FR2587253A1

FR2587253A1 - Procede d'usinage des flancs de roues dentees par decolletage en developpante et dispositif pour la realisation de ce procede

Info

Publication number: FR2587253A1
Application number: FR8612249A
Authority: FR
Inventors: Ingo Faulstich
Original assignee: Hermann Pfauter GmbH and Co
Current assignee: Hermann Pfauter GmbH and Co
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1987-03-20
Anticipated expiration: 2006-08-29
Also published as: DE3533064A1; IT8621642A1; FR2587253B1; CH673796A5; US4865497A; IT1197189B; JPS6268220A; IT8621642A0

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN DISPOSITIF D'USINAGE DES FLANCS DE ROUES CYLINDRIQUES TREMPEES OU NON TREMPEES, A DENTURE DROITE OU HELICOIDALE, INTERIEURE OU EXTERIEURE, PAR DECOLLETAGE EN DEVELOPPANTE. UNE ROTATION DE BASE EST GENEREE ENTRE UN OUTIL 9 ET UNE PIECE 10, AINSI QU'UN MOUVEMENT HELICOIDAL DE L'OUTIL 9 OU DE LA PIECE 10. LE MOUVEMENT RELATIF ENTRE L'OUTIL 9 ET LA PIECE 10 EST D'UNE PRECISION ELEVEE, DES ECARTS DANS CE MOUVEMENT ETANT PAR AILLEURS CORRIGES. AFIN DE MINIMISER L'INFLUENCE DES ERREURS DE L'OUTIL 9 ET DE SON SERRAGE, LE NOMBRE DE DENTS Z DE L'OUTIL 9 EST FIXE DE MANIERE A CE QUE LE RAPPORT DE TRANSMISSION IZZ, DANS LE CAS OU ZZ, ET A CE QUE L'INVERSE DU RAPPORT LIZZ, DANS LE CAS OU ZZ, SOIENT UNE VALEUR ENTIERE OU LE RAPPORT DE DEUX CHIFFRES ENTIERS LES PLUS PETITS POSSIBLE, Z ETANT LE NOMBRE DE DENTS DE LA PIECE. LE PROCEDE ET LE DISPOSITIF PERMETTENT DE REALISER PAR DECOLLETAGE EN DEVELOPPANTE DES ROUES CYLINDRIQUES D'UNE QUALITE DE DENTURE ELEVEE.

Description

Procédé d'usinage des flancs de roues dentées par décolle-

tage en développante et dispositif pour la réalisation de ce procédé. La présente invention concerne un procédé d'usinage des flancs de roues cylindriques trempées ou non trempées, à denture droite ou hélicoïdale, intérieure ou extérieure, par décolletage en développante, dans lequel sont générés une rotation de base entre un outil et la pièce et un mouvement hélicoïdal de l'outil ou de la pièce. L'invention concerne également un dispositif pour la réalisation de ce procédé, avec un bâti sur lequel sont montées une broche pour un

outil denté et une broche porte-pièce.

Depuis quelques années, des procédés permettant de retoucher des roues dentées à l'état trempé font l'objet d'une demande croissante sur le marché. Ce besoin vaut également pour les roues cylindriques, utilisées dans la fabrication en grande série, en construction automobile par exemple. Cet impératif est dicté par deux raisons: le désir de transmettre des puissances supérieures, avec un encombrement plus faible des engrenages et un bruit le plus réduit possible, d'une part,

le fait que le processus de trempe n'est pas encore suffi-

samment maîtrisable, d'autre part, si bien que des roues dentées par exemple, dotées avant la trempe d'une qualité de denture très élevée, présentent souvent après le traitement

des erreurs de dentures inadmissibles.

Les procédés d'usinage de flancs de dents après la trempe,

appliqués antérieurement dans la fabrication en grande sé-

rie, ne répondent pas encore aux exigences du marché. Ils sont notamment trop lents, donc trop chers, ou la qualité de denture obtenue laisse à désirer.

A partir de ces constatations, une série de procédés nou-

veaux, ou du moins améliorés, a été développée dans-les

années passées pour l'usinage des flancs de roues cylindri-

ques trempées. Il s'agit notamment du taillage en déve--

loppante par fraise-mère en métal dur, spécialement conçue, du meulage par vis globique, profilée par une roue dentée à dresser garnie de diamant, par exemple, de la rectification des profils par une meule de forme à mise rapportée CBN, suivant le procédé de la poupée diviseur, du meulage par un outil en forme de roue dentée, qualifié dans la pratique de rodage, dressage et/ou rasage, ou du meulage par une vis à

mise rapportée CBN.

Pour la fabrication en série, chacun de ces procédés présen-

te encore de sérieux inconvénients. Les critères fondamen-

taux pour ce type de fabrication sont une qualité de denture et de surface élevée, un taux important d'enlèvement des copeaux, c'est-à-dire une forte capacité d'enlèvement, des coûts d'usinage réduits, un coût de maintenance de l'outil minime et un rajustage simplifié de la machine. Les procédés doivent par ailleurs permettre d'usiner des roues dentées qui présentent, en dehors de la denture, un collet en déport axial ou une seconde denture, avec un espace intermédiaire éventuellement minime entre la denture et le collet ou entre les deux dentures. Il faut également pouvoir usiner des

dentures intérieures.

