FR2527121A1 - Dispositif et procede pour calibrer des diametres par laminage - Google Patents

Abstract

L'OUTIL POUR LE CALIBRAGE PAR LAMINAGE DE LA PERIPHERIE D'UNE PIECE A TRAVAILLER CYLINDRIQUE COMPREND UN CORPS 10 COMPORTANT UNE BASE ET DES COTES 34, 36, AINSI QU'UNE EXTREMITE D'ATTAQUE 20 ET UNE EXTREMITE DE FUITE 32, ET ETANT MUNI D'UNE SURFACE DE TRAVAIL COMPORTANT UNE PARTIE AVANT 22, 24, 26 S'ETENDANT VERS L'ARRIERE A PARTIR DE LADITE EXTREMITE D'ATTAQUE 20, ET UNE PARTIE ARRIERE 30 S'ETENDANT VERS L'AVANT A PARTIR DE LADITE EXTREMITE DE FUITE 32, ET UNE PARTIE CENTRALE 28 SITUEE ENTRE LADITE PARTIE AVANT ET LADITE PARTIE ARRIERE. LA PARTIE CENTRALE DE LADITE SURFACE DE TRAVAIL EST SENSIBLEMENT PARALLELE A LADITE BASE. LA PARTIE AVANT 22, 24, 26 EST INCLINEE VERS LADITE EXTREMITE D'ATTAQUE 20. LA PARTIE ARRIERE 30 EST INCLINEE VERS LADITE EXTREMITE DE FUITE 32.

Description

La présente invention concerne les outils de

formage à froid, et en particulier des outils, des dispo-

sitifs et des procédés utilisés lors du laminage et le

denturage d'éléments cylindriques.

Le finissage d'éléments métalliques cylindriques de façon à ce qu'ils présentent une égalité de surface voulue ou une qualité de finissage souhaitée peut être réalisé grâce à de nombreux types d'opérations et de machines d'usinage différentes, par exemple des tours, des affûteuses, des rectifieuses, des ponceuses, des machines

d'étincelage et des machines de polissage électrochimique.

Le lissé obtenu est déterminé par la vitesse, l'avance et la profondeur de la coupe pour une machine particulière réalisant l'opération Généralement, une partie rectiligne est rectifiée après l'opération de tournage si un finissage très lisse est souhaité, c'est-à-dire un finissage dans la gamme des 0,10-0,60 microns Les machines de ponçage, de polissage ou de bufflage peuvent également réaliser des finissages similaires, mais ceux-ci sont généralement

situés dans la gamme des 0,30-0,60 microns.

Le travail à froid d'éléments de forme cylin-

drique pour obtenir une forme ou une dimension souhaitée est très ancien dans la technique, et a été effectué avec une variété de machines et de procédés, et le fini difinitif de la surface d'une pièce laminée ou forgée

était d'un lissé donné lors de l'accomplissement du pro-

cessus particulier.

La technique antérieure la plus anciennne du laminage des métaux date de la fin du 19 ème siècle Des procédés pour laminer des métaux sont par exemple décrits dans le brevet US N O 625 575, accordé à Loughrin, dans lequel est représenté un dispositif pour laminer une

barre de section carrée en une forme cylindrique.

Cependant l'objet de ce processus de formage était de laminer la pièce en une forme ou un aspect particulier

plutôt qu'en une forme, un fini et des dimensions parti-

culiers Des processus ultérieurs destinés à laminer des arbres ou analogues sont décrits dans le brevet

US N O 1 504 024 accordé à Clark L'objet de cette inven-

tion particulière était de redresser des tiges de broches, des arbres et objets similaires De même le fini et la dimension d'une surface particulière n'étaient pas les objets principaux de ce brevet, mais un brunissage de la surface avait lieu de façon inhérente au processus De nombreux brevets existent dans le domaine du laminage des métaux, qui comprennent la fabrication de rivets, de tiges de rivets, de goujons, de roulements à rouleaux, de petites pièces cylindriques ou analogues Ceuxci comprennent les brevets US Nos 1 446 447, 2 825 251, et

3 044 332.

Le processus de calibrage d'une surface par laminage déplace plutôt qu'il n'élimine les petites

irrégularités de surface produites par les outils de dé-

coupage, et peut être appliqué aussi bien à des surfaces intérieures qu'à des surfaces extérieures Le brevet

US No 2 480 043 accordé à Paulus et al décrit un pro-

cédé pour tourillonner un arbre et un coussinet qui fait appel à des outils pour forger le coussinet sur l'arbre en supprimant le coincement du coussinet sur l'arbre par une opération de laminage entre une paire de motrices opposées La pression radiale appliquée provoque le fluage du matériau du coussinet, et augmente sa longueur circonférentielle sur l'arbre Encore un autre brevet plus récent, US No 4 208 773, accordé à Killop, décrit un

dispositif pour brunir les dents d'un engrenage en utili-

sant des crémaillères de matriçage opposées Ici, la forme des dents de l'engrenage est modifiée en cintrant

axialement la surface de la dent par brunissage.

