FR2621509A1 - Procede et appareil pour usiner en finition une surface de dent d'un engrenage - Google Patents
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Abstract
Le procédé pour usiner en finition la surface d'une dent d'un engrenage à tailler 1 comporte les étapes consistant à : - faire engrener ledit engrenage à tailler avec un engrenage étalon 2 en mode engrènement pour faire tourner en collaboration ledit engrenage à tailler 1 avec ledit engrenage étalon 2; - simultanément, faire osciller au moins l'un des engrenages 1, 2 par rapport à l'autre 2, 1 de façon qu'un point de contact C entre lesdits engrenages, provoqué par le mouvement d'oscillation relative entre eux, n'interfère pas sensiblement au-delà d'une ligne en développante I pour venir dans le corps de ladite surface de dent dudit engrenage à tailler.
Description
PROCEDE ET APPAREIL POUR USINER EN FINITION UNE SURFACE
DE DENT D'UN ENGRENAGE.
La présente invention se rapporte A un procédé et à un appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage, procédé qui donne un
niveau de bruit et de génération de chaleur significa-
tivement réduit au cours de sa mise en oeuvre.
Les machines-outils et les automobiles com-
portent un nombre important d'engrenages. Ces engrenages sont formés par un procédé de taillage d'engrenage qui utilise une machine à tailler les engrenages par fraise-mère ou une machine à tailler les engrenages du type étau-limeur, puis par un
procédé, qui vient à la suite, de finition de la sur-
face de la dent avec une machine à rectifier les engrenages qui utilise un outil à raser les engrenages
ou une meule.
Dans un tel procédé ou appareil connus d'usinage en finition de la surface de la dent, la précision de la forme finie de la surface de la dent dépend largement de la précision de la forme de l'outil de rasage ou de la meule, de la qualité des outils des différentes machines utilisées et de la précision avec laquelle leurs rotations sont synchronisées. L'usinage en finition de la surface d'une dent effectué par une machine à rectifier les engrenages présente des problèmes tels que des irrégularités, ou des marques d'outil, qui se forment
à des intervalles sur la surface de la dent correspon-
dant A un pas d'avance fixe, et les formes des parties obtenues près de la dent sont limitées par la
nécessité de prévoir un dégagement pour la meule.
La figure i est une vue latérale d'une par-
tie d'un engrenage à tailler i; La figure 2 est une vue en coupe prise selon
la ligne Il-Il de la figure 1.
Lors de l'usinage en finition des surfaces de dent 30 de l'engrenage 1, un outil de finition, par exemple un outil de rectification, se déplace dans une
direction du contour de la dent, une direction sensi-
blement perpendiculaire à la feuille du dessin de la figure 1. En d'autres termes, la direction du contour de la dent représentée par la flèche 6 sur la figure 2 sert pour la rectification en finition des surfaces 30
de la dent.
Selon un tel procédé de finition, on peut corriger une irrégularité de la surface 30 de la dent provoquée par une erreur de module et une erreur du profil de la dent avec une précision de l'ordre du
micron. Toutefois, du fait que l'outil de rectifica-
tion se déplace selon la direction 6 du contour de la dent sur la figure 2, dans ce procédé d'usinage en finition il subsiste encore sur la surface 30 de la dent une irrégularité latérale de la surface de l'outil de rectification, comme représenté par e,v sur la figure 3. Bien que l'on puisse réduire cette irrégularité de surface subsistant sur la surface 30
de la dent en dressant la surface de l'outil de rec-
tification, les vides entre les grains sur la surface de l'outil de rectification vont rapidement s'obstruer
pour donner un état tel qu'il ne peut plus être possi-
ble de corriger avec précision la forme de l'engrenage
1. Par conséquent il est difficile d'usiner en fini-
tion chacune des surfaces 30 de la dent de l'engrenage 1 pour donner une configuration d'une unique courbe ou
ligne continue lisse.
En outre, étant donné que l'outil de rectif-
ication présente généralement lui-même de légers défauts ponctuels et étant donné que l'irrégularité générée sur l'une des surfaces 30 de la dent de l'engrenage 1 diffère de celle générée sur l'autre, il est extrêmement difficile d'usiner en finition chaque surface individuelle 30 de la dent de façon exactement identique. Par conséquent l'état actuel de l'art est que la surface 30 de chaque dent de l'engrenage l
prend, en usinage de finition, une forme différente.
En d'autres termes, les surfaces 30 de dent ne sont pas satisfaisantes du point de vue de leur rugosité relative de surface le long des courbes de la surface de la dent, par exemple le long des courbes en
développante, et présentent une importante non unifor-
mité dans leur forme finale.
La figure 4 représente un autre procédé de l'art antérieur d'usinage en finition d'un engrenage à
tailler l par engrènement avec un engrenage étalon 2.
Dans ce procédé, il est également connu de faire osciller ou vibrer l'engrenage étalon 2 le long d'une ligne X qui coupe à la fois les axes de l'engrenage à tailler et de l'engrenage étalon 1, 2. Par ce procédé il est possible d'améliorer légèrement la qualité de
finition de la surface 30 de l'engrenage.
Toutefois, il existe encore des difficultés avec le procédé précédent, par exemple le point de contact réel C des surfaces d'engrènement des engrenages I et 2 donne un contact avec un angle
spécifique 0. Cet angle O est appelé angle de pres-
sion. Par conséquent, si l'on fait vibrer les engrenages 1 et 2 le long de l'axe X, la surface 30' de l'engrenage étalon 2 heurte la surface 30 de l'engrenage à tailler 1, mais ne glisse pas par dessus, de sorte que le mouvement de basculement résultant provoque une irrégularité inutile sur la
surface 30 de l'engrenage. Il en résulte que la sur-
face 30 de l'engrenage n'est pas finie avec une courbe
en développante idéale.