Le décolletage en développante est déjà connu pour l'usinage

de roues cylindriques. Ce procédé présente deux caractéris-

tiques: il permet d'obtenir une vitesse de taillage élevée d'une part, donc une durée réduite d'usinage, de réaliser

uniquement des dentures de qualité grossière d'autre part.

Toutes les tentatives, entreprises pour obtenir des dentures d'une qualité élevée par décolletage en développante, ont été vouées à l'échec. C'est ainsi que la fabrication d'une machine, développée aux Etats-Unis pour le finissage de roues cylindriques non trempées, à denture extérieure, par

décolletage en développante, a du être arrêtée.

La présente invention vise à créer un procédé et un disposi-

tif du type précédemment décrit, de manière à garantir une

qualité de denture et de surface élevée, un taux d'enlève-

ment des copeaux important, des coûts d'usinage réduits et un coût minime de maintenance de l'outil. Le procédé et le dispositif conformes à l'invention doivent par ailleurs se

prêter à l'ébauchage de roues dentées, c'est-à-dire au dé-

grossissage à l'état non trempé, et au finissage de roues

cylindriques trempées dans la fabrication en série.

Selon une caractéristique essentielle du procédé conforme à l'invention, le mouvement relatif entre l'outil et la pièce

est assuré avec une précision élevée, les écarts inadmissi-

bles dans ce mouvement étant par ailleurs corrigés. Le dispositif conforme à l'invention se caractérise en ce que, afin de minimiser l'influence des écarts de l'outil et de son serrage, erreurs inévitables même avec des dépenses de fabrication maximales, le nombre de dents de l'outil est fixé de manière à ce que le rapport de transmission i = Zo/Z2, dans le cas o z0 est supérieur ou égal à Z2, et à ce que l'inverse de ce rapport 1/i = z2/zO, dans le cas o z0 est inférieur à z2, soient une valeur entière ou le rapport de deux nombres entiers les plus petits possible, z0 étant le nombre de dents de l'outil et z2 le nombre de dents de la pièce. Le procédé conforme à l'invention permet de fabriquer, par décolletage en développante, des roues cylindriques d'une

qualité de denture élevée.-Le mouvement relatif entre l'ou-

-suTom np eTzied ua 'stuemeAnom sep enbTuoilDlqT uosTeuTqmoo aun ied qinsse 3sa aaeTd eT la ITinol aeiua g TIeTae luamaAenou ael anb Ise a TTiueaT agad a.nsam aitne aun -aeTls9 ap no/ela apueioo ap 'uoTle3Tiqej ap saenseam sap ed saiTnpgz luaesTI;;ns tUaTos sluamul, saO ap uoTssTmsueai ap sanaela 0ú seal anb xnafeeueAe luemagTTlnoTlzed Isa TT 'aseq ap uoTieloi eTl eai.uqS nod sTnbae sluameIT sap snaTsnTld ap eATIaIeo uoTTsod el ans anljuT VzTDgzd uTe=z puoaes ael anbsol aeuanTJuT aun B asTanos ITos tlTno-aliod eaqooq RT ap no/la sZ aaTfd-aliod aqaooq e p eATIveTaz uoTTsod el aTnas 'aseq ap uoTIeqoz et Zuaagugg Tnb sluamgTg sel Tmied 'anb xnaeoTpn sa TT '4Teplo3çTTq lueaeaAnom ael.aexu2 inod 9sTTTin Isa seZeuea2ue,p UTeIl puooas un TanbaeT suep '?pgDood ae sueq 0Z -aouaezigld ap sa2euaeuae,p uTeVI lTOueId at Suep 'uoTI>eaîo> ap sauevSo sap zed saiTnpga luos saTTaenpTsga sznaiaa saet anb Ise asnaeuueAe aensaem aun SUTOm up aT2led ua 'uamalettanInm quasuadmo3 as uotssTm ç5 - suezii p siuamuTg,p aeTqTssod aqmou pue.i snTd ael aziue stiea sael anb a e axgTuem ap 'gTziTad uTel etl zTOAa:uoZ ap xnaTaTpnr ise TT 'a3Td el la TTinoT aliua aseq ep uoT -eioz el xaezu2S inod STTTin Ise saeeueigua,p UTeXi.alemed un TanbaT suep 'uoTzueAuT.T V amuzouoD qp9oid el suea 01 asTnba. uoT:tesiqej ap gtiTenb aeneq etl uamaT -Tae; itueaqo,p aeuaed UOTUaAUT,TI g amlojuoD T3TsodsTP al saaal VlFI 5 -enb aun ae aTTeuuoTiez9do assaeTA aun eaae aeueddoTaAgp ua aeetaTToagp xed sanbTipuTIXa sOno2 sap xes-TTeu ap alqTssod auop Isa TI sSTiZzou no sqsmTuiT aeia iuaAnad zuamaAnom ev suep stieao saq uoTsia>g1d aeneq aun,p isa aegTd el la TTI úSZZ8isSZ Il est également judicieux que les erreurs de transmission

entre les différents éléments soient mesurées et qu'un mou-

vement de correction correspondant se superpose au mouvement

non corrigé.

Un dernier avantage du procédé conforme à l'invention est que les écarts géométriques de l'outil et/ou les erreurs de serrage sont compensés par la superposition d'un mouvement de correction correspondant entre l'outil et la pièce, en

partie du moins.

Sur le dispositif conforme à l'invention, qui présente un premier train d'engrenages pour générer la rotation de base entre l'outil et la pièce, il est judicieux de monter dans le train précité des organes de correction, afin de réduire

les erreurs de transmission des différents éléments.

