une denture constituée de dents périphériques s'étendant radialement de façon à laisser, entre deux dents consécutives, un espace dans lequel peut venir s'engager un élément complémentaire de crabot se déplaçant axialement par rapport au crabot. Du côté par lequel l'élément complémentaire de crabotage vient s'insérer, axialement, entre les dents de crabot, ces dernières présentent un double biseau formant l'entrée de la denture et destiné à assurer une pénétration progressive et sans heurt de l'élément complémentaire de crabotage entre les dents de crabot, et ceci quel que soit le sens de rotation du crabot. Cette extrémité doublement biseautée doit être parfaitement symétrique ou respecter des angles d'inclinaison très précis par rapport au plan radial médian de symétrie passant par la dent, de façon à assurer une grande précision dans le passage des vitesses. En d'autres termes, l'arête radiale, formant une extrémité de dent, à partir de laquelle s'écartent les deux faces biseautées, doit être contenue dans le plan radial médian passant exactement par le centre de la dent. Jusqu'à présent on a eu l'habitude de séparer complètement les opérations de taillage de dents de crabot et les opérations d'usinage de l'entrée de denture. Il existe ainsi des machines à tailler les dents de crabot, par exemple à l'aide d'outils-couteaux (dits également outils-pignons), qui peuvent tourner autour d'un axe, en synchronisme avec la rotation donnée à la pièce à usiner, tout en étant animés d'un mouvement axial alternatif pour les passes d'usinage découpant les dents, ou encore à l'aide de fraises-mères convenablement inclinées et entaillant la pièce animée d'un mouvement de rotation. Dans le cas du crabot, généralement, l'usinage comporte également la réalisation d'une dépouille derrière le taillage d'entrée en biseau de façon à tendre à maintenir l'élément complémentaire de crabot contre la denture du crabot. L'idée de réaliser une machine combinée permettant de réaliser tout d'abord le taillage de la dent et ensuite l'usinage d'entrée de dent, n'aboutira qu'à une performance limitée par l'impossibilité d'effectuer des opérations simultanées du fait que les différents outils demandent des vitesses de rotation de la pièce à usiner qui sont différentes. Une production en grande série n'est donc pas possible. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et de fournir une machine pour l'usinage des crabots et engrenages qui permette de réaliser, à une cadence autorisant la fabrication en grande série, l'usinage des dents de crabot ou d'engrenage elles-mêmes ainsi que l'usinage de l'entrée de denture, et ceci avec une précision extrême. L'invention a pour objet une machine à usiner les dents de crabot et engrenages à entrée de denture avec, d'une part, des moyens de taillage de dents et d'autre part des moyens d'usinage d'entrée de denture, caractérisée par le fait qu'elle comporte un poste de chargement de pièces et un poste de déchargement de pièces, les deux postes étant de préférence confondus, un poste de taillage de denture muni de moyens pour faire tourner la pièce à usiner conformément aux exigences dudit poste de taillage, et un poste d'usinage des entrées de dents avec des moyens pour faire tourner la pièce à usiner conformément aux exigences dudit poste d'usinage, des moyens de transfert, de préférence pour un transfert circulaire, étant prévus pour faire passer la pièce d'un poste à l'autre, lesdits moyens de transfert étant associés à des moyens d'indexation angulaire de la pièce à chacun des postes de taillage de denture, respectivement d'usinage d'entrée de denture. Dans une forme de réalisation préférée ledit moyen de transfert est constitué par un plateau rotatif portant des mandrins de fixation de la pièce à usiner répartis équiangulairement, associé à des moyens de rotation indexés pour faire passer la pièce successivement aux différents postes séparés par des intervalles angulaires identiques. Conformément à une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention, les mandrins présentés par le plateau sont agencés pour être accouplés et désaccouplés d'avec les moyens de rotation indexés disposés à chacun des postes, avec interposition de moyens d'indexation assurant une précision initiale parfaite de la position angulaire de chacun des mandrins par rapport aux moyens de rotation prenant en charge le mandrin arrivé à son poste. De façon avantageuse le plateau rotatif qui porte les mandrins peut être agencé pour pouvoir être soulevé le long de son axe de rotation pour le désaccouplement puis le transfert, puis rabaissé pour l'accouplement, chaque mandrin présentant à son extrémité inférieure une denture précise, avec des dents, de préférence de forme triangulaire, et susceptibles de venir en prise, à la façon d'un crabot, avec une denture complémentaire, également de grande précision, présentée au niveau du poste respectif par les moyens de rotation de la pièce à son poste. De cette façon lorsque, après la rotation du plateau, un mandrin arrive au niveau d'un nouveau poste, la descente du plateau amène les dents inférieures du mandrin à pénétrer dans les intervalles entre les dents de la denture du moyen de rotation, jusqu'à ce qu'elles soient exactement positionnées par rapport à cette denture. On obtient ainsi une indépendance totale des différents postes qui peuvent travailler chacun à la vitesse de rotation propre requise, le cycle de rotation du plateau étant adapté à l'opération la plus longue, et ceci tout en assurant de façon quasiment instantanée un positionnement angulaire rigoureux de chaque pièce lorsqu'elle parvient au poste où elle va être travaillée, chaque pièce restant de plus, serrée par le même mandrin pendant tout son trajet dans la machine. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif, et se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue schématique en élévation d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de dessus de ce dispositif, - la figure 3 représente une vue en coupe axiale d'un moyen de rotation indexé de l'un des postes avec le mandrin angulairement positionné, - la figure 4 représente une vue partielle du poste de taillage, - la figure 5 représente une vue schématique générale des moyens de transfert, - la figure 6 représente une vue schématique en perspective d'un crabot, En se référant tout d'abord à la figure 6 on voit que la pièce 1, qui forme le crabot, présente une forme de bague avec un alésage intérieur cylindrique 2, et une denture périphérique 3. La dent 4 est, dans l'exemple représenté, symétrique par rapport au plan radial passant dans sa partie médiane. Chaque dent présente une entrée comprenant une arête initiale 6 de direction radiale, située dans le plan radial médian de symétrie de la dent et se poursuivant par deux faces biseautées 7 s'écartant progressivement l'une de l'autre jusqu'à la zone 8 derrière laquelle se trouve un flanc 9 qui se rétrécit vers l'arrière pour former une dépouille facilitant le maintien de la dent complémentaire de l'élément complémentaire de crabotage destiné à être inséré entre les dents 4 de la denture 3. On se réfère maintenant aux figures 1 à 5. La machine selon l'invention comporte un poste de chargement et de déchargement 10 dans lequel un dispositif de manipulation charge et décharge alternativement les bagues 1, encore dépourvues de dents, et destinées à être usinées. De là, les pièces 1 sont amenées à un poste 11 de taillage de dents, de type classique. Après avoir quitté le poste 11 la pièce parvient à un poste 12 d'usinage de l'entrée de denture. On a représenté schématiquement au poste 10 un dispositif de chargement et de déchargement 13. Au poste 11 on voit un outil consistant en un outil-couteau 14 porté par un dispositif susceptible d'être animé du mouvement convenable de translation alternée et de rotation propre à ce genre d'outil, et qui est parfaitement classique pour le taillage des dentures de crabot. Les différents moyens, tels que chariot porteoutil 15, n'ont donc pas à être décrits d'avantage. Le poste d'usinage d'entrée de denture 12 présente, de préférence, deux outils 16 avantageusement disposés de façon à pouvoir travailler simultanément. Ces outils, par exemple des fraises monodent ou des fraises de forme, sont portés par des broches 17 et sont également parfaitement classiques dans l'usinage d'entrée des dentures de crabot. Ils n'ont donc pas à être détaillés davantage. Des moyens non représentés assurent, bien entendu, la commande des différents outils des différents postes. La machine comporte encore un plateau de transfert 18 susceptible de tourner chaque fois d'un tiers de tour dans le sens horaire et comportant, répartis selon trois angles de 1200, trois mandrins porte-pièces 19, le plateau tournant autour d'un axe vertical 20. L'axe 20 est matérialisé par un dispositif de rotation 21 comportant un moteur convenable (non décrit), le plateau 18 étant supporté par un équipage rotatif 22 susceptible d'être déplacé axialement vers le haut par un vérin depuis la position représentée sur la figure 3, puis de revenir à sa position axiale basse. Devant chacun des postes 11 et 12 se trouve disposé un moyen de rotation de pièce comprenant un axe 23, susceptible d'être entraîné par un moteur avec un asservissement de très grande précision angulaire par rapport à la rotation de l'outil. Ce type d'asservissement est tout à fait classique dans les machines de taillage de dents. Ledit axe se termine à son extrémité supérieure par une couronne dentée 24 dont les pointes de dents, triangulaires, sont orientées vers le haut. Les mandrins 19 qui sont portés par le plateau 18 présentent à leur extrémité inférieure une denture 25 exactement complémentaire de la denture 24. Ils sont tourillonnés librement sur le plateau avec une possibilité de faible débattement axial libre par rapport au plateau. Des moyens 26 sont montés sur l'équipage rotatif ou axe 23 des moyens de rotation pour permettre d'accoupler et de désaccoupler le mandrin 19 d'avec l'axe 23. Le fonctionnement est le suivant. Une pièce en forme de bague 1 à usiner ayant été mise en place sur le mandrin 19 présent au poste 10, le plateau 18 est soulevé. Il est ensuite animé d'un mouvement de rotation horaire de 1200 de sorte que le mandrin 19 qui présente la pièce 1 se trouve amené au poste 11. A ce moment