Pour éviter les problèmes ci-dessus, le point de contact C ne devrait pas venir interférer sous la ligne en développante de l'engrenage à tailler et devrait de préférence glisser le long de la ligne en développante de la surface de l'engrenage à tailler
ou le long de la ligne de pression.
Par conséquent un but de la présente inven-
tion est de fournir un procédé et un appareil pour usiner en finition la surface de la dent d'un engrenage, dans lesquels l'engrenage à tailler et
l'engrenage étalon oscillent ou vibrent l'un par rap-
port à l'autre de façon que la surface 30' de la dent de l'engrenage étalon ne vienne pas interférer sous la ligne en développante de la surface 30 de la dent de l'engrenage à tailler et, de préférence, glisse par
dessus cette ligne.
Selon l'invention, le procédé pour usiner en finition la surface d'une dent d'un engrenage à tailler est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à: - faire engrener ledit engrenage à tailler avec un engrenage étalon en mode engrènement pour faire tourner en collaboration ledit engrenage à tailler avec ledit engrenage étalon; - simultanément, faire osciller au moins l'un desdits engrenages par rapport à l'autre de façon
qu'un point de contact entre lesdits engrenages, pro-
voqué par le mouvement d'oscillation relative entre eux, n'interfère pas sensiblement au-delà d'une ligne en développante pour venir dans le corps de ladite
surface de la dent dudit engrenage à tailler.
De préférence ledit mouvement d'oscillation est sensiblement tangent auxdites surfaces de dent dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon
audit point de contact.
Avantageusement ledit mouvement d'oscillation s'effectue sensiblement le long d'une ligne de pression exercée entre ledit engrenage a
tailler et ledit engrenage étalon.
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L'invention consiste également en un appareil pour usiner en finition la surface d'une dent
d'un engrenage à tailler, caractérisé en ce qu'il com-
porte: un engrenage à tailler; un engrenage étalon entraîné en rotation et engrenant avec ledit engrenage à tailler; un levier d'oscillation pour faire osciller au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon, ledit levier présentant un pivot à l'un'e de ses extrémités et un support pour au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon; un moyen d'entraînement pour entraîner en rotation au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon; un moyen de commande de la rotation pour la rotation d'au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon; un moyen de génération d'un mouvement
d'oscillation pour faire osciller ledit levier oscil-
lant autour dudit pivot,
et en ce que ledit pivot est placé sensible-
ment sur une tangente aux cercles de base dudit
engrenage à tailler et dudit engrenage étalon.
L'invention va être maintenant décrite plus
en détail avec référence aux dessins annexés dont cer-
tains représentent des exemples de réalisation, non
limitatifs, de ladite invention.
La figure 1 de ces dessins est une vue latérale partielle d'un engrenage produit par le
procédé de l'art antérieur.
La figure 2 est une vue en coupe prise selon
la ligne 11-11 de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe prise selon
la ligne 111-111 de la figure 2.
La figure 4 est une vue en plan montrant l'engrènement entre les engrenages dans le procédé de
l'art antérieur.
La figure 5 est une vue en plan illustrant un principe opératoire de la présente invention. La figure 6 est une vue en plan illustrant
également un principe opératoire de la présente inven-
tion. La figure 7 est une vue en plan illustrant plus en détail un principe opératoire de la présente invention. La figure 8 est un dessin schématique d'une
première réalisation de la présente invention.
La figure 9 est une vue en coupe prise selon
la ligne IV-IV de la figure 8.
La figure 10 illustre une autre réalisation
de la présente invention.
La figure 11 est une vue en plan de la
réalisation de la figure 10.
La figure 12 est une vue en coupe prise
selon la ligne V-V de la figure 11.
La figure 13 est une vue en coupe prise
selon la ligne VI-VI de la figure 12.
La figure 14 est une vue en coupe prise
selon la ligne VIII-VIII de la figure 12.
La figure 15 est une vue en coupe prise
selon la ligne VII-VII de la figure 12.
La figure 5 représente un concept de base de la présente invention. De façon idéale, la surface 30 de la dent d'un engrenage présente une surface courbe dénommée ligne en développante. Sur ce dessin on voit que l'engrenage à tailler et l'engrenage étalon 1 et 2 oscillent l'un par rapport A l'autre de façon que le point de contact C oscille exacteme nt le long de la ligne en développante I. On voit également que l'engrenage à tailler 1 et l'engrenage étalon 2 peuvent osciller selon une direction quelconque telle que la ligne de pression P ou même, si l'on considère le mouvement d'oscillation de l'engrenage étalon 2,
selon une direction R ou R', dans la mesure o la sur-
face 30' de la dent de l'engrenage étalon n'interfère
pas au-delà de la ligne en développante I de la sur-
face 30 de la dent de l'engrenage à tailler 1, ou en d'autres termes, de façon que la surface 30' de la dent de l'engrenage étalon n'interfère pas au-delà de la ligne en développante pour venir dans le corps de
la dent d'engrenage en cours d'usinage de finition.
Les deux courbes R et R' sont les cercles passant cha-
cun par le point de contact C et ayant la tangente commune P. Par conséquent on peut procéder a différents mouvements d'oscillation, tels que le long de la ligne en développante I de l'engrenage à tailler 1 ou le long de la ligne en développante I' de l'engrenage étalon 2, ou le long de la ligne de pression P ou le long de toute courbe située dans la zone hachurée entre les deux lignes en développante I et 1' ou, si l'on ne considère que le mouvement d'oscillation de l'engrenage étalon 2 seul, même le long de la courbe R ou R' puisqu'au point de contact C, les deux courbes R et R' coincident l'une avec l'autre. En d'autres termes, au point de contact C, P est une tangente pour
toutes les courbes R, R', I, l'.