Dans une forme de construction avantageuse, les organes de

correction sont constitués par des coussinets à double excentri-

cité, montés entre la roue dentée et l'arbre, qui permettent

de régler l'amplitude et la phase d'un mouvement de correc-

tion sinusoidal.

Il est par ailleurs judicieux que le plus grand nombre possible des engrenages du premier train ait un rapport de

transmission de 1: 1.

Une autre mesure préférentielle est que, pour i = z0: z2 = 1, tous les engrenages compris entre l'outil et la pièce ont

un rapport de transmission de 1: 1.

Dans une dernière forme de construction avantageuse, un

dispositif d'affûtage est prévu pour l'outil.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description

détaillée ci-dessous et d'un exemple de construction repré-

senté sur les dessins annexés, qui correspondent à: Figure 1: Figure 2: Figure 3: Figure 4: une vue latérale d'une machine à décolleter en développante conforme à l'invention, dont la tête est inclinée par rapport à l'axe de la pièce, une vue du dessus de la machine à décolleter en développante, représentée sur la figure 1, avec la tête en position horizontale,

une disposition d'engrenages de la machine à dé-

colleter en développante, une partie d'une deuxième forme de construction

d'une machine à décolleter en développante confor-

me à l'invention, dans laquelle la rotation supplémentaire est obtenue par l'intermédiaire d'un engrenage additif, Figure 5: Figure 6: une vue latérale et schématique de l'entraînement de la broche porte-pièce, montée sur la machine à décolleter en développante de la figure 4, une vue partielle schématique d'une troisième forme de construction d'une machine à décolleter

en développante conforme à l'invention, dans la-

quelle les mouvements relatifs entre la broche

porte-outil et la broche porte-pièce sont en com-

binaison électronique partielle, Figure 7: Figure 8: une coupe axiale d'un dispositif de compensation d'erreurs, prévu sur la machine à décolleter en développante conforme à l'invention, une vue du dispositif de compensation

d'erreurs de la figure 7.

La machine à décolleter en développante présente un bâti 1, sur lequel un chariot axial 2 peut se déplacer dans le sens

5 872 53

Z. Un chariot radial 3 est supporté par le chariot 2, avec une possibilité de mouvement relatif dans le sens X. Une tête de décolletage 4, qui peut pivoter autour d'un axe 5, est montée sur le chariot radial 3, avec lequel elle peut se déplacer dans le sens X. Une poupée porte-pièce 6 est fixée sur le bâti 1. La tête de décolletage 4 et la poupée fixe 6 présentent respectivement des broches7 et 8 pour la fixation d'un outil 9 et d'une pièce 10. Le bâti 1 est équipé d'un dispositif d'affûtage 11 avec un élément rotatif 11', qui

permet de rectifier l'outil 9 dans la machine à décolleter.

Pendant l'usinage de la pièce 10, cette dernière et l'outil 9 effectuent une rotation de base, comme déjà connu, en tournant dans un rapport inverse à celui de leur nombre de dents respectif. En cours d'usinage, une bande étroite de la

denture définitive est générée pendant un tour de la pièce.

La réalisation de la denture sur toute la largeur de la pièce 10 nécessite un mouvement hélicoïdal. Ce dernier est obtenu par un déplacement du chariot axial 2 dans le sens Z, avec un mouvement supplémentaire et simultané de la pièce 10. En cours d'usinage, les axes de l'outil 9 et de la pièce sont orientés l'un par rapport à l'autre sous un angleú,

comme déjà connu.

La disposition d'engrenages, représentée sur la figure 3,

permet de générer la rotation de base et le mouvement héli-

coidal. L'outil 9 est solidaire de la broche porte-outil 7.

Par l'intermédiaire d'un engrenage cylindrique 12, la broche 7 est reliée à un arbre de renvoi 12', qu'un engrenage conique 13 relie à un arbre 5', dont l'axe 5 constitue l'axe de rotation de la tête de décolletage 4. L'arbre 5' fait

partie d'un mécanisme de changement de vitesse 14, dont-

l'arbre d'entrée 14' est relié par un engrenage conique 15 à

un arbre de renvoi 15'. Ce dernier est relié par un engre-

nage cylindrique 16 à la broche porte-pièce 8, donc à la pièce 10. Une transmission par courroies 17 est prévue entre l'arbre d'entrée 14' et un moteur de commande 17'. Par l'intermédiaire des engrenages précédemment décrits, ce moteur 17' fait tourner l'outil 9 et la pièce 10 autour de leurs axes respectifs, l'outil et la pièce effectuant alors la rotation de base. Ces engrenages constituent donc un train A, qui génère le mouvement de base entre l'outil 9 et

la pièce 10.

Le mouvement hélicoïdal est généré par un train d'engrenages hélicoïdaux B, qui présente un écrou 18 monté sur une broche 19 et relié au chariot axial 2. Une rotation de la broche 19 déplace l'écrou 18, donc le chariot axial 2, dans le sens Z. La broche 19 est reliée par un engrenage conique 20 à un mécanisme de changement de vitesse 21. Ce dernier présente un arbre d'entrée 21', relié par un engrenage à vis sans fin 22 et un écrou de broche 23 à une broche filetée 25. Le supportage axial de la roue à vis sans fin 22', solidaire de

l'écrou 23, est assuré par une butée 24.