La présente demande d'invention concerne plus particulièrement le laminage des pièces cylindriques, pour ainsi créer des surfaces de palier lisse et procurer le calibrage requis du diamètre avant laminage d'éléments cylindriques, pour des opérations de formage à froid de

stries et de cannelures Le problème principal du lami-

nage de dents sur une telle surface est que le diamètre de la surface destinée à être laminée est extrêmement critique et doit être maintenu dans des tolérances serrées Le diamètre de roulement de la pièce à travailler est choisi de façon à ce que le volume de matière qui

doit être déplacé à partir de la périphérie située au-

dessous de la surface soit forcé en une dent située au

dessus du diamètre initial de la pièce à travailler.

C'est pourquoi le diamètre initial de la pièce destinée à

être laminée est approximativement égal au diamètre primi-

tif de la dent à former Dans les processus ordinaires de fabrication d'un axe ou d'un arbre destiné à présenter une cannelure ou une dent d'engrenage après laminage, les étapes de la fabrication précédant le laminage de la forme brute de la dent sont très importantes La pièce est généralement tout d'abord usinée sur un tour, de façon

à avoir un diamètre prédéterminé, puis elle est recti-

fiée, pour maintenir sont diamètre dans les limites de to-

lérances particulières de façon à ce que, lorsqu'une dent

est laminée sur l'arbre, elle présente un diamètre pri-

mitif, une forme de dent, une tête et un pied qui soient

satisfaisants.

Un objet de la présente invention est d'éliminer quelques-unes des opérations auxquelles il est fait

appel dans le processus de production normal de fabrica-

tion de l'arbre avant l'opération de laminage destinée à

fabriquer la dent d'engrenage Un autre objet de l'inven-

tion est de n'utiliser qu'une opération de finissage approximatif, telle qu'une opération au tour sur le diamètre avant l'opération de laminage de la présente invention Un autre objet de l'invention est de déplacer du métal à la surface de l'arbre à laminer de façon à ce que le diamètre final-soit situé dans une fourchette de tolérances imposée par la mise en forme d'une dent

appropriée d'un diamètre primitif souhaité.

Un autre objet de l'invention est d'exécuter le finissage d'arbres pour leur donner un fini définitif qui, de préférence, ne dépasse pas 0,60 microns Encore un autre objet de l'invention est d'éliminer le besoin

d'une pré-rectification ou d'une rectification de finis-

sage du diamètre de l'arbre avant l'opération de laminage de la dent Un objet de l'invention est de calibrer par

laminage des surfaces cylindriques et de réduire le dia-

mètre de la surface par le travail à froid de la surface à

sa dimension correcte Encore un autre objet de l'inven-

tion est de créer un outil qui procurera le fini appro-

prié et les améliorations souhaitées sur la surface de la pièce à travailler, et qui réduira simultanément les

coûts de fabrication.

Encore un autre objet de la présente invention est d'incorporer un outil de calibrage par laminage et un outil de mise en forme d'une dent sur la même machine, de façon à ce que la pièce puisse être pré-calibrée par l'outil de calibrage par laminage, puis laminée par l'outil de mise en forme de la dent, pour former la cannelure, la strie, le filet ou la dent d'engrenage souhaités Les outils enseignés ici peuvent être utilisés sur des machines telles que celles décrites dans les brevets US I Ns 2 995 964 (Drader), 3 818 736 (Blue) et

3 982 415 (Killop).

Un objet de l'invention est de créer un outil pour le calibrage par laminage de la périphérie de la surface d'une pièce à travailler cylindrique à l'aide de l'outil comprenant-un corps présentant, associées, une série de sections, les première et seconde sections, situées après le bord d'attaque de l'outil, présentant des surfaces pluri-angulaires inclinées vers le bord d'attaque, et une crête ou inclinaison transversale à

la direction d'avance de l'outil, pour provoquer le dé-

placement de métal dans des directions aussi bien radiale qu'axiale La seconde section de l'outil, en transition avec la première section, aplatira ou poussera la crête ou le coin initial qui apparaîtrait dans la pièce une fois finie Une troisième section de l'outil, parallèle à la

base de l'outil, effectuera, lorsqu'utilisée sur la ma-

chine, la compression finale de la surface, et le finis-

sage de la pièce pour lui donner un diamètre et un fini de surface souhaités, la quatrième et dernière partie de l'outil permettant le dégagement de la pièce d'entre les outils sans laisser de traces d'outil La combinaison de l'outil ci-dessus avec une crémaillère de mise en forme

de dent permet d'obtenir à faible coût des finis de sur-

face d'une dent ou d'un palier de qualité.

Un procédé selon l'invention fait typiquement

appel au laminage à froid d'une pièce à travailler cy-

lindrique ébauchée, c'est-à-dire un organe cylindrique à

l'état brut de tournage, entre une paire d'outils de ca-

librage par laminage qui favorisent un fluage initial de matière axial et radial sur la périphérie de la pièce à travailler, suivi d'un fluage par compression, destiné à pré-calibrer le diamètre et à y impartir le finissage de surface requis Une opération de laminage pour la mise en forme d'une dent peut alors être exécutée,sur la pièce à travailler précalibrée, pour procurer un organe de

transmission de puissance denté.

Diverses autres caractéristiques de l'invention

ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit.

Une forme de réalisation de l'objet de l'inven-

tion est représentée, à titre d'exemple non limitatif, aux

dessins annexés.

