Finitions d’Engrenages

Les finitions d’engrenages conventionnelles courantes nécessitent des processus qui incluent le rasage d’engrenages, la rectification, l’honnage, le rodage, le brunissage et l’écrêtage.

Ces procédés conviennent à la finition des engrenages cylindriques comme les engrenages droits et les engrenages hélicoïdaux. Cependant, pour les engrenages coniques, seules la rectification et le rodage sont considérés comme des méthodes de finition appropriées.

Chaque technique a ses applications spécifiques et est choisie en fonction du type d’engrenage et de la qualité de finition requise.

Index

1. Rasage d’Engrenages

2. Rectification d’Engrenages

3. Honnage d’Engrenages

4. Rodage d’Engrenages

1. Rasage d’Engrenages

Le rasage d’engrenages est un processus de finition de précision utilisé dans la fabrication d’engrenages. Il implique une fraise de rasage qui enlève de la matière de la pièce d’engrenage sous forme de fines copeaux, généralement d’une longueur comprise entre 100 et 400 µm et d’une épaisseur de 50 à 150 µm. L’efficacité du processus dépend de divers facteurs, notamment le type, la géométrie et le matériau de la fraise de rasage, la surépaisseur de rasage et les paramètres fondamentaux du processus de rasage et de la machine-outil de rasage. De plus, le matériau et la géométrie de l’engrenage de la pièce jouent un rôle crucial. Le rasage d’engrenages est particulièrement favorisé dans les industries automobile et des machines de construction pour son efficacité en termes de coûts et la qualité de la finition qu’il offre.

 

• Types de Fraises :
  • Fraise de Rasage Hélicoïdale : Idéale pour une gamme de types d’engrenages, avec une forme de dent hélicoïdale.
  • Fraise de Rasage Type Crémaillère : Ressemble à une crémaillère, utilisée pour les actions de rasage linéaire.
  • Fraise de Rasage Type Vis sans Fin : Convient aux engrenages à vis sans fin, présentant une forme de dent similaire à une vis sans fin.
• Méthodes de Rasage :
  • Rasage Rotatif : Utilise une fraise de type engrenage hélicoïdal, idéale pour la production à grand volume.
  • Rasage Crémaillère : Implique une fraise de type crémaillère à mouvement alternatif, généralement pour les engrenages jusqu’à 150 mm de diamètre.
  • Rasage d’Engrenage Conventionnel ou Axial : La fraise et l’ébauche d’engrenage tournent en axes parallèles ou croisés, adapté aux engrenages avec des largeurs de face étendues.
  • Rasage d’Engrenage Tangentiel ou Sous-Passage : L’ébauche d’engrenage est déplacée radialement, efficace pour les engrenages avec épaulement, offrant une usure uniforme de la fraise et une productivité plus élevée.
  • Rasage d’Engrenage en Plongée : Un mouvement de plongée direct dans l’ébauche d’engrenage, offrant un contact en ligne et adapté aux grands volumes de production.
  • Rasage d’Engrenage Diagonal : Implique une relation spéciale entre les largeurs de face de la fraise de rasage et de l’engrenage, utilisé principalement pour les volumes de production moyens à élevés.
• Paramètres et Efficacité du Processus :
  • Enlèvement de Matière : Réalisé par un rasage fin et contrôlé, résultant en des finitions de surface de haute qualité.
  • Matériau de la Fraise : Varie en fonction de la dureté de la pièce d’engrenage, l’acier rapide (HSS) trempé étant couramment utilisé.
  • Surépaisseurs de Rasage : Critiques pour atteindre la précision et la finition souhaitées.
  • Conception de la Machine-Outil : Influence l’efficacité et l’adéquation pour différentes tailles et volumes d’engrenages.
• Avantages et Limitations :
  • Avantages : Le rasage d’engrenages est rentable, améliore la finition de surface et réduit les erreurs de pas.
  • Limitations : Ne convient pas pour corriger les erreurs de pas cumulatives ou d’index et peut introduire des rainures sur les flancs des dents d’engrenage.

2. Rectification d’Engrenages

La rectification d’engrenages est un processus de finition de précision pour les engrenages à haute résistance et trempés. Elle utilise une meule avec des grains abrasifs spécialisés comme l’oxyde d’aluminium, le carbure de silicium et le nitrure de bore cubique. Ce processus corrige efficacement les distorsions thermiques dues à la cémentation, améliore la finition de surface et la microgéométrie des engrenages, et améliore ainsi la qualité globale de l’engrenage. La rectification implique trois phénomènes : le frottement, le labourage, la coupe, l’enlèvement réel de métal se produisant au-delà d’une force seuil.  

La rectification d’engrenages est principalement divisée en deux catégories : la rectification par forme (form grinding) et la rectification génératrice (generative grinding), chacune avec des mécanismes et des applications distincts.