La figure 6 représente un principe opératoire de la présente invention. En se reportant à la figure 6, on peut voir un engrenage à tailler 1 et un engrenage étalon de finition 2 qui engrènent l'un avec l'autre en un point de contact glissant C. L'engrenage étalon 2 est entraîné en rotation dans le
sens indiqué par la flèche B sous l'action de la rota-
tion de l'engrenage à tailler i. On applique une force de freinage à l'arbre tournant 4 de l'engrenage étalon 2 de façon qu'une charge de surface convenable s'exerce sur le point de contact C. On peut déposer électriquement des grains de diamant sur la surface des dents de l'engrenage étalon 2 de façon à donner à l'engrenage étalon 2 une meilleure aptitude à l'usinage de finition. En principe, la surface de la dent de l'engrenage à tailler 1 est usinée en finition
par le contact glissant avec l'engrenage étalon.
Un angle C. formé entre une ligne X s'étendant entre l'arbre tournant 5 de l'engrenage à tailler 1 et l'arbre tournant 4 de l'engrenage étalon 2, et une tangente P indique un angle de pression d'engrènement. L'arbre tournant 4 de l'engrenage étalon 2 oscille de part et d'autre selon la direction indiquée par la flèche S qui est parallèle à la ligne de pression P. Le mouvement d'oscillation de l'engrenage étalon 2 peut ne pas être rectiligne et peut se faire dans toutes les directions situées dans une zone comprise entre la ligne P et la ligne 1, comme expliqué cidessus. Le mouvement de l'engrenage étalon pourrait également se faire selon la courbe R,
comme représenté sur la figure 5.
La figure 7 illustre plus en détail un prin-
cipe opérationnel concernant la façon de faire osciller l'engrenage étalon et/ou l'engrenage à tailler. Si la surface 30 de l'engrenage à tailler 1 tourne en sens anti-horaire, la surface 30' de l'engrenage étalon 2 est entraînée en rotation sens horaire. Du fait que la surface 30 de l'engrenage à tailler 1 se déplace de 301 à 302 et 303, la surface ' de l'engrenage étalon 2 se déplace également de 301 à 30' à 30'. Les lignes de pression P1, P2 et P i 2 3 entre ces surfaces restent parallèles. Le point de contact C entre les surfaces 30 et 30' des engrenages se décale le long des surfaces des engrenages et se déplace également le long d'une ligne tangente T tracée tangentiellement aux cercles de base des engrenages 1 et 2. Par conséquent, si les deux engrenages 1 et 2 oscillent l'un par rapport à l'autre le long de la ligne de pression existant entre ces engrenages, le point de contact C entre les surfaces et 30' des engrenages oscille toujours le long des lignes de pression P1, P2 et P3, indépendamment de sa position. Le point Y est le point d'interférence ou point central de la courbe de la ligne en développante I de la surface 30 d'engrenage à tailler 1. Par conséquent, si l'engrenage à tailler 1 et/ou l'engrenage étalon 2 oscillent autour du point d'interférence Y, le point de contact C oscille toujours le long de la ligne en développante de la surface 30 de l'engrenage à tailler. Si l'un ou l'autre des engrenages 1 ou 2 oscille autour d'un
point situé sur la tangente T mais à une certaine dis-
tance du point d'interférence Y par rapport aux points d'engrénement des dents des engrenages, le point de contact C oscille dans une zone située sous la ligne de pression P de la zone hachurée représentée sur la figure 5. Plus le point d'oscillation ou point de pivotement est espacé du point d'interférence Y, plus le mouvement d'oscillation s'approche de la ligne de pression P. La figure 7 représente la façon dont l'engrenage étalon 2 oscille au point 16 autour d'un point 8. Toutefois il est également clair que dans la mesure o les engrenages oscillent l'un par rapport à l'autre autour d'un point quelconque situé sur la tangente T, le mouvement d'oscillation relative au point de contact C est toujours tangent à la surface des engrenages au point de contact C. On va maintenant décrire cidessous, en se référant aux figures 8-15, un appareil pour usiner en finition les surfaces de dent d'un engrenage à tailler
conforme à la présente invention.
Sur la figure 8, un engrenage à tailler 12 est monté de façon fixe sur un arbre d'entraînement 11 lui-même entraîné par un moteur (non représenté) tel qu'un moteur électrique ou un moteur à combustion interne. Un engrenage étalon 13 étudié pour engrener avec l'zngrenaose tailler 12 est r.cnQ- d3 facon fixâ sur un
arbre de montaCt tournant 14.
L'arbre de pivotement 8 est prévu à une position convenable située sur une tangente T et
espacée du pignon étalon 13. On peut régler la posi-
tion de l'arbre de pivotement 8 par tout moyen conven-
tionnel. Une paire de leviers oscillants 15, espacés verticalement l'un de l'autre, sont supportés sur l'arbre de pivotement 8 et sont placés un de chaque côté de l'engrenage étalon 13 de façon à pouvoir être
mis en oscillation autour de l'arbre de pivotement 8.
L'arbre de montage 14 est supporté par la paire de leviers oscillants 15. Un dispositif de réglage 25 est prévu pour régler la longueur de chaque levier 15. Une fente de forme allongée est prévue à une extrémité de chacun des leviers oscillants 15 éloignée de l'arbre
de pivotement 8.
Une broche de forme allongée 17 est logée, avec jeu dans des fentes 16, 16. La broche 17 est reliée à un moteur d'entraînement 19 par
l'intermédiaire d'un bras de manivelle 18.