La fig 1 représente la pièce à travailler et les outils inférieur et supérieur montés sur une machine,

sous forme schématique.

La fig 2 est une vue de dessus (agrandie) de

l'outil, montrant les diverses sections de l'outil.

La fig 3 est une élévation latérale ou de

profil de l'outil représenté à la fig 2.

Les fig 4 a et 4 b sont des projections de l'ou-

til de la fig 3. La fig 5 représente l'outil présentant, sur sa

surface de coupe, des stries.

La fig 6 représente une pièce caractéristique

présentant des surfaces travaillées par l'outil.

La fig 7 représente une forme de réalisation montrant l'outil de calibrage par laminage en combinaison

avec un outilde mise enforme de dent.

La fig 8 a est la reproduction d'un graphique an bande montrantle fini à l'état brut de tournage d'une

surface particulière de la pièce.

La fig 8 b est la reproduction d'un graphique en bande concernant la même partie qu'à la fig 8 a, après

son calibrage par laminage.

La fig 9 a est la reproduction d'un graphique en

bande d'une surface cylindrique à l'état brut de tournage.

La fig 9 b est la reproduction d'un graphique en bande concernant la même pièce qu'à la fig 9 a, après

son calibrage par laminage.

Les fig i Oa à 10 c sont des projections dans le même plan que celui de la fig 4 b, mais montrant d'autres

formes de réalisation se la surface de travail de l'outil.

Le dispositif pour calibrer par laminage des surfaces cylindriques est schématiquement représenté à la fig 1 L'outil 10 est l'outil de calibrage par laminage inférieur, qui est monté sur une machine telle que celle décrite dans le brevet US No 2 995 964 L'outil de calibrage par laminage supérieur 12 est identique à l'outil de calibrage par laminage inférieur 10, mais est monté sur le chariot supérieur de ladite machine La pièce 50 est représentée en place sur la machine et est maintenue entre ses centres pour rester fixe sur la machine Le rebord de montage 14 est destiné au montage de l'outil sur les chariots de la machine La fig 2 et la fig 3 sont des vues agrandies de l'outil lui-même, et ne présentent pas nécessairement les proportions réelles, leur forme exagérée étant montrée ici à des fins de clarté L'outil représenté présente une surface de coupe séparée en un certain nombre de sections, en commençant par l'extrémité d'attaque 20 La première section consiste en des surfaces 22 et 24 qui se coupent en formant un angle oblique l'une avec l'autre, le long de l'arête 23 de la première section, s'étendant le long de la ligne

médiane longitudinale de la surface d'attaque de l'outil.

En outre ces surfaces sont en pente vers le bas vers l'extrémité d'attaque 20 et la base 38 de l'outil Les surfaces 22 et 24 présentent ainsi une configuration et des dimensions telles qu'elles présentent une crête qui favorise un fluage ou déplacement progressif de métal à la surface périphérique de la pièce, radialement et transversalement à la direction d'avance de l'outil (axialement sur la pièce) Cette première section comprend les surfaces 22 et 24, qui se terminent sur l'extrémité

d'attaque 20, sur les côtés 34 et 36 et sur la ligne 19 pas-

sant par le point 21 pour commodité de description Cette

première section peut également être conformée de façon à présenter une crête arrondie 41 (fig 10 a), ou une autre forme transversalement convexe entre les côtés 34,36 de l'outil en pente vers le bas vers ses côtés, c'est-à-dire, comme le montre la fig loc, une crête présentant un rayon R combiné avec des méplats 24 ' et 22 ' La fig 1 Ob montre

une autre forme de réalisation ayant une section trans-

versale dans laquelle les surfaces 24 ' et 22 ' sont en pente vers le bas vers les côtés 36 et 34, à partir d'une crête initiale située à l'extrémité d'attaque 20, ou à partir d'un petit méplat situé au sommet de la première section Evidemment, d'autres formes de sommet peuvent être adoptées pour cette première section, et donnent encore les résultats souhaités La forme de sommet qui s'est avérée procurer les meilleurs résultats est celle

représentée aux fig 3 et 4 b.

La seconde section consiste en une surface 26 et en l'intersection de prolongements des surfaces 22 et 24, à partir de la-première section Cette seconde surface

26 est également en pente vers le bas vers l'arête d'atta-

que 20 et la base de l'outil, mais elle est inclinée d'un angle plus faible que celui de la première section La transition vers la troisième section 28 est définie par l'arête-27 La seconde section 26 est ainsi délimitée par les arêtes 25, 27 et par les côtés 34 et 36 et la ligne 29 passant par le point 21 La surface 28 est la troisième section de l'outil, et est plane et parallèle à la base 38 de l'outil, et la finition de sa surface détermine de façon prépondérante la finition définitive de la surface de la pièce à travailler La surface 30, dont la dimension est relativement courte, est la quatrième section de l'outil, et est en pente vers le bas vers l'extrémité de fuite 32 de l'outil, afin de procurer un dégagement suffisant pour la pièce à partir de l'intervalle entre les outils, sans

laisser de trace d'outilou autrement détériorer la sur-

face calibrée par laminage une fois terminée Pour donner une idée des proportions, la première section, entre l'arête d'attaque 20 et le point 21, aura une longueur d'environ 37,5 % de la longueur totale de l'outil La seconde section, entre le point 21 et la ligne 27, aura une longueur encore approximativement égale à 37,5 % de la longueur de l'outil La troisième section 28 aura une

longueur environ égale à 16,5 % de la longueur de l'outil.