A l'une de ses extrémités, la broche filetée 25 supporte un

piston 26, logé dans une douille filetée 28 par l'intermé-

diaire d'une butée 27. La douille 28 est munie d'une glissière en hélice 29, dans laquelle s'engage un entraîneur 31 d'une roue cylindrique 30; elle est par ailleurs fixée, sans possibilité de rotation, sur la broche porte-pièce 8, sur laquelle elle peut avoir un déplacement axial. Il est par exemple possible d'utiliser un ressort d'ajustage pour interdire le mouvement de rotation de la douille 28 sur la broche 8. L'entraînement du train d'engrenages hélicoïdal B est assuré par un moteur 33, qu'une transmission par courroies 32 relie à l'arbre d'entrée 21' du mécanisme de

changement de vitesse 21. Par l'intermédiaire du train pré-

cédemment décrit B, le moteur 33 entraîne l'écrou 18, dé-

plaçant ainsi dans le sens Z le chariot axial 2, relié à cet écrou. Le mouvement hélicoïdal se compose du déplacement du chariot

axial 2 et de la rotation supplémentaire de la broche porte-

pièce 8. Cette rotation est générée par un mouvement axial

du piston 26 et de la broche filetée 25. Par l'intermé-

diaire de la butée 27, un mouvement axial du piston 26 s'accompagne d'un déplacement axial de la douille filetée 28 et de sa rotation autour de son axe. Cette rotation est obtenue par l'engagement de l'entraîneur 31 de la roue 30 de l'engrenage cylindrique 16 dans la glissière en hélice 29 de

la douille 28. Une rotation de l'écrou 23 provoque le dépla-

cement axial de la broche filetée 25, montée sans possibili-

té de rotation, et du piston 26, donc de la douille filetée 28. L'engagement de l'entraîneur 31 dans la glissière 29 fait tourner la douille filetée 28 autour de son axe. La broche porte-pièce 8 est alors entraînée dans ce mouvement, qui génère ainsi sa rotation supplémentaire. L'adaptation à cette dernière, requise pour la pièce à usiner, est assurée

dans le mécanisme de changement de vitesse 21.

Les chariots axial 2 et radial 3 étant respectivement dépla-

cés dans les sens Z et X, des glissières 34 et 35 sont

prévues pour les arbres 5' et 15'.

Le train d'engrenages A, qui génère la rotation de base

entre l'outil 9 et la pièce 10, a de préférence une réalisa-

tion telle, que le plus grand nombre possible de ses élé-

ments tournent à la même vitesse. Dans cet exemple de cons-

truction, le rapport de transmission des engrenages cylin-

driques 12 et 16 et des engrenages coniques 13 et 15 est de 1: 1. Dans ce train A, deux vitesses de rotation seulement

sont donc utilisées, celles de l'outil 9 et de la pièce 10.

Dans une telle réalisation, les erreurs de transmission des différents engrenages, qui tournent à la même vitesse, se

compensent en partie d'elles-mêmes. Dans les zones d'engre-

nages, qui ont la même vitesse de rotation, ces erreurs peuvent être minimisées par des organes de correction 36 et

37. L'organe 36 réduit à un minimum les erreurs de trans-

mission de tous les éléments compris entre l'outil 9 et la roue de changement de vitesse montée sur l'arbre 5'. Le second organe 37 couvre tous les éléments compris entre la broche porte-pièce 8 et l'arbre 14' de la roue de changement de vitesse. De tels éléments de correction sont connus en

soi; ils peuvent être représentés par des coussinets excen-

trés doubles, montés entre la roue dentée et l'arbre et

permettant en outre un réglage angulaire de la correction.

L'allure des erreurs de transmission est à peu près sinu-

soidale. Etant donné que deux vitesses de rotation seulement

sont utilisées dans le train A, la compensation est opti-

male, lorsque cette allure sinusoïdale des différents engre-

nages est inversée. Les organes de correction 36, 37, per-

mettent de réduire à un minimum cette allure inversée des

erreurs de transmission.

Lorsque la tête de décolletage 4 pivote autour de l'axe 5, la position relative des deux roues 38, 39 de l'engrenage conique 13 est modifiée. L'erreur globale de transmission des éléments, qui tournent à la fréquence de rotation de l'outil, est donc également modifiée. Cette variation de

l'erreur de transmission peut être compensée par une modifi-

cation du réglage de l'organe de correction 36.

Il est également possible de prévoir de tels organes de correction dans le train d'engrenages hélicoïdal B. Ils permettent de régler l'amplitude et la phase du mouvement supplémentaire de chaque section d'engrenages, indispensable

pour la correction.

Dans la fabrication en série, il est naturellement possible de mesurer avant chaque usinage les erreurs de transmission entre l'outil 9 et/ou la broche porte-outil 7 et la pièce 10 et/ou la broche porte-pièce 8, puis de régler les organes de correction 36 et 37 à partir des résulats de mesures. Les influences des roues de changement de vitesse du mécanisme

14 sont alors également prises en compte et largement com-

pensées. 1I Les figures 7 et 8 représentent une forme de construction des

organes de correction 36 et 37. Sur ce mécanisme, l'ar-

bre 15' est doté d'un épaulement 52. Le dispositif lui-même se compose du coussinet excentré 53, de la roue dentée 54 avec un alésage excentrique, des clavettes 55 et 56,

des rainures 59 et 60, du couvercle 57 et de la vis 58.