Par conséquent le moteur d'entraînement 19,
lorsqu'il est entrainé, provoque un mouvement de rota-
tion de la broche 17 par l'intermédiaire du bras de
manivelle 18 et la broche 17 provoque ainsi un mouve-
ment d'oscillation des leviers oscillants 15, 15 dans la direction de la flèche 20 autour de l'arbre de pivotement 8. L'oscillation des leviers 15 génère un mouvement d'oscillation de l'engrenage étalon 13. Il faut noter que plus grande est la distance entre le l pivot 8 et la broche 17, plus le mouvement d'oscillation de l'engrenage 13 approche près de la ligne de pression F.
Le mouvement d'oscillation du point de con-
tact C est représenté par un arc 1'. Si le pivot 8 est situé au point d'interférence Y de l'engrenage à tailler 12, I' est toujours identique à la ligne en développante 1 de la surface 30 de l'engrenage à
tailler 12.
Par conséquent, si l'on considère uniquement le mouvement d'oscillation de l'engrenage à tailler 12, la position du pivot 8 peut se trouver même en deça du point.d'interférence Y. D'un autre côté, la position du pivot 8 pour l'engrenage étalon 13 doit être sur le point d'interférence Y ou en une position
qui en est plus éloignée.
Si toutefois le pivot 8 est placé en un point 8'', ou placé sur le cOté droit de la tangente T depuis la ligne X (comme représenté sur la figure 8) et si l'on fait osciller l'engrenage à tailler 12 seul, la position du pivot 8'' doit être sur le point d'interférence Z de l'engrenage étalon 13 ou en une position qui en est plus éloignée. Par contre, si
c'est l'engrenage étalon 13 seul qui oscille, la posi-
tion du pivot 8'' peut se trouver même entre le point de contact C et le point d'interférence Z. Un élément de freinage 35 est agencé pour fournir un contact de freinage avec l'engrenage étalon 13. On peut choisir la pression de contact de l'élément de freinage 35 sur l'engrenage étalon 13 de façon que, lorsque l'engrenage étalon 13 est entratné en rotation pendant son engrènement avec l'engrenage à tailler 12, une force de freinage convenable
s'applique entre eux.
Lorsqu'il faut usiner en finition l'engrenage à tailler 12, on fait de préférence osciller l'engrenage étalon 13 d'une valeur que l'on choisit pour aller d'environ 1/10 à 1/50 du module de l'engrenage étalon 13. Le module se définit comme suit Diamètre du cercle primitif (mm) Module = Nombre de dents de l'engrenage On choisit de préférence le nombre nécessaire de fois du mouvement d'oscillation de l'engrenage étalon 13 pour usiner en finition l'engrenage à tailler 12 comme étant d'environ 200 à 302 fois plus grand que le nombre de révolutions de l'engrenage à tailler 12. En outre, on choisit de préférence l'engrènement entre l'engrenage étalon 13 et l'engrenage à tailler 12 de façon qu'à la fin du mouvement d'oscillation de l'engrenage étalon 13 en direction de l'engrenage à tailler 12, l'engrenage étalon 13 se trouve de préférence dans l'état o il engrène le plus profondément possible avec l'engrenage à tailler 12 par rapport un état d'engrènement normal
entre eux.
On comprendra facilement que l'on peut régler les positions et les angles de l'engrenage à tailler et de l'engrenage étalon en fonction du type d'engrenage, tel qu'un engrenage conique, un engrenage hélicoïdal ou analogue, de façon que la surface de la dent d'engrenage étalon n'interfère pas au-delà de la
ligne en développante de l'engrenage à tailler.
En outre l'engrenage étalon 13 peut
présenter un profil de dent modifié, au lieu d'un pro-
fil de dent théoriquement précis, et peut également être un engrenage d'une forme autre que cylindrique, par exemple une crémaillère ou un engrenage oval. De même l'engrenage à tailler 12 peut être un engrenage d'une forme autre que la forme cylindrique, comme une
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crémaillère, un engrenage oval ou un engrenage intérieur. En outre, on peut éliminer l'élément de freinage 35, on -peut faire en sorte que l'arbre de montage 14 soit entraîné en rotation et on peut placer l'arbre d'entraînement 11 et l'arbre de montage 14 sous commande synchrone d'un synchroniseur 22, de faGon que la force désirée de freinage ou la rotation puisse être appliquée aux engrenages 12 et 13, sans qu'il soit nécessaire de prévoir les éléments de
freinage 35.
De même, au lieu de l'élément de freinage 35
ou du synchroniseur 22, on peut utiliser des servo-
mceurs 50, avec dispositif de commande numérique
irnformatisée, pour régler la rotation des engrenages.
Le fonctionnement soit de l'élément de freinage 35 soit du synchroniseur22 soit des servomoteurs 50 peut être considéré comme étant un moyen de commande de la rotation. On prépare l'engrenage étalon ou engrenage standard 13 en taillant un engrenage dans une plaque d'un alliage dur fritté, au moyen d'un usinage par
étincelage, puis en finissant avec précision les dents-
de cet engrenage ou en déposant par voie électrique du diamant ou du CBN (nitrure de bore cubique) sur un engrenage de base fabriqué en matériau du type acier à outil spécial, ou encore en revêtant de TiC ou de TiN l'engrenage en acier & outil sur lequel on a déja déposé par voie électrique du diamant ou du CBN
(nitrure de bore cubique).
Selon les figures 8 et 9, les repères 23 et 24 désignent respectivement des goupilles d'arrêt et
un guide pour les leviers oscillants 15.