La quatrième section 30 aura une longueur d'environ 8,5 % de la longueur de l'outil La longueur de la première section mentionnée ci-dessus est à considérer entre l'arête d'attaque 20 et le point 21 La seconde section 26 s'étend entre le point 21, intersection des lignes 25 et de l'arête 23 de la section, et l'arête de transition 27 La troisième section s'étend de cette arête 27 à

l'arête 29, définissant la surface 28 La surface ou sec-

tion critique 28, qui est la section parallèle, aura une longueur de préférence égale à la circonférence de la pièce destinée à être laminée Par exemple si le diamètre de la pièce à laminer est de 2,5 cm, la surface 28 aura une longueur comprise entre 7,5 et 10 cm Si le diamètre de la pièce est de 5 cm, la surface 28 aura une longueur

comprise entre 15 et 17,5 cm Il est évident que la lon-

gueur de la surface 28 pourait n'être égale qu'à une demi-circonférence de la pièce, car aussi bien l'outil supérieur que l'outil inférieur travaillent la pièce lors

de son laminage.

Il s'est avéré, par expérience, que certaines dimensions de l'outil donnaient de meilleurs résultats pour certains diamètres calibrés par laminage La dimension A représentée à la fig 3 au début de la seconde section peut être comprise entre 25 et 75 millièmes de mm La dimension B, représentée à la même figure, a été choisie comprise entre 0,125 et 0,25 mm, selon le diamètre de la pièce à laminer L'inclinaison fournissant la dimension C, ou la déclivité des surfaces 22 et 24, apparaissant mieux à la fig 4 b, peut être modifiée pour fournir une dimension C comprise entre 50 et 100 millièmes de mm pour donner les meilleurs résultats La dimension C' des figures 10 a à loc peut prendre les mêmes valeurs La dimension D représentée à la fig 3 à l'extrémité de fuite 32 sera d'environ 25 millièmes de mm pour un outil

donné, et ne dépend pas du diamètre.

La fig 5 montre une variante qui peut être appliquée aux outils tels qu'enseignés par la demande de brevet parallèle qui a pour titre "Dispositif et procédé pour calibrer des diamètres par laminage comprenant des moyens de pré-ébauchage de la surface" Cette variante prévoit l'usinage d'une série de stries dans les surfaces 22 et 24 Des stries longitudinales 60 ou transversales 64 peuvent être individuellement ménagées sur la surface, ou combinées pour former un schéma croisé 62 Un schéma similaire, avec un décalage de 45 degrés sur la surface de l'outil, montre des stries 66 et 70 qui peuvent éga- lement être ménagées individuellement ou en combinaison,

pour former un schéma croisé 68, tel que représenté.

L'objet de ces stries est de procurer un fini de surface

et une caractéristique de surface optimaux sur les-

pièces à travailler soumises à l'opération de calibrage par laminage Une caractéristique et une aspirité de surface spécifiques engendrées par le rayon spécifique du bout de l'outil de tournage, la vitesse d'avance e 4 l plongée et la vitesse d'avance transversale, en cm par tour, contribuent de façon substantielle à la posibilite lors du processus d'induire un fluage axial à la matière

de la pièce à travailler.

La fig 6 montre une pièce typique préseriant

la cannelure 52 qui a été lajainée par le dispositif re-

présenté à la fig 7, et la périphérie 54 qui a été calibrée par laminage de façon à présenter une géométrie,

une valeur de diamètre et une finition de surface sou-

haitees pour jouer le r 8 le de surface de palier lisse.

A la fig 7, deux outils de calibrage par laminage 44 et deux outils de formation de dent 46 (dont seulement un est représenté, l'autre étant aligné avec l'outil de calibrage par laminage supérieur 44 à droite au dessin> sont représentés montés sur une plaque de base 40 à l'aide de vis 42 Une clavette 48 agit en

tant que butée pour l'outil de calibrage par laminage 44.

La pièce 50 est représentée en position sur l'outil de calibrage, l'outil de formage de dent 46 étant aligné derrière l'outil de calibrage par laminage Des outils de formage de dent tels que décrits dans le brevet

US 3 857 273 accordé à Miller sont appropriés.

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Les outils 44 et 46 de la fig 7 sont représentés sépa-

rés, cependant les outils pourraient facilement être

fabriqués d'une pièce.

Fonctionnement Avec l'outil représenté à la fig 3, dont les dimensions A, B et C sont respectivement de 0,075 mm, 0,25 mm et 0,10 mmun certain nombre de pièces ont été calibrées par laminage pour déterminer les diamètres et finis relatifs qui pouvaient être obtenus Les dimensions de ces pièces avant et après calibrage par laminage sont

indiquées dans le tableau suivant.

TABLEAU

à l'état brut de tournage dia. (CM) N R-1 R-2 S-1 S-2

3,5954

3,6007

3,5964

3,5926

Oval. (mm) 0,05

0,0225

0,05

0,0375

après laminage

Retrait Fini.

