Procédé de rectification d'une fraise affûtée La présente invention concerne un procédé de rectification d'une fraise affûtée, à lames multiples, montée sur une machine à tailler les roues dentées.
L'invention a pour but la réalisation d'un tel procédé permettant d'obtenir des dents dont la surface présente une meilleure finition et d'augmenter le nombre de roues dentées qu'on peut tailler sans réaffûter la fraise.
Lorsqu'on utilise une fraise de ce type, ses bords de coupe décrivent une surface de coupe qu'on fait rouler par rapport à la roue dentée à tailler de façon à produire les surfaces de dents de la forme désirée. Les diverses lames de la fraise balaient successivement la pièce et, au cours de chaque passe, chaque lame est destinée à tailler une bande étroite sur la surface de la dent, de sorte que la surface de la dent terminée est composée d'un grand nombre de bandes étroites de largeur sensiblement uniforme.
Toutefois, si les arêtes de coupe des lames successives ne suivent pas leur voie de façon précise, c'est-à-dire si elles ne se trouvent pas à la même distance radiale de l'axe de rotation de la fraise, la totalité de la taille peut être faite par une seule lame, ou quelques lames seulement de la série des lames de la fraise, ce qui donne une surface présentant une finition médiocre et caractérisée par des plates ou bandes de largeur excessive.
Les faces latérales des lames de la fraise sont habituellement en dépouille par rapport aux bords de coupe afin que, lors du réaffûtagë, par meulage ou autrement, des faces frontâles des lames, la position des arêtes par rapport à l'axe de la fraise demeure inchangée,<B>de</B> sorte que les surfaces des dents taillées après un réaffûtage soient identiques à celles taillées avant le réaffûtage. Toutefois, en raison de défauts de précision au cours du réaffûtage ou dans le montage de la fraise sur la machine à tailler les roues dentées,
il arrive fréquemment que les diverses lames d'une fraise ne suivent pas exactement leur voie après un réaffûtagë. Dans le cas où les lames sont réglables radia lement, on peut améliorer leur voie par une opération de rectification demandant du<B>-</B> temps, effectuée après qu'on a remonté la fraise réaf- fûtée sur la machine à tailler. Dans le cas où les lames ne sont pas réglables, on ne peut faire autrement que d'enlever, réaffûter et remonter la fraise, avec un résultat incertain.
Afin de remédier à ces inconvénients, on a par suite essayé de rectifier la fraise, après l'avoir réaffûtée et remontée dans la machine à tailler les roues dentées, en la faisant tourner contre un élément abrasif, tel qu'un outil ou tampon de brunissage, ou une meule abrasive; afin d'amener ainsi toutes les arêtes de coupe dans une surface commune de révolution autour de l'axe de la fraise sur lequel celle-ci tourne effec tivement pendant l'opération de taillage de la roue dentée.
Toutefois, on a constaté qu'une telle rectification n'est pas pratique dans la fabrication industrielle des roues dentées, no tamment à cause du fait que de très faibles variations de la position des arêtes de coupe entraînent des modifications notables dans le caractère et la position de la portée des dents en prise, et que le conducteur de la machine ne peut trouver un moyen adéquat de mettre en position de façon reproductible l'élément abrasif contre la- fraise avec la précision néces saire pour empêcher de telles modifications de la portée.
La présente invention se propose de remé dier à ces inconvénients. A cet effet le procédé de rectification d'une fraise affûtée à lames multiples, objet de l'invention, est monté sur une machine à tailler les roues dentées, carac térisé en ce qu'il consiste à faire fonctionner la machine pendant un cycle de taillage de façon à tailler, au moyen de la fraise, au moins une face-.de -dent de la roue à usiner, puis à. faire fonctionner la machine pendant un autre cycle tandis que la fraise est au contact de ladite surface de dent pour effectuer l'abrasion de la fraise.