Le moyen de freinage 35 présente une paire d'éléments de freinage 36 ou 37 dont chacun pivote sur un axe de pivotement 38. Chaque élément de freinage 36 ou 37 présente une encoche circulaire 41 ou 42 sur sa face latérale intérieure 3, sensiblement au point médian de l'élément de freinage 37. Sensiblement au point supérieur de l'élément de freinage 37 est prévu un perçage traversant 43. Ce perçage traversant 43 présente sur sa surface intérieure un filetage intérieur. Sur le côté opposé de l'élément de freinage 37, est prévue une tige 39 avec un ressort 40 placé dans l'élément de freinage 36. De cette façon la tige 39 permet de régler la force de freinage exercée sur
l'arbre de montage 14.
Au lieu du moyen de freinage 35, on peut utiliser tout type de dispositif conventionnel de freinage 21 sur l'un ou l'autre des arbres de montage
14 ou 11.
On va maintenant décrire plus en détail le procédé de finition de la surface de la dent d'engrenage de la présente invention. On amène l'engrenage étalon ou engrenage standard 13 en engrénement avec un engrenage à tailler 12 et, en fournissant ou sans fournir un liquide de travail entre ces deux engrenages 12 et 13, on fait tourner l'arbre d'entraînement 1il pour entraîner en rotation l'engrenage à tailler 12 à une vitesse de rotation de,
par exemple, cent tours par minute.
L'engrenage étalon 13 engrenant avec l'engrenage à tailler 12 est entratné en rotation
tandis que les moyens de commande 21 ou 22 de la rota-
tion appliquent une force de freinage sur l'engrenage étalon 13. En même temps, la broche tournante 17 tourne dans les fentes 16, étant entraînée par le
moteur d'entraînement 19, provoquant alors le mouve-
ment d'oscillation des leviers oscillants 15 dans la
direction de la flèche 20 autour de l'arbre de pivote-
ment 8. Avec le mouvement d'oscillation des leviers oscillants 15, l'engrenage étalon 13 oscille mille à trois mille fois par minute en direction de l'engrenage à tailler 12 et en s'en éloignant. Par conséquent, du début à la fin de l'engrènement entre l'engrenage étalon 13 et l'engrenage à tailler 12,
l'engrenage étalon 13 exerce un contact de rôdage con-
tinu dans la direction indiquée par la flèche 1' avec les surfaces correspondantes 30 de la dent de l'engrenage à tailler 12 pour brunir ou enlever par raclage toute portion convexe des surfaces 30 de la
dent de l'engrenage à tailler 12. En outre, le mouve-
ment d'oscillation de l'engrenage étalon 13 dans la direction de la flèche 1' ne donnera pas lieu à usure ou fissuration locale des surfaces 30 de la dent d'engrenage à tailler 12. Une fois achevé l'usinage de finition de l'engrenage à tailler 12 de la façon i5 décrite ci-dessus, on enlève de l'arbre Il l'engrenage à tailler 12 et, après l'avoir retourné, on le remonte à nouveau sur l'arbre 11il. Le même procédé de finition que décrit ci-dessus s'effectue alors pour usiner en finition l'autre face 30 des dents de l'engrenage à tailler 12. Au lieu de retourner l'engrenage à tailler 12, on peut faire tourner l'engrenage à tailler 12 en
sens opposé.
Dans un tel cas, l'arbre de pivotement 8
serait sur une autre tangente T', comme 8'''.
Par le procédé de finition décrit ci-dessus, les surfaces 30 ou 30 de la dent de l'engrenage à tailler 12 peuvent être usinées en finition entièrement et uniformément par les dents associées de
l'engrenage étalon 13, dans la direction de la profon-
deur de la dent ou dans la direction radiale de l'engrenage à tailler 12. Il ne se produit aucune
irrégularité de surface dans la direction de la lar-
geur de la face ni dans la direction axiale de l'engrenage A tailler 12 et la surface 30 de la dent est entièrement usinée en finition avec poli. En outre, étant donné qu'un certain degré de résistance
2 6 2 1 5 0 9
de frottement est exercé sur l'engrenage étalon 13 par l'élément de freinage 35 ou 21 ou par le synchroniseur 22, toutes les surfaces engrenées de l'engrenage étalon 13 et de l'engrenage à tailler 12 donnent un contact de rôdage doux l'une avec l'autre sans aucun jeu entre leurs dents, de sorte que les surfaces 30 de la dent de l'engrenage à tailler 12 peuvent être
usinées en finition uniformément et avec poli.
Les figures 10 - 15 représentent une seconde
réalisation de l'invention du demandeur.
L'appareil comporte un bâti 206, une colonne , un élément support 210, un élément à mouvement de va et vient 211 et une came excentrique 212 pour
entraîner en mouvement de va et vient l'élément 211.
L'élément à mouvement de va et vient 211 est supporté de façon flottante par rapport à un élément récepteur d'extrémité supérieure 230 de l'élément210 et à un élément 215 par un palier pneumatique représenté sur les figures 12 - 15. On utilise un
paiier pneumatique car il réduit largement le frotte-
ment et car il empêche les poussières de pénétrer dans
les parties en glissement.
L'emploi du palier pneumatique permet donc une finition avec un haut degré de précision sur une lor.gue période de temps. Bien que la source d'air comprimé pour le palier pneumatique ne soit pas montrée,elle présente une structure habituelle en tant que moyen formant palier pneumatique, de sorte que
l'on en omet sa descritpion détaillée.
Dans le palier pneumatique, l'air comprimé a la pression d'environ 5 bars est envoyé, par une source d'air comprimé, dans les trous d'entrée 220 et 22Z', comme représenté sur les figures 12 et 13. L'air fourni est envoyé le long de rainures de guidage 219 et 219' de l'air comprimé suivant les directions indiquées par les flèches F et l'air se répand sur la surface D de palier pour former un film d'air. On peut mélanger à l'air comprimé de l'huile de graissage pour
le rendre lubrifiant et anti-corrosif.