(rm) (micron) 0,375 0,275 0,350 0,275 21,85 19,27 7,05 ,77 dia. (cm)

3,5770

3,5780

3,5816

3,5793

Oval. (mm) 0,015 0,032 0,015 0,015

Retrait Fini.

(m) (micron) 0,23 0,19 0,19 0,20 0,32 0,32 0,37 0,37 Les pour la pièce fig 8 (a) et 8 (b) R-1 avant et après montrent le fini obtenu

le laminage On peut ob-

server que le diamètre de cette pièce à l'état brut de

tournage était de 3,5954 cm, avec une ovalisation d'envi-

ron 0,05 mm, un retrait d'environ 0,375 mm et un fini de surface de 21,85 microns Après une passe dans la machine comportant l'outil mentionné cidessus, le diamètre a été réduit à 3,5770 cm, l'ovalisation a été réduite à 0,015 mm, et le retrait a été réduit à 0,23 mm, avec un fini de surface de 0,32 microns On a observé que le

fini de surface obtenu était le même que le fini de sur-

face de la troisième section (surface 28) de l'outil Une seconde pièce, R2, a été également laminée et, comme on le voit à partir du tableau, un fini de surface de 19,27 microns a également fourni un fini-de surface de 0,32 microns après calibrage par laminage Un résultat important à noter est le fait que le diamètre d'origine des pièces différait de 0,052 mm avant le calibrage par laminage, et ne différait que de 0,01 mm après le calibrage par laminage D'autres tests ont été effectués avec -des outils présentant une surface de travail sur laquelle la surface 26 était en pente de la ligne 27 vers l'extrémité d'attaque

, incorporant à la fois les sections 1 et 2 en une sur-

face plane à angle unique, définie par la ligne 27, l'ex-

trémité d'attaque 20 et les côtés 34 et 36 Dans ce cas

les dimensions C représentée à la fig 4 B, et C' illus-

trée aux fig 10 A à 10 C n'étaient pas rectifiées, et les

surfaces 22 et 24 n'existaient pas.

Des tests supplémentaires ont été effectués avec

des outils présentant une surface de travail dans laquel-

le la seconde section était inclinée de la ligne 27 vers la ligne 29, en une surface plane à angle unique définie par la ligne 27, la ligne 29 et les côtés 34 et 36; et dans laquelle la première section était davantage inclinée que la seconde section, entre la ligne 29 et l'extrémité d'attaque 20, en une surface plane à angle unique définie par la ligne 29, l'extrémité d'attaque 20 et les côtés 34 et 36 Dans ce cas, les dimensions 1 C représentée à la fig 4 B, et C' représentée aux fig 10 A à 10 C n'étaient

pas rectifiées, et les surfaces 22 et 24 n'existaient pas.

Il s'est avéré que ces pièces n'ont pas été aussi bien calibrées par laminage, et l'on a conclu à partir des tests que l'angle d'inclinaison latéral, noté par la dimension C à la fig 4, et C' aux fig 10 A à 10 C, induit un certain déplacement axial de la surface du

métal, en conjonction avec le déplacement radial ou com-

pressif induit par les surfaces inclinées des première et

seconde sections respectivement définies par les dimen-

sions B et A de la fig 3.

La section laminée était le diamètre 54, d'une longueur 53 représentée à la fig 6 L'allongement mesuré était faible et n'était pas désavantageux pour la

pièce en question.

Une seconde pièce, présentant un fini initial plus lisse que celui de la première pièce, a également été testée Les résultats sont indiqués sur le tableau sous les références S-1 et S-2, et sont illustrés par les fig 9 (a) et 9 (b) Comme on le voit à ces figures, le fini initial le meilleur, de 7,05 microns, obtenu grâce à une avance plus faible et à un rayon plus faible du bout de l'outil de chariotage, a également fourni un fini définitif excellent, c'est-à-dire inférieur à 0,62 microns En comparant les fig 8 (a) et 9 (a), on notera que l'échelle verticale de la fig 8 (a) est en réalité cinq fois celle de la fig 9 (a), et que, bien que la fig.

9 (a) parait indiquer des variations beaucoup plus impor-

tantes, celles-ci sont en réalité plus faibles Cette pièce particulière, comme on le voit à partir de la

fig 9 (b) et du tableau, a présenté un fini de 0,37 mi-

crons après l'opération de calibrage par laminage Ici encore, en comparant les deux pièces différentes, S-1 et S-2, une différence initiale peut être observée entre leurs diamètres à l'état brut de tournage, d'environ 0,037 mm, différence réduite par l'opération de calibrage par laminage à 0,22 mm Les résultats étaient à l'opposé de ceux auxquels on s'attendait On pouvait penser qu'un fini initial meilleur procurerait une pièce aux tolérances plus serrées après calibrage par laminage -Cependant, ceci n'a pas été le cas Le facteur unique, qui devint tout à fait apparent lors de tests ultérieurs, résidait dans le fait que des finis de surface initiaux plus rugueux, comme ceux des pièces R-1 ou R-2, procurent des diamètres