Le mode de fonctionnement est le suivant:

Le coussinet excentré 53 est relié à l'arbre 15' par l'in-

termédiaire de la clavette 56 et des rainures 59 et 60. Il présente une surface de fixation externe, excentrée par rapport à l'alésage. La roue dentée 54 est fixée sur cette surface, son positionnement angulaire étant assuré par l'intermédiaire de la clavette 55. La résultante de l'excentricité de la denture de la roue 54 par rapport à l'arbre 15'est obtenue par une rotation de cette roue 54 par rapport au coussinet excentré 53. Il est possible de régler

à la valeur souhaitée la position relative de cette résul-

tante par un positionnement angulaire de l'unité, composée du coussinet excentré 53 et de la roue dentée 54, par

rapport à l'arbre 15'. L'unité est maintenue par le couver-

cle 57 et la vis 58.

Il est notoire qu'une denture excentrique engendre une erreur de transmission périodique à la fréquence de rotation de la roue. En réglant l'amplitude et la phase souhaitées de l'excentricité par rapport à un arbre correspondant, une erreur de transmission périodique est donc introduite dans

le train d'engrenages. En connaissant l'erreur de trans-

mission à la fréquence de rotation de cet arbre, par une mesure de l'engrenage, il est donc possible d'introduire une

certaine erreur de transmission dans le train, par le ré-

glage d'une valeur définie de l'excentricité résultante et de sa phase par rapport à l'arbre, c'est-à-dire de compenser

une éventuelle erreur de transmission à cette fréquence.

2587253.

Il est également possible d'incorporer à la machine le système de mesure des erreurs de transmission et d'assurer

un réglage automatique des organes de correction 36, 37.

Il est encore possible d'intervenir dans le train d'engre- nages hélicoïdal B. Le déplacement de la broche filetée 25, qui génère la rotation supplémentaire, étant distinct de celui du chariot axial 2, les forces F1 et F2 (figure 3) peuvent permettre de déplacer la broche 25 sur une certaine distance axiale. La force F1 s'exerce sur la butée 24 de l'engrenage à vis sans fin 22, dans le sens de l'axe de la broche 25. La force F2 s'applique sur la butée de la vis sans fin (non représentée) de l'engrenage 22. Ces forces provoquent, par l'élasticité de la butée 24 et/ou de la

butée (non représentée) de la vis de l'engrenage, un dépla-

cement de la broche filetée 25 dans le sens axial. Les forces F1 et F2 peuvent être engendrées par un système hydraulique, en utilisant une ou deux servovalves. Les signaux pilotes correspondent aux erreurs à corriger. Il est

possible de générer ces signaux en ligne, par l'intermé-

diaire d'un système de mesure intégré. Il est également possible de mémoriser les signaux de mesure et de commander la servovalve, de manière à compenser le déphasage créé par la réponse en fréquence du système. Le déplacement axial de la broche filetée 25 engendre, comme décrit cidessus, la rotation supplémentaire de la broche porte-pièce 8, par

l'intermédiaire de la douille filetée 28.

Le train d'engrenages A, qui génère la rotation de base entre l'outil 9 et la pièce 10, a une conception telle que les erreurs de transmission du plus grand nombre possible

d'éléments, tels que roues et courroies dentées, se compen-

sent mutuellement, en partie du moins. Les organes de correction 36, 37 assurant une réduction ultérieure des erreurs résiduelles, ces dernières sont minimisées. Le train

d'engrenages mécanique B, qui génère lb mouvement hélicoî-

dal, a une conception telle que, exception faite de la

2587Z53

broche porte-pièce 8 et de la broche porte-outil 7, la

position relative de tous les éléments, utilisés pour pro-

duire la rotation de base, n'est soumise à aucune influence, puisque la rotation supplémentaire est amorcée directement sur la broche porte-pièce 8, dans le train d'engrenages A.

Il est également possible d'engager la rotation supplémen-

taire en un autre point du train A. Mais la position rela-

tive de plusieurs éléments de ce train en est fait modifiée.

Dans ce cas, les erreurs de transmission peuvent être suffi-

samment réduites par des mesures de fabrication, de commande

et/ou de réglage.

Il est également possible de remplacer partiellement ou totalement l'un des deux trains A, B, ou ces deux trains,

par une combinaison électronique des mouvements.

Il est par ailleurs possible de compenser une combinaison des trains d'engrenages mécaniques A, B par une combinaison électronique des mouvements, en mesurant les erreurs de transmission entre les différents éléments du dispositif et en superposant un mouvement de correction correspondant au

mouvement non corrigé.

Des écarts géométriques de l'outil 9 et/ou des erreurs de serrage peuvent être compensés, en partie du moins, par la superposition d'un mouvement de correction correspondant

entre l'outil 9 et la pièce 10.

La machine précédemment décrite permet de réaliser des den-

tures d'une qualité élevée, par décolletage en développante.

Le procédé conforme à l'invention peut être utilisé dans la

fabrication en série, pour le finissage de roues cylindri-

ques trempées; il permet d'obtenir des qualités de denture remarquables et une qualité de surface élevée. Le taux

d'enlèvement des copeaux, c'est-à-dire la capacité d'enlève-

ment, est optimum, et les coûts d'usinage réduits. Le coût de maintenance de l'outil 9 est relativement minime. Le procédé de décolletage en développante permet d'usiner des pièces 10, sur lesquelles la denture et un collet, ou deux

dentures, sont séparés par un faible espace intermédiaire.