Au dessin, la fig. 1 est une vue schématique de la fraise et de la partie qui la supporte dans une machine classique à tailler les roues dentées, montrant la relation entre la fraise et une roue dentée à tailler, ou un outil abrasif en forme de roue dentée; la fig. 2 est une coupe partielle axiale à travers une roue dentée, montrant en élévation les faces latérales ou flancs de travail d'une dent; les fig. 3, 4 et 5 sont des coupes partielles dans un plan contenant l'axe de la fraise, mon trant la relation entre la fraise et une roue dentée, ou l'outil abrasif, respectivement au commencement, au milieu et à la fin de l'action de génération d'une surface de dent;
la fig. 6 est une coupe d'une lame de fraise dans un plan selon la ligne 6-6 de la fig. 5; la fig. 7 est une coupe fortement agrandie de l'arête de coupe de la lame de la fig. 6.
Pour engendrer de façon classique des roues dentées coniques présentant des dents incurvées longitudinalement, par exemple des roues dentées coniques en spirale et hypoïdes, une fraise 20 est montée de façon à pouvoir tourner autour de son axe 21 sur un berceau 22. Le berceau tourne autour de son axe 23 en syn chronisme avec la rotation d'une. roue dentée 24 à tailler (ou pièce) autour de son axe 25.
L'axe 21 de la fraise est parallèle ou incliné selon un angle aigu par rapport à l'axe 23 du berceau, et l'axe 25 de la pièce est disposé de telle sorte par rapport à la fraise que les arêtes de la pointe 26 (fig. 5) de lames 27 de la fraise taillent les surfaces de fond 28' (fig. 2) des creux de dents, tandis que les arêtes de coupe intérieure 28 et extérieure 29 engendrent respectivement les faces latérales ou flancs convexe 31 et concave 37 de la dent de la pièce. Dans le processus de génération, les surfaces de révolution décrites par les arêtes de coupe 28, 26 et 29 représentent une dent d'une roue dentée imaginaire de génération qui roule en prise avec la pièce, la roue de génération tournant sur son axe 23 tandis que la pièce tourne sur son axe 25.
Ainsi, les directions du mouvement relatif étant celles indiquées par les flèches sur la fig. 1, la fraise se déplace entre les positions successives repré sentées en 20', 20 et 20", l'axe de la fraise passant par les positions successives 21', 21 et 21", en synchronisme avec la rotation de la pièce.
Les arêtes intérieures de coupe 28 viennent au contact de la surface 31 tout d'abord au point 32 qui est situé sur la petite extrémité de la dent voisine de la surface 28' du creux de dent, et à la fin du taillage, elles viennent au contact de la surface 31 à la pointe 36 de l'extré mité large de la dent. En raison de l'angle de la spirale de la dent, qui résulte du fait que les dents sont enroulées autour de la surface conique de racine de la roue dentée, la surface de révo lution interne de coupe, c'est-à-dire la surface de révolution balayée par les arêtes de coupe 28, sera à tout moment pendant la génération au contact de la surface 31 de la dent, le long d'une ligne diagonale.
Lorsqu'on parvient à la phase de génération représentée à la fig. 3, le contact s'établit à peu près le long de la ligne diagonale 33 de la fig. 2 passant par le point 33'. Ensuite, lorsque la génération parvient au point repré senté à la fig. 4, le contact s'établit le long d'une ligne diagonale 34 (fig. 2) passant par le point 34' et, lorsque la génération parvient au point représenté à la fig. 5, le contact s'établit le long d'une ligne diagonale 35 passant par le point 35' (fig. 2).
A chaque passe de l'arrêt 28 de la lame, le contact de l'arête avec la surface 31 progresse le long d'une telle ligne diagonale, de droite à gauche en regardant la fig. 2. Seule une petite partie de l'arête 28 est en contact avec la pièce à tout moment donné, mais, au cours de chaque passe de la lame le contact progresse d'une distance appréciable le long de l'arête 28, la progression allant de la pointe à la racine de la lame dans cet exemple.
