Finition de surface réduite des engrenages

Lund University & Sandvik

Portraet Lund

Matthias Svahn,
Université de Lund

"Avec Alicona, nous avons réussi à minimiser significativement la finition de surface pour les engrenages qui est chronophage et couteuse autrement. Les possibilités du système de mesure InfiniteFocus, dont nous avons fait la connaissance chez Sandvik Coromant, nous ont littéralement époustouflés. Nous ne connaissons aucun système de mesure avec lequel il est possible de mesurer aussi bien les tolérances de forme et de position décisives que les valeurs de rugosité des flancs de dents avec cette envergure et avec un seul système."

Afin d'éviter un travail postérieur couteux, l'Université de Lund a développé un modèle de simulation pour la détermination des paramètres de machine idéaux pour une fraise de denture lors d'un projet de recherche commun avec Sandvik Coromant. La fraise doit fabriquer des flancs de dents avec une qualité de surface idéale. Avec Alicona, l'équipe de recherche a validé les modèles mathématiques et a vérifié la compatibilité avec la pratique : "En raison de la distance de travail importante, nous pouvions également mesurer la rugosité sur les flancs de dents qui ne nous étaient pas accessibles auparavant", confirme le responsable de la recherche Mattias Svahn.

La pression croissante exercée sur les coûts dans la concurrence globale exige une production plus économique des engrenages. L'un des facteurs de coûts les plus graves est le processus de traitement ultérieur ou la finition de surface par affûtage et pierrage, afin de conférer la bonne rugosité aux flancs de dents. Ce processus doit être minimisé en fabricant des roues dentées plus ou moins parfaites avec une qualité de surface idéale, qui ne doit guère être retravaillée. Ce qui est déterminant pour la fabrication de roues dentées avec la rugosité souhaitée sont les bons paramètres de machines de fraises de denture par exemple. L'alimentation, la vitesse de coupe, etc. déterminent essentiellement la rugosité des flancs de dents et sont consécutivement coresponsables de la fatigue du matériau et ainsi de la durée de vie plus longue ainsi que le fonctionnement de l'engrenage silencieux et régulier. Pouvoir « prédire » quelles valeurs de rugosité peuvent être fabriquées avec quels paramètres de machine a ainsi un intérêt économique important. Dans ce contexte, l'Université de Lund en Suède a initié un projet de recherche qui s'est donné pour objectif cette évaluation à l'aide de simulations. À l'occasion du lancement de la nouvelle fraise de denture du fabriquant d'outils suédois Sandvik Coromant, l'équipe de recherche a calculé dans un modèle mathématique avec quels paramètres de machine il était possible de réaliser des engrenages avec une qualité de surface idéale. Par la suite, il a été vérifié avec Alicona, s'il était réellement possible de fabriquer des flancs de dents avec les valeurs de rugosité calculées lors de la simulation dans la pratique. L'utilisation de la mesure de la qualité de surface surfacique a permis à l'Université de Lund de valider sa simulation dans la qualité correspondante. "Nous avons effectués les mesures de qualité de surface surfacique des flancs de dents chez Sandvik Coromant et nous avons fait la connaissance d'Alicona dans ce cadre. Les mesures hautement précises lors de la vitesse de mesure élevée nous ont rapidement convaincus de nous procurer un système de mesure InfiniteFocus", explique le responsable de la recherche Mattias Svahn.

Gear Measurement

"La haute précision et la vitesse de mesure nous ont tout de suite convaincus de nous procurer notre propre système de mesure InfiniteFocus."

Rugosité et tolérance de positionnement

La qualité du flanc de dent est une cohabitation entre sa rugosité et sa géométrie. La rugosité du flanc de dent joue un rôle décisif à plus d'un point de vue. Elle est entre autres responsable des oscillations et ainsi du développement du bruit : plus la surface est rugueuse, plus il est fort. La transmission régulière du mouvement dans l'engrenage dépend en revanche surtout des tolérances de forme et de position du flanc de dent.

Pour l'assurance qualité des roues dentées, aussi bien la mesure établie de la qualité de surface que la mesure de la forme sont indispensables. Lors de la mesure de la qualité de surface, il est essentiel de tenir compte de la structure de surface dominante des engrenages et ainsi d'utiliser la bonne technologie de mesure. Svahn s'est ainsi décidé pour le procédé d'Alicona, puisqu'aucun résultat probant n'a pu être atteint avec la mesure de la qualité de surface basée sur les profils. "Avec la mesure basée sur les profils, je peux uniquement représenter une partie de la surface. Selon la position du profil, il peut y avoir une forte dispersion des valeurs de rugosité. Les valeurs de mesure qui en résultent ne sont ainsi pas concluantes pour la création et la validation du modèle de calcul", explique le responsable de la recherche et l'expert de mesure. Avec Alicona, il est en revanche possible de mesurer rapidement, en haute résolution et de manière étalonnée la qualité de surface sur l'ensemble de la surface, également sur le flanc de dent. Les paramètres de texture de surfaces Sa, Sq, Sz fournissent des valeurs précises de la qualité de surface.

Les écarts de forme avec un ensemble de données CAO ou les tolérances de forme et de position peuvent être vérifiées avec la mesure différentielle ou avec Alicona Inspect. En complément de la mesure de forme et de qualité de surface, Lund utilise également les possibilités de visualisation des ensembles de données 3D.