Ce procédé permet également d'usiner des dentures inté-

rieures; il se prête enfin -à l'ébauchage de roues dentées,

c'est-à-dire au dégrossissage à l'état non trempé.

En cas d'usure, le dispositif d'affûtage 11 monté sur le

bâti 1 permet de rectifier facilement l'outil 9.

Pour obtenir la qualité de denture élevée, l'outil 9 est conçu, fabriqué et fixé dans la machine à décolleter avec précision; il se compose d'une matière de coupe adéquate, du - métal dur-par exemple. Pour minimiser l'influence des erreurs de l'outil et de son serrage sur le résultat des opérations, écarts inévitables même avec des dépenses de fabrication maximales, le nombre de dents de l'outil 9 est fixé, dans le cadre de limites définies, de manière à ce que le rapport de transmission i = Zo0/z2, dans le cas o z0 est supérieur ou égal à z2, et à ce que l'inverse de ce rapport 1/i = z2/zoi, dans le cas o z0 est inférieur à z2, soient une valeur entière ou le rapport de deux nombres entiers

les plus petits possible.

Dans cette équation, z0 et z2 sont respectivement les nom-

bres de dents de l'outil et de la pièce.

Une telle réalisation de l'outil 9 permet d'obtenir facile-

ment la haute qualité de denture et de surface recherchée

pour la pièce 10.

Pour le décolletage en développante de roues cylindriques,

les outils utilisés sont généralement adaptés à la pièce.

Dans la conception de ces outils, le constructeur doit tenir compte, entre autres, de la géométrie souhaitée de la pièce et du dcaine de travail de la machine (diamètre maximal et

minimal de l'outil, distance entre axes minimale et maxi-

male, angle de rotation et vitesses minimaux et maximaux des arbres moteurs). Pour éviter les chocs, les outils d'usinage de pièces à denture intérieure doivent comporter un nombre de dents essentiellement inférieur à celui de la pièce. Une épaisseur minimale de la tête de dent, requise pour des raisons de stabilité, et une largeur minimale du creux de dent, requise pour des raisons de fabrication, limitent encore la plage du nombre de dents disponible pour une conception judicieuse de l'outil. En dépit de ces restrictions, le constructeur dispose encore d'une plage relativement élevée pour définir le nombre de

dents de l'outil.

Les erreurs de denture de pièces décolletées en développante dépendent, entre autres, du rapport de transmission i = Zo/Z2, dans lequel z0 représente le nombre de dents de l'outil, z2 celui de la pièce. Les données font défaut pour le choix de ce rapport, donc du nombre de dents de l'outil requis pour réaliser des pièces d'une qualité élevée dans un cas d'usinage donné. Pour garantir la qualité

d'usinage de dentures intérieures, les ou-

vrages techniques recommandent d'utiliser des outils, dont le nombre de dents ne soit pas un sous-multiple du nombre de dents de la pièce; mais les résultats obtenus sont décevants (voir à ce sujet le manuel"Verzahntechnik", Prof. Opitz, VEB Verlag Technik, Berlin 1981, page 161). Il faut donc définir le nombre de dents d'une roue de décolletage adaptée à la pièce, de manière à pouvoir réaliser des pièces d'une

qualité de denture élevée.

Dans la solution proposée par l'invention, le nombre de

dents de l'outil est fixé, dans le cadre des limites ébau-

chées ci-dessus, de manière à ce que le rapport de trans-

mission i = Zo/Z2, dans le cas o le nombre de dents de l'outil est supérieur à celui de la pièce, et à ce que l'inverse de ce rapport 1/i = z2/z0, dans le cas contraire, soient une valeur entière ou le rapport de deux nombres

entiers les plus petits possible.

Pour plus de clarté, les rapports de transmission seront examinés cidessous, pour l'usinage d'une pièce à denture hélicoïdale par un outil à denture droite. Les rapports sont

analogues, lorsqu'un outil à denture hélicoïdale est utili-

sé. Si la pièce a un nombre de dents z2 = 60, le nombre de dents

de l'outil devrait être z0 = 60, conformément à l'invention.

Dans ce cas, les erreurs de denture de l'outil sont trans-

mises à la pièce de la manière suivante: l'erreur totale de division Fp2 de la pièce est à peu près égale à l'erreur totale de pas circonférentiel Fpo de l'outil, divisée par le cosinus de l'angle d'hélice de la pièce 02: FP2 - Fpo / cos P2 L'erreur totale de profil F "2 de la pièce est à peu près égale à l'erreur totale de profil F"0 de l'outil, divisée par le cosinus de l'angle d'hélice de la pièce P2: F0 2 F0<O / cos P2 Les erreurs de denture de l'outil ne provoquent pas d'erreurs de distorsion Fp2: Fp2 = 0

Si les erreurs de denture de la roue de décolletage corres-

pondent à la qualité 4 suivant DIN 3962 pour Fpo et F" 0 (c'est-à-dire à la classe de qualité A suivant DIN 1829, éme 2ème partie), dans une plage de pas diamétral de 2 mm à 3,55 mm et dans une gamme de diamètre de 125 mm à 280 mm par

exemple, Fp2 et FI2 auront au moins la qualité 5.