Après chaque mouvement de génération, la machine retire automatiquement la pièce de la fraise (ou vice versa), oriente la pièce en la faisant tourner d'un pas autour de son axe 25, ramène le berceau et la pièce à leurs positions initiales, fait avancer la pièce de façon à l'ame ner de nouveau au contact de la fraise, puis répète la génération tandis que la fraise agit dans un autre creux de dent de la pièce. Ce cycle se reproduit jusqu'à ce que toutes les dents de la pièce aient été taillées, après quoi, la machine s'arrête automatiquement et la pièce est écartée de la fraise. Dans certains procédés, les fraises ont des lames alternées dont les arêtes de coupe 28 et 29, respectivement, taillent simultanément les flancs opposés 31 et 37.
(fig. 5) d'un creux de dent, tandis que, dans d'autres procédés, seul un flanc, par exemple 31, est taillé dans une opération, tandis que l'autre flanc, 37, est taillé dans une opération dis tincte, souvent sur une autre machine à tailler les roues dentées. Dans certains cas, les dents de la pièce sont taillées à partir d'ébauches massives, en une opération, tandis que, dans d'autres cas, les creux de dents sont d'abord dégrossis à une cote proche de la dimension finale, par un procédé de génération ou par un procédé de taillage à la forme.
Selon un mode préféré de mise en aeuvre du présent procédé, applicable à n'importe lequel des modes de taillage, après avoir réaf- fûté une fraise 20, par meulage ou retaillage des faces frontales 38 de ses lames, par exemple à la position représentée en 38' à 1a fig. 6 (le degré de retaillage étant exagéré), on la remonte sur la machine à la façon habituelle.
On monte également sur la machine une ébauche non taillée, ou une roue dentée dégrossie aupara vant, désignée en 39, qui est destinée à servir d'outil abrasif, et on l'engendre à la manière habituelle, décrite ci-dessus, la machine s'arrê tant automatiquement après que la dernière dent a été taillée et que la roue a été écartée de la fraise. La roue 39 peut être faite en une matière abrasive par elle-même et pouvant être taillée sans émoussage excessif de la fraise, ou en une matière susceptible de supporter un abrasif. On préfère faire la roue en fonte, attendu que cette matière a une porosité suffi- sante pour.servir de support à une composition de polissage.
On peut avoir recours à diverses compositions de ce type; dont l'une, qui a été trouvée comme donnant satisfaction, consiste en oxyde d'aluminium finement pulvérisé de façon à présenter une dimension particulaire extrêmement fine suspendu dans une huile minérale de faible fluidité, c'est-à-dire une huile présentant de fortes propriétés adhésives, à raison de trois parties en volume d'abrasif pulvérulent par partie d'huile. On applique simplement ce mélange à la brosse sur les surfaces des creux des dents destinées à être balayées par les lames de la fraise lors de -la remise en route de la machine.
On inverse alors le sens de la commande de la fraise, mais non celui de la commande de génération. C'est-à-dire qu'on inverse le sens de rotation autour de l'axe 21 de la fraise, mais non les rotations autour des axes 23 et 25. On met alors la machine en marche pour un cycle de génération et on l'arrête à la fin du cycle dès que la pièce a été écartée de la fraise. On essuie l'abrasif susceptible d'être resté à la surface de la fraise. On enlève alors la roue abrasive, on inverse de nouveau la commande de la fraise (de façon à la faire tourner dans son sens normal de taillage), et la machine est alors prête à effectuer des opérations normales de taillage de roues dentées.
Pendant l'opération d'abrasion de la fraise, le train de commande destiné à provoquer les rotations autour des axes 23 et 25 agit dans le même sens que pendant le taillage d'une roue, de sorte que les jeux et flexions suscep tibles de se produire dans ce train de com mande de la génération sont exactement les mêmes que pendant une opération de taillage. La seule différence de position relative de la roue et de la fraise résulte d'un jeu possible dans le train de commande de la fraise du fait que celle-ci tourne en sens inverse, et d'une légère flexion de la machine résultant des efforts ou charge de coupe.
Quelle qu'en soit la cause, on a constaté qu'au cours de l'opération d'abra sion il se forme des bandes étroites 41 (fig. 17) en arrière de l'arête de coupe latérale 28 (et 29), la largeur L de la plupart de ces bandes étant de l'ordre de 0,076 à 0,010 mm, bien que sur une lame haute elle puisse atteindre' 0,2 mm ou plus.