L'engrenage étalon 202 se déplace en va et vient sous l'action de la came excentrique 212 qui pivote dans une rainure de came 213 prévue à un endroit convenable d'un bras 214 fixé à l'élément 211, comme représenté sur la figure 13. La came est entraînée en rotation par un moteur M1 par l'intermédiaire d'un arbre flexible G représenté sur
les figures 10 et 12.
L'élément 211 est supporté à l'intérieur de
l'élément pivotant tournant 215, avec le palier pneu-
matique entre eux, de façon telle que l'on puisse placer un arbre de montage 216 de l'engrenage étalon 202 en toute position angulaire désirée, par exemple dans la direction de l'angle d'engrènement "1 dans
cette réalisation, comme représenté sur la figure 13.
Un frein 221 ou un synchroniseur 222 est prévu pour produire une force de bridage convenable
agissant sur l'un ou l'autre des engrenages.
L'appareil décrit précédemment fonctionne de
la façon décrite ci-dessous.
Comme représenté sur les figures 10 et 12, on place l'engrenage étalon 202 et l'engrenage à tailler 201 de façon que l'angle entre l'axe de l'élément 214 et l'axe de l'élément support 210 forme
un angle de pression c 1.
L'engrenage à tailler 201 est entraîné en rotation par un moteur M2 tandis que la rotation de l'engrenage étalon 202 est restreinte par un frein 221 ou un synchroniseur 222 ou par des servomoteurs 250 commandés par un dispositif à commande numérique informatisée. En même temps la came 212 est entraînée en
rotation par le moteur M1 par l'intermédiaire de-
lB l'arbre flexible G. Par conséquent l'engrenage étalon 202 oscille le long de la ligne de pression P. De cette façon, un côté de la surface de la dent de l'engrenage 201 est usiné en finition par l'engrenage étalon 202 qui tourne et qui, en môme temps, exécute un mouvement de va et vient dans la direction indiquée par la ligne de pression P. Dans ce cas on peut utiliser de l'huile de machine, mais une mixture pour rectification n'est pas
nécessaire.
Ensuite, pour usiner en finition l'autre côté de la surface de la dent de l'engrenage à usiner 201, on place l'élément 211 sous un angle de pression
d'engrénement par rapport à la ligne 207.
Ensuite on fait tourner l'engrenage à
tailler 1 dans le sens opposé au sens précédent.
Si l'on amène l'engrenage 201 à la seconde
position indiquée ci-dessus et si on retourne égale-
menrt l'engrenage 201, il n'est pas nécessaire de changer la direction de mouvement de va et vient de
l'engrenage étalon 2.
Dans la réalisation décrite ci-dessus, la ligne 217 ou la direction du mouvement de va et vient, est décalée, à partir de la ligne 207, de la valeur de l'angle de pression d'engrènementC,1, toutefois on peut donner à cet angle une valeur légèrement
différente de celle de l'angle de pression.
Comme on le comprendra à partir de la
description ci-dessus, l'engrenage étalon prend un
mouvement relatif et de va et vient en direction de l'engrenage à tailler et en s'en éloignant. En
conséquence il ne subsiste pas d'irrégularités (por-
tions en creux v et portions en saillie e de la figure 3) sur la surface 30 de la dent de l'engrenage à tailler, ce qui augmente donc la précision avec laquelle l'engrenage est usiné en finition selon les classes 1 à 3 des Normes de l'industrie Allemande, ce qui était impossible selon le procédé conventionnel, tout en réduisant le niveau de bruit dans une large mesure. On a effectué un test sur le module d'un engrenage usiné en finition selon le procédé de la présente invention et représenté sur les figures 8 et 9, ainsi que sur un engrenage usiné en finition uniquement par rectification. Dans ce test sur le module, la lecture de l'échelle de l'instrument de mesure appliqué en un point d'une première dent de chacun des engrenages est prise pour zéro et, tout en faisant successivement tourner l'engrenage à partir de la position de la première dent, on observe la lecture au méme.point de chacune des dents successives jusqu'à la 23ème dent. Puis, sur la base des données obtenues, on calcule pour chacun des engrenages une erreur sur le module entre deux dents voisines, une erreur sur le module pour la dent proprement dite et une erreur sur le module cumulée. Le tableau 1 représente les
données de l'engrenage usiné en finition par rectifi-
cation. Le tableau 2 représente les données de l'engrenage-usiné en finition selon le procédé de la
présente invention.
Dans -cette expérience, les différentes données sont les suivantes: longueur entre l'axe de montage 14 et l'axe de pivotement 8: 80 mm; longueur entre l'axe de montage 14 et la fente 16: 120 mm; - engrenage à tailler: diamètre primitif = 51,75 mm; - nombre de dents: 23 - module 2, 25 - engrenage étalon: diamètre primitif: 92,25 mm;
*26 2 1509
92,25 mm; - nombre de dents: 41; - module 2,25; - vitesse d'oscillation environ 1200 tours/minute;
- valeur de la course 0,2 mm.