aux tolérances plus serrées après l'opération de cali-

brage par laminage subséquente Ce résultat inattendu parait attribuable au fait que, avec un fini de surface plus rugueux, une plus grande quantité de métal peut être déplacée aussi bien radialement qu'axialement, pour créer un diamètre uniforme Des microphotographies effectuées sur les pièces montraient la surface calibrée par laminage à travailler à froid et en réalité compr essée pour éliminer les crêtes et les creux, et fournir le fini approprié inférieur à 0,62 microns Comme le montre le tableau, les résultats sont tout à fait significatifs On ce que le diamètre et la tolérance définitifs imposés pour la réalisation d'une cannelure ou d'une dent d'engrenage satisfaisante peuvent être obtenus s I la

surface d'oriaine présente une certaine rugosit 4 de sur-

face, telle que dépassant 17 m cronis.

Les résultats finaux des expériences, et les

pièces finales produites, montrent clairement que le ca-

librage par laminage d'une surface à finition rugueuse engendre un diamètre final maintenu dans des tolérances sensiblement plus serrées, pour le laminage subséquent d'une dent de cannelure ou d'engrenage En outre, une rectification de finissage des diamètres avant le laminage de cannelures ou d'un engrenage peut être éliminée des étapes du processus normal, ce qui permet des économies lors de la fabrication de telles dents-d'engrenage De plus, la possiblilité de calibrer par calibrage par laminage à des tolérances très serrées nécessaires pour

ce type d'application permet le laminage de dents d'en-

grenage sur une pièce qui n'a été qu'ébauchée par chario-

tage sur un tour ou une machine de boulonnerie La précision du diamètre final, ainsi que le lissé de la finition d'une pièce, après son calibrage par laminage, a également permis la fabrication de surfaces de palier sur des arbres, ceux-ci étant normalement rectifiés après

tournage, de façon à obtenir le fini et la taille requis.

L'élimination de telles opérations de rectification

sur des surfaces de palier d'arbres permet de substantiel- les économies de fabrication, en temps et en investisse-

ments Le calibrage par laminage ne supprime pas la nécessité de brunir des dents d'engrenage, si des finis très précis sont imposés Le finissage du flanc d'une dent n'est normalement pas lié au finissage de surface du diamètre avant laminage Le calibrage par laminage est principalement utilisé pour établir un diamètre calibré avant laminage, pour traiter une pièce dont le diamètre à une circonférence qui est, de façon idéale, un multiple

du diamètre primitif des crémaillères de mise en forme.

En résumé, la présente invention crée un procédé et un dispositif pour calibrer par laminage la périphérie d'une pièce à travailler cylindrique, dans lesquels

l'outil de calibrage par laminage comprend un corps com-

portant une extrémité d'attaque et une extrémité de fuite, et présentant une surface de travail comportant plusieurs surfaces de finissage Une première section de l'outil est disposée entre l'extrémité d'attaque et l'extrémité de fuite, et consiste en des surfaces se coupant, en pentevers l'extrémité d'attaque de l'outil, et en pente

vers chaque côté de l'outil, c'est-à-dire à crête trans-

versale Une seconde section de la surface de travail est située entre la première section et l'extrémité de fuite

de l'outil, et présente une surface inclinée vers l'extré-

mité d'attaque d'un angle inférieur à celui de la première section Une troisième section est située entre la seconde section et l'extrémité de fuite de l'outil, et présente une surface unique sensiblement parallèle à la base de l'outil, et enfin une quatrième section entre la troisième section

et l'extrémité de fuite de l'outil, et comporte une sur-

face unique en pente vers l'extrémité de fuite de l'outil, pour permettre le dégagement à la fin de l'opération, et la séparation de la pièce à travailler Une seconde forme de réalisation comprend l'outil de calibrage par laminage et un outil de mise en forme de dent, montés l'un par rapport à l'autre de façon à ce qu'en une simple passe de la pièce à travailler, l'outil de calibrage par laminage et les crimaillères de mise en forme de la dent procurent la cannelure ou la dent d'engrenage souhaitée. Il est possible de rendre le déplacement de la crémaillère et de la pièce cyclique, de façon à ce que la pièce soit laminée deux fois sur la section à crémaillère, simplement pour former la dent, ou en améliorer la forme Il s'est

avéré à l'usage qu'une passe unique est généralement suffi-

sante pour obtenir les résultats souhaités Le procédé et le dispositif de l'invention peuvent être mis en oeuvre

indépendamment de l'opération par crémaillère, pour obte-

nir un fini comparable à celui obtenu par rectification

pour une utilisation comme surface de palier, ou en com-

binaison avec l'outil de calibrage par laminage et la

crémaillère de formage, pour la fabrication de dents d'en-

grenage. Bien évidemment, d'autres modifications peuvent être apportées aux surfaces de l'outil de calibrage par

laminage, au montage de l'outil de calibrage par lami-

nage et de la crémaillère de mise en forme de dent, ou à la fabrication des outils ci-dessus, ou de parties de ceux-ci, comme organes d'une seule pièce On notera que l'outil de calibrage par laminage peut être utilisé seul ou avec d'autres outils pour mettre en forme la surface d'une pièce destinée à être fabriquée dans une machine de

type à crémaillère Bien que diverses formes de réalisa-

tion de l'invention aient été décrites et illustrées, l'invention n'est pas limitée à la construction ou à ta

description exactes et aux détails fournis, mais diverses

variantes dans les outils et leur agencement peuvent

apparaître sans sortir du cadre et de l'esprit de l'inven-

tion.