Etant donné-que l'angle de dépouille latérale C des lames, c'est-à-dire l'angle que la face latérale en dépouille 42 de la lame fait avec la surface de révolution décrite par l'arête 28, n'est que de l'ordre de 3 à 40 seule ment, on calcule que la distance H dont l'arête de coupe 28 est ramenée en arrière dans le sens radial de la fraise par l'action abrasive n'est que de 0,0025 à 0,0075 mm, soit une quantité trop faible pour affecter de façon notable le caractère ou l'emplacement de la portée de la dent. La direction ou inclinaison de l'arête de coupe sur l'axe de la fraise, qui a un effet plus prononcé sur la portée de la dent, n'est pas affectée à un degré mesurable ou discernable.
On peut obtenir de bons résultats en ayant recours à l'une quelconque d'une grande diversité de fraises et de vitesses de génération pendant l'opération d'abrasion. Toutefois, on préfère actionner la fraise à la même vitesse que pendant l'opération réelle . de taille et actionner le train générateur à 50 à 100 % envi ron de ses vitesses normales. Ordinairement, dans les machines à tailler les roues dentées du type général mentionné, il n'y a pas de synchro nisme entre la rotation de la fraise et celles de la pièce et du berceau.
Toutefois, si la rotation de la fraise est maintenue en relation de phase avec le mouvement de génération de façon qu'une lame donnée de la fraise passe toujours sur la dent de la roue exactement dans la même voie, il conviendrait de modifier le synchronisme afin de détruire cette relation de phase pendant l'opération d'abrasion, pour une raison qui apparaîtra par la suite.
Pendant chaque passe. de l'arête de coupe 28 ou 29 sur la surface d'une dent de roue dentée enduite d'abrasif, le point de contact se déplace constamment le long de l'arête au fur -et à mesure que le contact progresse le long de lignes successives telles que 33, 34 et 35 (figure 2). La portion de l'arête de la lame qui est au contact de la pièce pendant une passe, chevauche les portions de cette arête qui sont au contact pendant les passes précédente et suivante, de sorte que chaque point de l'arête est poli contre un certain nombre de points différents sur 1a surface 31.
En outre, lorsque la fraise tourne à une vitesse différente par rapport à celle du mouvement de génération, le 'contact de l'arête de la lame suit un trajet légèrement différent de la surface de la dent qu'il ne le faisait lorsqu'il taillait cette surface. C'est- à-dire qu'au lieu de suivre le trajet 35, il peut suivre le trajet 35a ou 35b (fig. 2) selon le sens de rotation. L'écart des droites 35a et 35b par rapport à la droite 35 est naturellement très exagéré sur la fig. 2.
Toutefois, du fait de cet écart ou divergence, au lieu de suivre les bandes étroites qui composent la surface de la dent, la lame est forcée de les franchir et de traverser les légères nervures qui existent aux points d'intersection des bandes ou zones adjacentes.
Ainsi qu'on l'a mentionné plus haut, on a constaté qu'on obtient les meilleurs résultats en n'effectuant l'action d'abrasion que pendant un cycle seulement de génération de la machine. Toutefois, dans certains cas; comme par exemple dans celui où l'on a recours à un abrasif rela tivement tendre, ou lorsque la fraise produit avant d'être abrasée des plats anormalement prononcés, il peut être bon de poursuivre l'action d'abrasion pendant deux cycles de génération ou plus, afin que les arêtes de coupe soient abrasées par plusieurs surfaces des dents successives.
Etant donné qu'on n'utilise d'ordinaire qu'un seul creux des dents de la roue 39, la seule raison pour laquelle on taille toutes les dents de cette roue est que les machines auxquelles on a eu recours ne comprennent pas de moyen commode pour faire en sorte que la fraise agisse dans le même creux de dent pendant deux cycles de génération successifs sans déranger le synchronisme entre la fraise et la pièce. Avec une machine comportant un tel moyen, il peut être avantageux de ne tailler qu'un creux de dent de la roue 39 avant de procéder à l'action d'abrasion.