le moyen coulissant 22 descend vers le bas et le plateau 18, qui porte le mandrin 19 est ramené dans sa position basse. La denture 25 du mandrin 19 vient alors en prise avec la denture 24 et les dents 25 finissent par trouver une position angulaire exactement déterminée par la position angulaire au repos de la denture 24, laquelle est très exactement indexée par rapport aux moyens d'usinage 14 du poste 11 par un asservissement électronique bien connu. A ce moment les moyens d'accouplement 26 sont actionnés pour venir serrer le mandrin 19 et le rendre parfaitement solidaire en translation et en rotation avec la denture 24 et le reste du moyen de rotation de pièce. L'opération de taillage de la denture peut alors commencer de façon classique, la pièce étant animée d'un mouvement de rotation en synchronisme avec la rotation de l'outil 14 qui bat à la fréquence convenable. Après le taillage des dents, les moyens d'accouplement 26 sont relâchés et le plateau 18 soulevé vers le haut, à la suite de quoi une nouvelle rotation de 1200 amène le mandrin au poste 12. A cet emplacement des moyens analogues à ceux déjà décrits, et présentant également une denture 24, prennent en charge le mandrin après que le plateau se soit abaissé et le mandrin se trouve à nouveau très exactement positionné angulairement. On procède alors à l'usinage des entrées de denture grâce aux outils 16. Ensuite les moyens d'accouplement de mandrin sont libérés, le plateau soulevé et tourné à nouveau d'un tiers de tour pour aboutir au poste de chargementdéchargement 10 où la pièce à usiner est enlevée et remplacée par une nouvelle pièce en forme de bague. La durée d'immobilisation du plateau entre deux rotations d'un tiers de tour est réglée sur celle des opérations d'usinage réalisées aux postes 11 et 12 qui est la plus longue, généralement l'opération de taillage. On a réalisé de cette façon une machine permettant de réaliser simultanément le taillage de la denture d'un crabot et l'usinage de l'entrée de denture d'un autre crabot et l'enlèvement d'un crabot terminé et la mise en place d'une ébauche pour un nouveau crabot. En outre à chaque poste les pièces sont présentées, à la fin de l'opération de serrage du mandrin, dans une position angulaire qui correspond exactement à la position, précise du moyen de rotation de pièce pertinent, couplé au fonctionnement de l'outil dans le poste, de sorte qu'une précision d'usinage extrêmement grande est obtenue. On comprend que le dispositif selon l'invention est aussi bien applicable à l'usinage d'engrenages avant des entrées de denture, et notamment des engrenages de boîtes de vitesse. REVENDICATIONS 1. Machine à usiner les dents de crabot et engrenages à entrée de denture avec, d'une part, des moyens de taillage de dents et d'autre part des moyens d'usinage d'entrée de denture, caractérisée par le fait qu'elle comporte un poste de chargement de pièces et un poste de déchargement de pièces (10), un poste de taillage de denture (11) muni de moyens (23) pour faire tourner la pièce à usiner conformément aux exigences dudit poste de taillage, et un poste d'usinage des entrées de dents (12) avec des moyens (23) pour faire tourner la pièce à usiner conformément aux exigences dudit poste d'usinage, des moyens de transfert (18, 19), étant prévus pour faire passer la pièce d'un poste à l'autre, lesdits moyens de transfert étant associés à des moyens d'indexation angulaire (24, 25, 26) de la pièce à chacun des postes de taillage de denture, respectivement d'usinage d'entrée de denture. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen de transfert est constitué par un plateau rotatif (18) portant des mandrins (19) de fixation de la pièce à usiner répartis équiangulairement, associé à des moyens de rotation indexés (22) pour faire passer la pièce successivement aux différents postes (10, 11, 12) séparés par des intervalles angulaires identiques. 3. Machine selon la revendication 1, caractérisée pa un poste unique de chargement et de déchargement (10). 4. Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que des mandrins (19) présentés par le moyen de transfert (18) sont agencés pour être accouplés et désaccouplés d'avec les moyens de rotation disposés à chacun des postes, avec interposition de moyens d'indexation assurant une précision initiale de la position angulaire de chacun des mandrins par rapport à la position initiale de rotation prenant en charge le mandrin à son poste. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que le moyen de transfert qui porte les mandrins est agencé pour pouvoir être soulevé le long de son axe de rotation pour le désaccouplement puis le transfert, puis rabaissé pour l'accouplement, chaque mandrin (11) présentant à son extrémité inférieure une denture précise (25), avec des dents, susceptibles de venir en prise, à la façon d'un crabot, avec une denture complémentaire (24), également de grande précision, présentée au niveau du poste respectif, par les moyens de rotation de la pièce à son poste. 6. Machine selon l'une des revnedications 4 et 5, caractérisée en ce que les mandrins sont tourillonnés librement, avec un faible débattement axial, sur le plateau (18).