Claims (23)

REVENDICAT IONS

1 Outil pour le calibrage par laminage de la péri-

phérie d'une pièce à travailler cylindrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps ( 10) comportant une base ( 38) et des côtés ( 34, 36) ainsi qu'une extrémité d'attaque ( 20) et une extrémité de fuite ( 32) et étant muni d'une surface de travail comportant une partie avant ( 22, 24, 26) s'étendant vers l'arrière à partir de ladite extrémité d'attaque ( 20) et une partie arrière ( 30) s'étendant vers l'avant à partir de ladite extrémité de fuite ( 32), et une partie centrale ( 28) située entre ladite partie avant et ladite partie arrière, ladite partie centrale de ladite surface de travail étant sensiblement parallèle à ladite base ( 38) ladite partie avant ( 22, 24, 26) étant inclinée vers ladite extrémité d'attaque ( 20) et ladite partie arrière ( 30) étant inclinée vers ladite

extrémité de fuite ( 32).

2 Outil pour former par pressage un fini lisse sur une pièce à travailler préalablement travaillée ou usinée, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps ( 10) comportant une extrémité d'attaque ( 20) et une extrémité de fuite ( 32), et muni d'une surface de travail comportant une première ( 22, 24) et une seconde ( 26) surfaces s'étendant vers l'arrière à

partir de ladite extrémité d'attaque ( 20), une quatrième surfa-

ce ( 30) s'étendant vers l'avant à partir de ladite extrémité de fuite ( 32) et une troisième surface ( 28) reliant ladite seconde surface ( 26) à ladite quatrième surface ( 30), lesdites première ( 22, 24) et seconde ( 26) surfaces étant inclinées

vers ladite extrémité d'attaque ( 20), et ladite quatrième sur-

face ( 30) étant inclinée vers ladite extrémité de fuite ( 32).

3 Outil pour le calibrage par laminage de la péri-

phérie d'une pièce à travailler cylindrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un corps ( 10) présentant une base ( 38), une extrémité d'attaque ( 20) et une extrémité de fuite ( 32), et muni de plusieurs surfaces de travail, au moins une surface

( 22, 24, 26) s'étendant vers l'arrière à partir de ladite extré-

mité d'attaque ( 20), ladite surface s'étendant vers l'arrière étant en pente vers ladite extrémité d'attaque ( 20), au moins une surface ( 30) s'étendant vers l'avant à partir de ladite extrémité de fuite ( 32), ladite surface s'étendant vers l'avant ( 30) étant en pente vers ladite extrémité de fuite ( 32) et au moins une surface ( 28) s'étendant entre ladite surface s'étendant vers l'arrière ( 30) et ladite surface s'étendant

vers l'avant ( 26).

4 Outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite partie avant ( 22, 24) de la surface

est en pente vers chacun des côtés dudit corps ( 34, 36).

5 Outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite partie avant ( 22 ', 24 ') de la surface est bombée transversalement entre lesdits côtés ( 34, 36) dudit

corps ( 10).

6 Outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie centrale longitudinale ( 23) de la partie avant ( 22, 24) de ladite surface est plus élevée que les bcrds

longitudinaux de ladite partie avant de la surface.

7 Outil selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une longueur ( 26) de ladite partie avant de la surface s'étendant vers l'arrière présente une déclivité

différente vers ladite extrémité d'attaque ( 20).

8 Outil selon l'une des revendications 4 à 6,

caractérisé par le fait qu'une longueur ( 26) de ladite partie avant de la surface présente une déclivité différente vers

ladite extrémité d'attaque ( 20).

9 Outil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite première surface ( 22, 24) est en pente

vers chacun des côtés ( 34, 36) dudit corps ( 10).

Outil selon la revendication 2, caractérisé par

le fait que ladite première surface ( 22, 24 ') est transver-

salement bombée entre lesdits côtés ( 34, 36) dudit corps.

il Outil selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le centre longitudinal ( 23) de ladite première surface est plus élevé que les bords longitudinaux de ladite

partie avant de la surface.

12 Outil selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une longueur ( 26) de ladite première surface 1 9 s'étendant vers l'arrière présente une déclivité différente

vers ladite extrémité d'attaque ( 20).

13 Outil selon l'une des revendications 9 à 11,

caractérisé par le fait qu'une longueur ( 26) de ladite pre-

mière surface présente une déclivité différente vers ladite

extrémité d'attaque ( 20).

14 Outil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite surface s'étendant vers l'arrière ( 22, 24)

est en pente vers chacun des côtés ( 34, 36) dudit corps.

15 Outil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite surface s'étendant vers l'arrière ( 22 ', 24 ') est bombée transversalement entre lesdits côtés

( 32, 34) dudit corps.