Si le nombre de dents de l'outil est modifié de 60 à 61, i devient égal à z0: z2: 61: 60, c'est-à-dire au rapport de deux nombres élevés, par comparaison au rapport antérieur i = 1: 1. Outre les erreurs déjà mentionnées, un écart de forme des lignes de flanc f f2 n Fpo / cos p2

est engendré sur la pièce. Cet écart se superpose entière-

ment à l'erreur de profil précitée, pour un angle d'hélice correspondant de la pièce. Une erreur totale de profil de qualité 8 et un écart de forme des lignes de flanc, de qualité 8 également, sont ainsi obtenus sur la pièce. Dans des conditions préalables idéales (machine et serrage de la pièce très rigide et précis), la pièce est de qualité 1 pour

f f2 suivant DIN 3962, lorsque le rapport i est égal à 1.

Une comparaison entre la tolérance, fixée pour l'écart de forme des lignes de flanc de la pièce, et les tolérances, données pour l'écart total de division de l'outil, fait apparaître qu'il faut un outil de qualité 1 pour Fpo, afin d'obtenir une pièce de qualité 4 pour f Pf2' lorsque l'outil a un nombre de dents z0 = 61. Il est actuellement impossible de fabriquer de tels outils à un coût raisonnable. De tels problèmes sont inexistants, lorsque des outils conformes à

l'invention sont utilisés.

Si le rapport i = 1 est irréalisable, en raison des limites précitées pour le nombre de dents de l'outil, i ou 1: i devrait être représenté, conformément à l'invention, par le rapport d'autres nombres entiers petits. Les nombres suivants sont encore envisageables: z0 = 120, 30, 180, 20,

et 40. Il faut à cet égard émettre les remarques suivan-

tes: Pour d'autres valeurs entières de i = z0: z2, pour z0 = i20 (180) par exemple, les conditions suivantes sont obtenues: des dents d'outil, qui travaillent pendant une rotation de la pièce dans un creux déterminé, travaillent après i = 2

(3) rotations ultérieures de la pièce dans le même creux.

Etant donné que les avances utilisées dans le décolletage en développante sont de 0,1 mm à 0,2 mm par rotation de la pièce, il est clair que, par suite de chevauchements sur l'alignement de la dent, les écarts de forme des lignes de flancs, engendrées par les erreurs totales de division de l'outil, seront pratiquement nulles sur la pièce. La surface de cette dernière présente alors une structure, telle que celle obtenue dans des conditions géométriques idéales ou par l'emploi d'un outil dont le nombre de dents est égal à , avec une avance multipliée par le facteur

i = 2 (3). Les chevauchements précités ont pour autre consé-

quence de réduire l'erreur totale de pas circonférentiel sur

la pièce.

Pour des valeurs entières de 1/i = z2: z0,O c'est-à-dire pour z0 = 30 (20) , les conditions suivantes sont obtenues: chaque dent de l'outil travaille dans 2(3) creux de

la denture. Mais un creux de dent de la pièce est tou-

jours travaillée par la même dent d'outil.

Dans ce cas également, l'erreur totale de division de l'ou-

til ne peut pas se répercuter sur la pièce par un écart de

forme des lignes de flanc. L'erreur cumulée de pas circonfé-

* _ _rentiel présente une allure à 2 (3) périodes sur

la circonférence de la pièce.

Si i ou 1/i n'est pas une valeur entière, mais le rapport de deux autres nombres entiers petits, i = 3: 2 (1: i = 3: 2) par exemple, z0 devient égal à 90 (40). Dans cet exemple, les conditions suivantes sont obtenues: après 2 (3) rotations de l'outil et 3 (2) rotations de la pièce, toutes les dents de l'outil retravaillent dans le même creux de dent de la pièce. L'erreur totale de division de l'outil ne se traduit pas par un écart de forme des lignes de flanc; la structure engendrée est analogue à celle qu'un usinage dans des conditions idéales, avec une avance axiale plus grande

aurait permis d'obtenir.

Etant donné que les erreurs de serrage de l'outil et les composantes de l'erreur de transmission dans la rotation entre l'outil et la pièce, à la fréquence de rotation de la broche porte-outil, se transmettent à la pièce comme l'erreur totale de division de l'outil, il est évident que les relations précédemment décrites sont d'une importance pratique extrême. Si la conception de l'outil s'accompagne

de rapports de transmission défavorables, les pièces obte-

nues seront d'une qualité de denture grossière, même en

utilisant des outils aux tolérances très étroites.

Suivant les conditions indiquées, il est possible de fixer le nombre de dents d'outils adaptés à la pièce, de manière à pouvoir obtenir des pièces d'une qualité de denture élevée,

pour une qualité courante (classe de qualité) de l'outil.

Dans l'exemple de construction des figures 4 et 5, la rota-

tion supplémentaire de la broche porte-pièce 8 est amorcée par l'intermédiaire d'un engrenage additif 47. L'organe de correction 37 est monté sur l'arbre 14'. L'engrenage 47 se situe entre ce dernier et un arbre à vis sans fin 48. Dans ce cas, l'entraînement de la broche portepièce 8 est assuré par la vis sans fin 49 et la roue tangente 50. L'arbre

d'entrée 21' est relié à l'engrenage additif 47 par l'engre-

nage cylindrique 46. La rotation de base entre la broche porte-outil 7 et la broche porte-pièce 8 est assurée par l'intermédiaire de l'arbre 14, des roues coniques 61 de l'engrenage différentiel et/ou additif 47, de l'arbre à vis sans fin 48 et de la roue 50 reliée à la broche porte-pièce 8. Le mouvement supplémentaire est transmis à la cage 62 de l'engrenage 47 par l'intermédiaire de l'arbre 21' et de l'engrenage cylindrique 46, puis à l'arbre à vis sans fin 48

par les roues coniques 61.