• Rectification par Forme : 
  • Elle implique l’utilisation d’une meule spécifiquement conçue pour correspondre au profil en développante d’un engrenage. 
  • Cela nécessite des meules uniques pour différentes spécifications d’engrenages comme le module, l’angle de pression et le nombre de dents. 
  • La rectification peut utiliser des meules de forme simples, multiples ou en chevauchement, et bien que le processus soit plus simple et puisse accommoder des formes d’engrenages complexes, il a tendance à être plus lent et moins précis. 
  • Il convient à la rectification de divers types d’engrenages, y compris les engrenages droits et les roues à vis sans fin, et utilise soit des abrasifs céramiques pour les engrenages très durs, soit des abrasifs au nitrure de bore cubique pour d’autres applications.
• Rectification Génératrice :
  • Elle implique l’utilisation d’une meule rotative standard pour créer le profil d’engrenage requis par roulement synchrone avec l’engrenage de la pièce. 
  • Ce processus peut utiliser diverses formes de meules comme des meules filetées, en forme de disque, en forme de coupe ou des roues à vis sans fin à denture de crémaillère.
  • L’indexation de l’engrenage est nécessaire pour finir toutes les dents.
  • Il est couramment utilisé pour les engrenages avec des modules allant de 0.5 à 10 mm.

3. Honnage d’Engrenages

L’honnage d’engrenages est un processus de finition pour les engrenages à haute résistance et trempés, utilisant un engrenage hélicoïdal imprégné d’abrasif comme outil d’honnage. 

• Mécanique du Processus :
  • Utilise un engrenage hélicoïdal imprégné d’abrasif comme outil d’honnage.
  • L’engrenage de la pièce est entraîné à grande vitesse (jusqu’à 300 m/min) et animé d’un mouvement de va-et-vient le long de son axe.
  • Les mouvements rotatifs et alternatifs produisent un motif de hachures croisées sur les flancs des dents d’engrenage.
  • Enlève généralement 0.013 à 0.05 mm de la pièce.
  • Élimine les entailles, les brûlures et les irrégularités mineures.
• Avantages :
  • Rétention de lubrification améliorée grâce au motif de hachures croisées.
  • Réduit la friction, distribue uniformément la charge.
  • Améliore la finition de surface des engrenages, la précision dimensionnelle.
  • Améliore les caractéristiques de bruit et d’usure des engrenages.
• Types d’Honnage :
  • Honnage Externe : Engrenage de la pièce et engrenages d’honnage engrenés en alignement d’axes croisés.
  • Honnage Interne : Utilise un grand engrenage hélicoïdal interne comme outil d’honnage.
• Avantages de l’Honnage Interne par rapport à l’Honnage Externe :
  • Rapport de contact transversal plus élevé, pression d’honnage plus équilibrée.
  • Meilleure qualité de finition avec moins d’erreurs de pas.
  • Précision et stabilité accrues.
• Variables du Processus :
  • Taille et type d’abrasif.
  • Pression d’honnage, vitesse de rotation.
  • Vitesse et longueur de l’alternance.
• Caractéristiques de l’Engrenage d’Honnage :
  • Fabriqué dans un matériau solide pour minimiser la déformation sous charge.
  • Grains abrasifs liés dans des matériaux résinoïdes, vitrifiés ou métalliques.
  • Les types d’abrasifs comprennent l’alumine, le SiC, le CBN, le diamant.

4. Rodage d’Engrenages

Le rodage d’engrenages est un processus de finition effectué à vitesse lente et sous basse pression. Il est utilisé pour affiner les engrenages cylindriques et coniques fabriqués à partir de matériaux à haute résistance ou trempés. La méthode implique l’application continue d’un composé de rodage pressurisé et chargé d’abrasif, qui abrase les surfaces de l’engrenage pour atteindre un haut niveau de précision et de douceur.

1. Aperçu du Processus :

• • Processus à basse vitesse (moins de 80 tr/min), basse pression.
  • Utilise un composé de rodage chargé d’abrasif sous pression continue.

2. Matériau de l’Outil :

1. • Typically softer than the work piece gear material (commonly fine-grained cast iron).
   • Permet aux grains abrasifs de s’encastrer dans l’outil, minimisant l’usure.

3. Rodage d’Engrenages Cylindriques :

1. • Implique l’engrènement de la pièce avec un outil de rodage en forme d’engrenage.
   • La vitesse de glissement varie le long du profil de la dent, nécessitant un glissement auxiliaire dans la direction axiale pour un rodage uniforme.

4. Rodage d’Engrenages Coniques (comme les engrenages coniques droits, coniques spiraux, hypoïdes) :

1. • Implique de faire fonctionner ensemble les engrenages d’accouplement sous une charge contrôlée.
   • Les deux engrenages finissent simultanément, éliminant le besoin d’une surépaisseur de finition.

5. Médium de Rodage :

1. • Une pâte crayeuse de grains abrasifs (taille de maille de $300$ à $900$) dans un fluide porteur.
   • Abrasifs courants : oxyde d’aluminium, SiC, carbure de bore, poudre de diamant.
   • Différentes tailles de maille utilisées pour différents types et pas d’engrenages.

6. Paramètres Clés du Rodage :

1. • Pression de rodage, 
   • Taille des grains abrasifs
   • Concentration dans le médium
   • Vitesse.

7. Avantages du Processus :

1. • Améliore la finition de surface, la précision et le modèle de contact des engrenages.
   • Efficace pour la réduction du niveau de bruit.