Rasage des engrenages : procédé et principes

Le rasage des engrenages est un procédé de finition économique et efficace, essentiel pour éliminer les défauts et les erreurs du profil de dent. Cette méthode garantit la précision des dents d'engrenage, une qualité de surface lisse et améliore les performances globales de l'engrenage.

Cet article vous aidera à comprendre tout ce que vous devez savoir sur son procédé, ses principes et bien plus encore.

Qu'est-ce que le rasage des engrenages ?

Il s'agit d'un procédé de finition utilisé pour retirer une fine couche de matière d'une dent d'engrenage au moyen d'un outil de coupe dentelé présentant un angle d'axes croisés.

Il est généralement réalisé après la taille des engrenages par fraise-mère, mais avant le traitement thermique, afin d'éliminer les erreurs de profil de dent, de garantir la précision et une qualité de surface lisse.

Comment fonctionne le procédé de rasage des engrenages

Mécanique d'enlèvement de matière

Le procédé de rasage des engrenages commence par la rotation de l'outil de coupe et de l'engrenage. Généralement, l'outil de coupe est conçu avec une arête vive qui aide à retirer la matière de l'engrenage lors de son glissement.

Génération de copeaux fins

Par rapport à l'usinage d'ébauche, l'opération de rasage des engrenages ne génère que de petits copeaux fins. Ainsi, le frottement peut être éliminé pendant le procédé. Les dents d'engrenage conservent également leur durabilité et une surface lisse.

Calibrage final des dimensions

À ce stade, la machine à raser les engrenages rapproche l'outil de l'engrenage. Ainsi, seule une petite distance est maintenue jusqu'à l'obtention de l'épaisseur, du profil et des dimensions spécifiés de l'engrenage.

Gestion de la déformation élastique

En raison de la force et de la pression appliquées pendant l'usinage, les engrenages sont sujets à une déformation élastique qui affecte leur précision.

Toutefois, grâce au logiciel de la machine CNC à raser les engrenages, ces variables sont contrôlées afin que le profil de l'engrenage soit conforme aux spécifications une fois la pression relâchée.

Optimisation de l'avance

L'avance indique la vitesse à laquelle l'outil de coupe glisse sur l'engrenage. Elle doit donc être optimisée pour obtenir une finition lisse. Plus l'avance est lente, meilleure est la qualité de surface.

Types de procédés de rasage des engrenages

Méthode de rasage axial

Dans cette technique, l'outil de coupe se déplace parallèlement à l'axe de l'engrenage pour retirer les copeaux. Le rasage axial est une méthode traditionnelle, couramment utilisée pour les engrenages hélicoïdaux et droits. De plus, il est efficace pour la production en grande série.

Diagonal

Ici, l'outil de coupe glisse selon un angle à travers la dent d'engrenage pour former une trajectoire diagonale. Ainsi, l'usure est répartie uniformément sur l'outil de rasage, ce qui aide à prévenir les dommages. De plus, une meilleure finition de surface et une meilleure précision sont obtenues.

Rasage en passage inférieur

Cette méthode permet à l'outil de passer sous l'axe de l'engrenage pour favoriser un meilleur contact entre eux. Bien que le procédé soit rapide, la surface de l'outil de coupe doit être relativement plus large que l'engrenage.

Méthode de rasage par plongée

La méthode par plongée consiste à avancer l'outil de coupe dans la pièce sans aucun mouvement axial.

C'est la méthode la plus rapide, précieuse pour la production d'engrenages automobiles en grande série. Cependant, un contrôle précis est nécessaire pour prévenir l'usure de l'outil et garantir un enlèvement de matière précis.

Principes du rasage des engrenages

Le principe du rasage des engrenages suit une trajectoire à axes croisés entre l'outil et l'engrenage. Généralement, l'outil de coupe est optimisé selon un angle de 5 à 15 degrés tandis que la machine entame un mouvement de glissement.

Lorsque l'outil de coupe et l'engrenage entrent en contact et glissent, ils appliquent une pression qui amène l'outil à retirer une fine couche de matière de la pièce.