16 Outil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le centre longitudinal ( 23) de ladite surface ( 22, 24) s'étendant vers l'arrière est plus élevé que les

bords longitudinaux de ladite surface s'étendant vers l'ar-

rière. 17 Outil selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'une longueur ( 26) de ladite surface s'étendant vers l'arrière présente une déclivité différente vers ladite

extrémité d'attaque ( 20).

18 Outil selon l'une des revendications 14 à 16,

caractérisé par le fait qu'une longueur ( 26) de ladite-sur-

face s'étendant vers l'arrière présente une déclivité diffé-

rente vers ladite extrémité d'attaque ( 20).

19 Dispositif d'usinage pour former une dent d'engrenage sur une surface cylindrique, caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison, un outil de calibrage par laminage et une crémaillère de formage de dent, ledit outil de calibrage par laminage comprenant un corps comportant une base ( 38) et des côtés C 4, 36), une extrémité d'attaque ( 20), et une extrémité de fuite ( 32) et étant muni d'une surface de travail comportant une partie avant ( 22, 24, 26)

s'étendant vers l'arrière à partir de ladite extrémité d'atta-

que ( 20) et une partie arrière ( 30) s'étendant vers l'avant

à partir de ladite extrémité de fuite ( 32 X, et une partie cen-

traie ( 28) située entre lesdites parties avant et arrière, ladite partie centrale ( 28) de ladite surface de travail étant sensiblement parallèle à ladite base ( 38), ladite partie avant ( 22, 24, 26) étant inclinée vers ladite extrémité d'attaque ( 20), ladite partie arrière ( 30) étant inclinée

vers ladite extrémité de fuite ( 32).

Outil pour le calibrage par laminage de la périphérie d'une pièce à travailler cylindrique, caractérisé

par le fait qu'il comprend un corps ( 10) comportant une extré-

mité d'attaque ( 20) et une extrémité de fuite ( 32), et, entre les deux, une surface de travail, ladite surface de travail comportant des première ( 22, 24, 26) et seconde sections s'étendant à partir de l'extrémité d'attaque ( 20) vers

l'extrémité de fuite ( 32) et présentant une surface transver-

salement bombée ( 22 ', 24 ') inclinée vers les côtés ( 34, 36), destinée à favoriser le déplacement axial de la matière de la pièce à travailler, une troisième section ( 28) intermédiaire s'étendant à partir de la seconde section vers l'extrémité de fuite ( 32) et présentant une surface de finissage parallèle

à la base ( 38), agencée pour impartir un finissage correspon-

dant à la pièce à travailler ( 50) et une quatrième section ( 30) s'étendant à partir de la section intermédiaire ( 28) vers l'extrémité de fuite ( 32) et présentant une surface inclinée

en pente vers l'extrémité de fuite ( 32) permettant le dégage-

ment de la pièce à travailler ( 50) de l'outil.

21 Outil selon la revendication 20, caractérisé par le fait que la surface bombée ( 22 ', 24 ') de la première section de la surface de travail est formée de première ( 22) et seconde ( 24) surfaces se coupant à angle oblique le long de la ligne centrale longitudinale de ladite première section, ladite surface bombée étant ainsi plus élevéé sur la ligne

centrale longitudinale ( 23) que sur les bords longitudinaux.

22 Procédé pour calibrer et exécuter un finissage sur une pièce à travailler cylindrique, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations consistant à: (a) exécuter un finissage d'ébauchage sur une pièce à travailler cylindrique, et (b) former à froid la pièce à travailler ébauchée entre une paire d'outils de calibrage par laminage conformée de façon à favoriser un fluage initial axial de matière de la périphérie de la pièce à travailler, suivi d'un fluage compressif, de façon à calibrer le diamètre de la pièce à

travailler dans une tolérance donnée, et y impartir un finis-

sage de surface calibrée par laminage.

23 Procédé selon la revendication 22, caractérisé par le fait que la pièce à travailler est ébauchée par une

opération de tournage.

24 Procédé de fabrication d'un organe de transmis-

sion de puissance cylindrique denté, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations consistant à: (a) laminer à froid un organe cylindrique ébauché entre une paire d'outils de calibrage par laminage conformés de façon à favoriser un fluage initial axial de matière sur la périphérie de l'organe, suivi d'un fluage compressif, de façon à précalibrer le diamètre dans une -tolérance imposée pour la mise en forme d'une dent d'un diamètre primitif donné, et à impartir un fini de surface spécifique audit organe, et (b) former ladite dent sur l'organe calibré par

laminage, pré-calibré.

Procédé selon la revendication 24, caractérisé par le fait que l'organe ébauché à un diamètre supérieur à la fourchette de tolérance imposée pour former une dent dudit

diamètre primitif donné.

26 Procédé selon la revendication 25, caractérisé par le fait que l'organe ébauché est dans un état brut de tournage. 27 Procédé selon la revendication 24, caractérisé

par le fait que l'organe ébauché comporte un finissage dépas-

sant 0,017 mm.

28 Procédé selon la revendication 27, caractérisé par le fait que le fini de l'organe après l'opération (a) ne

dépasse pas 0,62 microns.

29 Procédé selon la revendication 24, caractérisé par le fait que l'organe calibré par laminage, pré-calibré, est laminé à froid

entre une paire de crénaillères dentées, de façon à y former la dent.