- Tableau 1 -
(Par rectification seulement) NO de dent Lecture Erreur Erreur Erreur sur sur accumulée dents dent voisines
11 0.0 1.2 -0.1 -0.1
2 -1.2 0.4 -1.3 -1.4
3 -0.3 0.1 -0.9 -2.3
4 -0.9 0.6 -1.0 -3.3
-0.3 0.6 -0.4 -3.7
6 0.3 0.5 0.2 -3.5
7 -0.2 0.2 -0.3 -3.8
8 0.0 0.4 -0.1 -3.9
9 -0.4 3.0 -0.5 -4.4
2.5 1.3 2.5 -1.9
11 1.3 0.7 1.2 -0.7
12 0.6 1.5 0.5 -0.3
13 2.1 1.9 2.0 1.6
14 0.2 2.1 0.1 1.7
2.3 0.4 2.2 3.9
16 2.7 1.8 2.6 6.5
17 0.9 1.2 0.8 7.3
18 -0.3 0.6 -0.4 6.9
19 -0.9 0.4 -1.0 5.9
-0.5 1.8 -0.6 5.3
21 -2.3 2.3 -2.4 2.9
22 0.0 2.7 -0.1 2.8
23 -2.7 2.7 -2.8 0.0
MAX 3.0 2.8 11.7
- Tableau 2 -
(Présente invention) Nl deIn etr I 1i N de dent Lecture Erreur Erreur Erreur sur sur accumulée 5.dents dent voisines
1 0.0 1.0 0.8 0.7
2 -1.0 0.2 -0.2 0.5
3 -0.8 0.3 0.0 0.4
4 -1. 1.0 -0.3 0.1
5 -2.1 2.1 -1.3 -1.2
6 0.0 1.4 0.8 -0.4
7 -1.4 0.1 -0.6 -1.1
8 -1.5 0.4 -0.7 -1.8
9 -1.1 0.2 -0.3 -2.8
-1.3 0.9 -0.5 -2.7
11 -0.4 0.8 0.4 -2.4
12 -0.7 0.5 0.1 -2.8
13 i -1.2 0.4 -0.4 -2.8
14 -0.8 0.5 0.0 -2.8
-0.3 1.0 0.5 -2.4
16 0.7 1.4 1.5 -0.9
17 -0.7 1.2 0.1 -0.9
18 0.5 1.8 1.3 0.8
19 -1.3 0.2 -0.5 -0.8
-1.1 0.5 -0.3 -0.5
21 -0.6 1.0 0.2 -1.4
22 -1.6 2.1 -0.8 -1.2
23 0.5 0.5 1.3 0.0
MAX 2.1 1.5- 3.5
Sur les tableaux 1 et 2 on peut voir que les valeurs de l'erreur sur le module entre deux dents voisines, de l'erreur sur le module pour la dent
proprement dite et de l'erreur sur le module cumulée.
détectées après le processus de finition, décroissent fortement par rapport aux erreurs détectées avant le
processus de finition, comme indiqué sur le tableau 3.
- Tableau 3 - Avant finition Après finition (Tableau 1) (Tableau 2) Erreur sur le module entre Max 3,0 Max 2,1 emM deux dents voisines Erreur sur le module sur la Max 2,8 r Max 1,5m dent proprement dite Erreur sur le module Max 11,74m Max 3,5/m accumulée
On a en outre mesuré une erreur sur le pro-
fil de la dent (erreur dans la direction de la profon-
deur de la dent) et une erreur sur le contour de la dent (erreur dans la direction du contour de la dent) d'un engrenage en quatre points, respectivement avant et après usinage en finition de l'engrenage selon le procédé de la présente invention. En fonction des résultats de la mesure, l'erreur sur le profil de la dent a diminué depuis un maximum de 12 pm jusqu'à un maximum de 11 im et l'erreur sur le contour de la dent
a diminué depuis un maximum de 10 im jusqu'à un max-
imum de 5/ m. En outre, quand on a mesuré la rugosité de surface de l'engrenage ci-dessus en cinq emplace- ments de la surface de la dent avant et après avoir usiné l'engrenage en finition par le procédé de la présente invention, la rugosité de la surface a diminué depuis un maximum de 2,5 Nm jusqu'à un maximum de 1,5 /4m. En outre, lorsque l'on a mesuré le bruit d'engrènement dans une chambre sourde avant et après avoir usiné en finition l'engrenage par le procédé de la présente invention, la pression acoustique à 8000
Hz est passée de 42 dB à 35 dB.
A partir de la description ci-dessus d'une
réalisation du procédé de la présente invention, on comprendra que l'on fait osciller un engrenage étalon, en matériau très dur, disposé de façon à engrener avec un engrenage à tailler, en direction de l'engrenage à tailler, et en s'en éloignant, pour usiner en finition les surfaces de dent d'engrenage à tailler par contact
de rodage avec ses surfaces. Par conséquent les sur-
faces de dent de l'engrenage à tailler peuvent être
usinées en finition de façon uniforme et avec polis-
sage, et on peut réduire au minimum l'irrégularité de surface le long de la profondeur de la dent. En outre on peut corriger le profil de la dent de l'engrenage à tailler simultanément à la finition des surfaces des dents. Par conséquent l'engrenage usiné en finition par le procédé selon la présente invention présente un profil de dent très proche d'un profil idéal et présente une irrégularité minimale des surfaces des dents. Par conséquent, si l'on incorpore l'engrenage dans une machine outil ou dans une automobile, il engrène sans à-coup avec un engrenage correspondant avec une importante diminution du bruit d'engrènement,
c'est-à-dire sans créer de bruit d'engrènement agres-
sif au cours de la rotation. En outre des moyens de structure relativement très simples sont nécessaires pour mettre en pratique le procédé de la présente invention, et quiconque peut facilement mettre en oeuvre ces moyens sans risque d'incident au cours du procédé de finition de l'engrenage. Par conséquent il n'est absolument pas nécessaire que l'opérateur possède une expérience et une habileté pour usiner en
finition les engrenages, lesquels peuvent donc main-
tenant être usinés en finition par une manipulation simple. Dans la réalisation décrite ci-dessus, on peut utiliser un moyen d'entraînement mécanique d'oscillation comme une came, un vérin hydraulique ou un vérin pneumatique pour provoquer le mouvement d'oscillation de l'engrenage étalon par rapport à l'engrenage à tailler. En outre on peut également utiliser les moyens ultra-soniques ou électriques
d'entraînement en oscillation pour provoquer le mouve-
ment d'oscillation de l'engrenage étalon par rapport à
l'engrenage à tailler.