Cela aide à éliminer les erreurs du profil de dent, de l'angle d'hélice, etc., en garantissant une surface lisse et une grande précision. Sans le réglage de cet angle particulier, les engrenages ne feraient que tourner sans aucune coupe.

Outils de rasage et conception de l'outil de coupe

Géométrie des dents dentelées

L'outil de rasage des engrenages est conçu avec des dents dentelées qui constituent son arête de coupe. Cela aide l'outil à améliorer les performances de coupe, à éliminer l'usure et à retirer les copeaux fins de l'engrenage.

Nuances d'acier rapide

De nombreuses fraises à tailler les engrenages sont fabriquées en acier rapide résistant, notamment M2 et M35, ce qui leur permet de conserver leur résistance aux efforts, à l'usure et à la pression sur de longs cycles d'usinage.

Options de revêtement spécialisées

Pour améliorer la durée de vie des outils et prévenir les frottements, des revêtements comme le nitrure de titane et le nitrure d'aluminium et de titane sont appliqués sur les outils de taillage d'engrenages.

Intégration du taillage et de la rasage d'engrenages

Les deux procédés sont utilisés ensemble dans le processus d'usinage pour obtenir des engrenages de haute qualité.

Besoins du taillage avant rasage

Habituellement, le taillage par fraise-mère est réalisé sur la pièce avant le rasage afin de former d'abord le profil de la denture. Ensuite, le rasage est effectué pour atteindre le niveau de tolérance et la finition de surface requis.

Gestion des surépaisseurs de finition

Après le taillage, une surépaisseur de finition d'environ 0,02 mm à 0,06 mm doit être laissée sur la dent. C'est sur cette surépaisseur que le rasage agit, en éliminant les marques et erreurs inutiles afin d'obtenir les dimensions spécifiées.

Préparation du profil de denture

Cette étape est réalisée après le taillage mais avant le rasage. La préparation du profil de denture permet d'éliminer les défauts et erreurs majeurs, de corriger les désalignements et de garantir un processus de rasage efficace.

Ainsi, l'ensemble du processus de fabrication se déroule comme suit : ébauchage, taillage, préparation de la denture, rasage et traitement thermique.

Avantages et limites du rasage d'engrenages

Avantages

Comparé à la rectification, le rasage d'engrenages est relativement rapide, ce qui permet aux fabricants de produire de grands volumes d'engrenages en moins de temps.

Bien que les outils utilisés puissent être coûteux, ils peuvent être affûtés et entretenus sur de nombreux cycles de production. Cela contribue à réduire le coût unitaire de chaque pièce.

La méthode agit sur le profil de denture pour générer une finition parfaite. Elle génère ainsi un bruit et des vibrations minimaux par rapport aux techniques d'ébauche.

Elle permet également aux fabricants de corriger de petites erreurs du profil de denture sans affecter la précision.

Limites

Ce procédé ne convient pas aux matériaux très durs. Il doit donc être réalisé avant le traitement thermique, lorsque l'alliage est tendre.

Bien qu'il enlève également de la matière, il ne suffit pas pour un enlèvement important de matière. Il ne peut donc pas corriger les défauts d'usinage majeurs issus du taillage.

Lorsque les engrenages pré-rasés présentent des bavures ou des zones dures, ou que les efforts d'usinage sont importants, l'outil est sujet à l'endommagement.

Applications du rasage d'engrenages en fabrication

• Engrenages de transmission automobile
• Composants de réducteurs industriels
• Engrenages de précision pour appareils électroménagers
• Engrenages pour trains planétaires à grande vitesse
• Entraînements d'engrenages auxiliaires aéronautiques
• Engrenages pour équipements agricoles, comme les tracteurs et les moissonneuses

Conclusion

Le rasage d'engrenages reste une technique précieuse pour la production d'engrenages en grande série, car il offre rentabilité, rapidité et efficacité. De plus, c'est une méthode parfaite lorsque la précision et la qualité de surface sont essentielles.

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