Le procédé décrit, bien qu'efficace pour rectifier les lames de fraise afin qu'elles pro duisent une surface parfaitement finie sur la pièce, ne détruit pas les modifications dans la forme des profils des lames auxquelles on est appelé à procéder intentionnellement. Par exemple, une diminution de l'angle de pression adjacent à la pointe de la lame, effectuée pour éliminer la condition connue sous le nom d'interférence de ligne supérieure, est reproduite dans la roue abrasive 39, de sorte qu'elle n'est pas altérée par l'opération ultérieure d'abrasion.
Lorsqu'on a recours à une fraise dont les lames sont réglables radialement, il est préfé rable de les rectifier avec précision par un tel réglage, tandis que la fraise est montée sur la machine particulière à tailler les roues dentées avec laquelle elle est destinée à être utilisée, avant de procéder à la mise en oeuvre du présent procédé.
Ce processus est avantageux du fait qu'une fraise dont les lames ne sont réglées que grossièrement, ou qui ont été rectifiées sur une machine autre que celle avec laquelle la fraise est destinée à être utilisée, peut présenter un tel degré de décalage des lames que même la mise en oeuvre du présent procédé ne peut pas permettre d'arriver aux résultats optimum.
Toutefois, avec la mise en oeuvre de la présente invention, il est inutile de répéter ce réglage des lames tant qu'on utilise la fraise sur la même machine, quel que soit le nombre de fois qu'on l'enlève pour la réaffûter.
Il est évident que la description ci-dessus n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif, attendu que l'invention est susceptible de diverses variantes. Par exemple, la roue abrasive peut être faite d'un autre métal que la fonte ou être même non métallique; on peut avoir recours à un grand nombre d'abrasifs divers; on peut même supprimer l'abrasif, auquel cas la surface de la fonte ou autre matériau dont est faite la roue 39 peut elle-même servir d'agent abrasif.
Lorsqu'on a recours à une roue en acier à titre d'outil abrasif et qu'on soumet à l'abra sion la fraise pendant qu'elle tourne dans la même direction que celle où, elle taille, il est nécessaire d'assurer une action abrasive plus intense en vue de la conditionner pour obtenir des surfaces de dent dépourvues de plats,. et il en résulte un certain émoussage des arêtes de coupe.
Lors d'essais comparatifs conduits avec la même fraise et dans. lesquels on a effectué l'opération d'abrasion comme décrit à l'aide d'un pignon en fonte à titre d'outil abrasif, la fraise tournant en sens inverse, on â, constaté que le fini de la surface d'un pignon en acier taillé ultérieurement avec la fraise soumise à l'abrasion, était de 0,75 microns et exempt de plats, à comparer avec un fini de surface de 0,
875 microns avec plats prononcés sur un pignon en acier précédemment taillé à l'aide de la fraise récemment affûtée mais non condi tionnée par abrasion. Lorsqu'on utilise un pignon en acier comme outil abrasif, tournant dans le sens direct, il est nécessaire d'avoir recours à un abrasif plus mordant et de pro longer l'abrasion pendant plusieurs cycles de génération de la machine, le composé abrasif utilisé consistant par exemple en carbure de silicium à particules de 53 microns environ, en suspension dans une huile minérale de base.
Le fini de la surface des dents d'un pignon en acier taillé ultérieurement est amélioré du fait qu'il est exempt de plats. Toutefois, le fini de surface est de 1,75 microns et, bien qu'accep table, indique un certain émoussage des arêtes de coupe au cours de l'opération d'abrasion. C'est pourquoi on donne la préférence au procédé appliquant une roue en fonte et un sens de rotation inverse dans le cas où l'on désire tailler le nombre maximum de pièces pour un seul affûtage de la fraise.
L'invention est également applicable à d'au tres outils rotatifs tels que ceux munis de lames disposées circulairement, comme celui de la fig. 1. Par exemple, on peut l'appliquer à une fraise hélicoïdale dont les lames s'étendent le long d'une ou plusieurs hélices autour de l'axe de la fraise, du type à hélice de face ou à hélice latérale conique. On peut en conséquence mettre en ceuvre les principes de l'invention de diverses manières sans s'écarter de son cadre ou de son esprit.