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Claude BELLAIS : Ancien chef de section Méthodes de Renault SA
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L’outil de taillage est toujours caractérisé par deux grandes fonctions :
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la fonction de coupe pour opérer un enlèvement de matière ; le lecteur se reportera sur ce point à la théorie de la coupe commune à tous les outils dans l’article Matériaux pour outils de coupe dans ce traité ;
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la fonction de réalisation de dentures soit par reproduction directe, soit par génération. Dans ce dernier cas, les lois de mouvement de coupe sont intimement liées aux procédés cinématiques souvent complexes. Ce sera l’objet de cet article. Le lecteur pourra se reporter toutefois à l’article Taillage et rectification des engrenages : procédés consacré plus particulièrement aux machines.
C’est à partir d’un cahier des charges, ou tout au moins d’un plan de définition, que l’engrenagiste va prendre connaissance du produit à réaliser. Le coût global, le niveau de qualité, la quantité à produire par unité de temps, la fiabilité des matériels utilisés, etc., viendront compléter ces données. Comme on le verra dans les paragraphes suivants, la solution retenue sera précédée d’une recherche optimisant le produit lui-même et les moyens mis en œuvre pour le réaliser.
Les coûts de taillage sont généralement élevés. Néanmoins, ils ont pu être notablement réduits grâce aux gains de productivité obtenus lors des dernières décennies. Pour donner un ordre de grandeur, pour une production de grande série, la part outils coupants de taillage représente environ le quart de l’ensemble des dépenses outils coupants (affûtage inclus) affectés au groupe motopropulseur (moteur et boîte de vitesses). Sur les mêmes bases, pour une opération de taillage, la répartition du coût à l’opération est sensiblement la suivante :
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de 35 à 50 %, amortissements machine ;
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de 20 à 25 %, coûts outils coupants avec affûtage ;
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de15 à 40 %, frais de main-d’œuvre ;
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de8 à 10 %, frais divers dont les fluides, l’énergie, le loyer, l’entretien, etc.
Ce texte n’aborde que la partie traitant de l’outil de taillage dans sa fonction de coupe. Les caractéristiques de denture traitées dans ce texte ne le sont que dans le cadre de celle-ci. Le lecteur intéressé par un développement de la partie théorique des engrenages et par l’étude des procédés est vivement conseillé de se reporter aux articles Engrenages : éléments pratiques de définition, de dessin et de calcul [B 636] et Taillage et rectification des engrenages : procédés dans le présent traité, ainsi qu’aux ouvrages généraux .
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2. Outil taillant par génération
C’est le mode de taillage le plus utilisé tant pour la qualité de réalisation que pour les performances économiques obtenues. Il comprend trois grandes familles d’outils : l’outil-crémaillère, la fraise-mère et l’outil-pignon.
Le choix de l’un ou l’autre de ces outils, donc du procédé, se fait suivant des critères généraux, voire spécifiques. Quelquefois, le choix tient compte des outils ou machines disponibles. Dans une approche globale, on notera que :
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l’outil-crémaillère est très utilisé avec des gros modules et surtout en travail unitaire ou de série réduite. Son exécution est facile à réaliser et, comme pour la fraise-mère, il peut tailler n’importe quel engrenage ayant même module et même angle de pression (éventuellement même angle d’hélice) ;
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la fraise-mère reste l’outil le plus utilisé. Sa productivité, donc son coût à l’opération, place toujours cet outil devant les autres. La formation des vagues résultant de l’avance et de la génération est également une particularité qui facilite l’opération de finition par rasage ;
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l’outil-pignon est retenu pour les moyennes et grandes séries, pour des dentures à fonction de coulissement, mais aussi pour toutes les dentures ayant un épaulement ne permettant pas le passage d’un outil cylindrique.
Ces trois modes de taillage permettent d’obtenir des dentures entièrement terminées ou préébauchées ; dans ce dernier cas, elles nécessitent alors une opération de finition par rasage 2.4 ou d’autres opérations comme la rectification ou le rodage (cf. articles spécialisés dans ce traité).
2.1 Outil-crémaillère
L’outil-crémaillère (figure 4) est généralement à denture droite, le mouvement de coupe s’effectuant selon une direction parallèle à l’axe de la roue à tailler, ou inclinée par rapport à cet axe suivant que la denture à réaliser est droite ou hélicoïdale. Seuls les cas de dentures épaulées...
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