Les erreurs de transmission entre l'engrenage additif 47 et la broche porte-pièce 8 peuvent être compensées par un déplacement axial-de la vis sans fin 49, provoqué par la force F3 (figure 5). Cette force F3 s'applique sur la butée axiale 51 de la vis 49; elle génère le mouvement de correction souhaité, par suite de l'élasticité de cette

butée.

Dans la forme de construction de la figure 6, le mouvement hélicoïdal n'est plus engendré par des dispositifs purement mécaniques. Les différentes cocosantes du mouvement ont au

contraire une combinaison électronique. La machine est équi-

pée à cet effet d'une règle graduée 41, d'une tête de lec-

ture 42, qui permet d'enregistrer la position du chariot axial, d'un régulateur 43, dans lequel sont adaptés les signaux de mesure, compte tenu du rapport souhaité entre le déplacement du chariot axial et la rotation supplémentaire, de l'amplificateur 44 et du moteur 45. Ce dernier entratne

l'arbre 21' déjà mentionné. Dans cette forme de construc-

tion, le chariot axial 2 est entratné par le moteur 40 et la broche filetée 19 dotée de l'écrou 18. L'emploi de cette combinaison électronique des mouvements permet d'obtenir une

réduction suffisante des erreurs de transmission.

Claims

Revendications.

1. Procédé d'usinage des flancs de roues cylindriques trem-

pées ou non trempées, à denture droite ou hélicoïdale, intérieure ou extérieure, par décolletage en développante, dans lequel sont générés une rotation de base entre un outil et la pièce et un mouvement hélicoidal de l'outil ou de la pièce, caractérisé en ce que le mouvement relatif entre l'outil (9) et la pièce (10) est assuré avec une précision élevée, les écarts inadmissibles dans ce mouvement étant par

ailleurs corrigés.

2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel un pre-

mier train d'engrenages est utilisé pour générer la rotation de base entre l'outil et la pièce, caractérisé en ce que la conception du premier train d'engrenages (A) est telle que les écarts entre le plus grand nombre possible d'éléments de

transmission se compensent mutuellement, en partie du moins.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les erreurs résiduelles sont réduites par des organes de correction (36, 37), dans le premier train d'engrenages (A)

de préférence.

4. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3,

dans lequel un second train d'engrenages est utilisé pour générer le mouvement hélicoidal, caractérisé en ce que, parmi les éléments qui génèrent la rotation de base, seule la position relative de la broche porte-pièce (8) et/ou de

la broche porte-outil (7) est soumise à une influence.

5. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 3,

dans lequel un second train d'engrenages, qui influe sur la position relative de plusieurs des éléments requis pour générer la rotation de base, est utilisé pour engendrer le mouvement hélicoïdal, caractérisé en ce que les erreurs de transmission de ces éléments sont suffisamment réduites par

des mesures de fabrication, de commande et/ou de réglage.

6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement relatif entre l'outil (9) et la pièce (10) est assuré par une combinaison électronique des mouvements, en

partie du moins.

7. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que les erreurs de transmission entre les

différents éléments sont mesurées, un mouvement de correc-

tion correspondant se superposant au mouvement non corrigé.

8. Procédé suivant une quelconque des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que les écarts géométriques de l'outil (9)

et/ou les erreurs de serrage sont compensés par la superpo-

sition d'un mouvement de correction correspondant entre

l'outil (9) et la pièce (10), en partie du moins.

9. Dispositif pour la réalisation du procédé suivant une

quelconque des revendications 1 à 8, avec un bâti sur

lequel sont montées une broche pour un outil denté et une broche portepièce, caractérisé en ce que, afin de minimiser l'influence des écarts de l'outil (9) et de son serrage, erreurs inévitables même avec des dépenses de fabrication maximales, le nombre de dents (zO) de l'outil (9) est fixé de manière à ce que le rapport de transmission i = Zo/Z2 dans le cas o z0 est supérieur ou égal à z2, et à ce que l'inverse de ce rapport 1/i = z2/zO, dans le cas o z0 est inférieur à z2, soient une valeur entière ou le rapport de deux nombres entiers les plus petits possible, (z0) étant le nombre de dents de l'outil et (z2) le nombre de dents de

la pièce.

10. Dispositif suivant la revendication 9, comportant un premier train d'engrenages pour générer la rotation de base entre l'outil et la pièce, caractérisé en ce que des organes de correction (36, 37) sont montés sur le premier train (A), afin de réduire les erreurs de transmission des différents éléments.

11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les organes de correction (36, 37) sont constitués par des coussinets à double excentricité, montés entre la roue dentée et l'arbre, qui permettent de régler l'amplitude et

la phase d'un mouvement de correction sinusoïdal.

12. Dispositif suivant une quelconque des revendications 9 à

11, caractérisé en ce que le plus grand nombre possible des engrenages (12, 13, 15, 16) du premier train (A) a un

rapport de transmission de 1: 1.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que, pour i = z0: z2 = 1, tous les engrenages compris entre l'outil (9) et la pièce (10) ont un rapport de transmission

de 1: 1.

14. Dispositif selon une quelconque des revendications 9 à

13, caractérisé en ce qu'un dispositif d'affûtage (11) est

prévu pour l'outil (9).