Il faut noter que, selon différentes expériences, le mouvement d'oscillation ne doit pas nécessairement être limité sur la ligne en
développante, ou au-dessus de cette ligne, de la sur-
face de la dent de l'engrenage à tailler. Car, dans la
mesure o le mouvement d'oscillation se fait sensible-
ment le long de la ligne en développante ou le long de
la ligne de pression, toute coupe de la ligne en des-
sous de la ligne en développante sera si faible que cette coupe ne provoquera pas un effet sensible sur la
surface finie de l'engrenage.
Par conséquent le mouvement d'oscillation est suffisant dans la mesure o il n'interfère pas sensiblement au-delà de la ligne en développante de la
surface de la dent de l'engrenage à tailler.
Claims (16)
- 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mouvement d'oscillation est sensiblement tangent auxdites surfaces de dent dudit engrenage à tailler (1) et dudit engrenageétalon (2) audit point de contact (C).
- 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mouvement d'oscillations'effectue sensiblement le long d'une ligne de pres-sion (P) exercée entre ledit engrenage à tailler (1)et ledit engrenage étalon (2).
- 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mouvement d'oscillation s'effectue sensiblement le long de ladite ligne en développante (1) de ladite surface de dent duditengrenage à tailler (1).- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mouvement d'oscillation s'effectue sensiblement à l'intérieur d'une régiondéfinie par deux lignes en développante (1, I') des-dites surfaces de dent dudit engrenage à tailler (1)et dudit engrenage étalon (2).
- 6 - Procédé selon l'une quelconque desrevendications 1 à 5, caractérisé en ce que leditmouvement d'oscillation s'effectue de 1000 à 3000 fois par minute. 7 Procédé - selon l'une quelconque desrevendications 1 à 6, caractérisé en ce que la rota-tion dudit engrenage à tailler (1) et dudit engrenageétalon (2) sont commandés en synchronisme.
- 8 - Appareil pour usiner en finition la sur-face d'une dent d'un engrenage à tailler, caractérisé en ce qu'il comporte: un engrenage à tailler (12); un engrenage étalon (13) entraîné en rotation et engrenant avec ledit engrenage à tailler (12); un levier d'oscillation (15) pour faire osciller au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon, ledit levier (15) présentant un pivot (8) à l'une de ses extrémités et un support pour au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler (12) et dudit engrenage étalon (13); un moyen d'entraînement (19) pour entraîner en rotation au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon; un moyen de commande de la rotation pour la rotation d'au moins l'un des deux, dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon; un moyen de génération d'un mouvementd'oscillation pour faire osciller ledit levier oscil-lant (15) autour dudit pivot (8),et en ce que ledit pivot (8) est placé sen-siblement sur une tangente aux cercles de base duditengrenage à tailler et dudit engrenage étalon.
- 9 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit pivot (8) est placé sensiblement à un point d'interférence dudit engrenageà tailler.
- 10 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 8, dans lequel ledit pivot (8) est placé sensiblementà un point d'interférence dudit engrenage étalon.
- 11 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen de commande de larotation est un frein.
- 12 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit frein présente une paire d'éléments de freinage dont chacun peut pivoter, à l'une de ses extrémités, sur ledit levier oscillant et présente un moyen de fermeture à son autre extrémité pour régler le degré de l'ouverture desditséléments de freinage.
- 13 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen de commande de larotation est un synchroniseur.
- 14 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen de commande de la rotation consiste en servomoteurs commandés par undispositif à commande numérique informatisée.
- 15 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage, selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit levier (15) présente unmoyen de réglage en longueur.
- 16 - Appareil pour usiner la finition la surface d'une dent d'engrenage, caractérisé en ce qu'il comporte: un bâti (208)'; une colonne (209) qui se dresse a partir du bâti;un élément support (210) qui s'étend à par-tir de ladite colonne, ledit élément support presentant à son extrémité supérieure un élément récepteur (230); un moyen pivotant tournant (215) placé a l'intérieur dudit élément récepteur (230); un élément coulissant (211) placé à l'intérieur dudit élément pivotant tournant (215) et supporté-par un palier pneumatique; un moyen de génération d'un mouvementd'oscillation pour faire osciller ledit élément coul-issant (211); un engrenage étalon (202) supporté par un axe dudit élément coulissant (211); un engrenage à tailler (201) engrenant avec ledit engrenage étalon (202); un moyen d'entraînement pour entraîner en rotation au moins l'un des deux dudit engrenage à tailler et dudit engrenage étalon; un moyen de commande de la rotation pour commander la rotation d'au moins l'un des deux duditengrenage à tailler et dudit engrenage étalon.
- 17 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit moyen de commande dela rotation est un frein.
- 18 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit moyen de commande dela rotation est un synchroniseur.
- 19 - Appareil pour usiner en finition la surface d'une dent d'engrenage selon la revendication16, caractérisé en ce que ledit moyen de commande de.la rotation consiste en des servomoteurs commandés parun dispositif de commande numérique informatisée.
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| JP19829187A JPS6445518A (en) | 1987-08-10 | 1987-08-10 | Finishing method for tooth surface of toothed wheel |
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| EP2022576A1 (fr) * | 2007-08-03 | 2009-02-11 | Wolfgang Linnenbrink | Procédé de travail destiné à l'amélioration du fonctionnement de roues dentées et dispositif de lissage destiné à la réalisation du procédé |
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-
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |