La présente invention concerne un procédé et un dispositif
pour la fabrication par formage à chaud d'une pièce pourvue
d'une denture et spécialement d'un engrenage, d'une couronne
dentée ou d'une crémaillère, de grandes dimepsions.
Actuellement, pour fabriquer des engrenages de grandes dimensions, on a habituellement recours à deux méthodes principa les
Tout d'abord, en partant de barres laminées on réalise par découpage des ébauches circulaires pleines;il est aussi possible
de soumettre une masse de métal au forgeage afin d'obtenir une ébauche. Quand il s'agit de réaliser des engrenages de grandes dimensions, il est connu de couler en fonderie des ébauches
dans lesquelles la denture est esquissée. Quelle que soit la
façon de les obtenir, les ébauches sont ensuite taillées au
moyen de fraises. Les engrenages ainsi obtenus sont soumis
ensuite à divers traitements thermiques pour leur conférer les propriétés mécaniques recherchées et notamment une bonne résistance dans la masse et une bonne dureté superficielle.
Ces procédés possèdent des inconvénients;dans les barres laminées ou forgées en long, les fibres du métal sont disposées longitudinalement, c'est-à-dire à peu près parallèles à l'axe
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ébauches provenant de ces barres, la taille de la denture coupe
ces fibres, ce qui diminue très fortement la résistance des
dents, notamment à leur base de liaison avec le corps de
l'engrenage; dans les ébauches obtenues par coulée, le métal
ne subit pas de travail mécanique à chaud ni de fibrage,de sorte
qu'il n'y a pas affinage du grain de coulée dans la masse ni
d'action favorable à la résistance au pied de la denture.
En outre, les ébauches obtenues doivent toujours subir un fraisage important qui est lent et coûteux.
Le problème à la base de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif permettant de fabriquer un engrenage
de grandes dimensions de façon économique,sans exiger un
travail de taille important et présentant une denture fibrée.
Suivant l'invention: une solution à ce problème est obtenue par un procédé de fabrication d'une pièce pourvue d'une denture et telle qu'un engrenage, une couronne dentée , une crémaillère de grandes dimensions, dans lequel on prépare d'abord une ébauche d'une grandeur correspondant à la pièce à réaliser, on chauffe cette ébauche au moins à l'endroit de sa périphérie qui doit être mis en forme de façon à amener la partie du métal à déformer à une température de déformation à chaud à cet endroit chauffé, on applique à cet endroit chauffé sur la tranche de l'ébauche un outil de forgeage à forme, on exerce sur cet outil une poussée dirigée vers l'ébauche afin de provoquer une déformation limitée du métal pour obtenir à partir de l'ébauche une pièce de forme brute, on équilibre cette poussée par une réaction en sens opposé,
on usine la pièce de forme brute afin de réaliser la pièce de forme définitive.
Suivant une particularité, pour la fabrication d'un engrenage plein à partir d'une ébauche pleine en forme de disque on dispose au moins un premier outil de forgeage à forme à un endroit donné contre la tranche de l'ébauche pour y produire une déformation locale et on dispose au moins un second outil de forgeage à forme à un endroit diamétralement opposé de la tranche de l'ébauche et on exerce des poussées centripèdes de même puissance simultanément sur les outils opposés.
Selon une autre particularité, pour fabriquer une
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un trou central, on dispose un outil de forgeage à forme à un endroit donné de l'ébauche chauffée localement,pour y produire une déformation locale, on exerce une poussée sur cet outil et on dispose dans le trou central suivant le même rayon un élément d'appu'- résistant, fixe, fournissant une réaction opposée à la poussée de l'outil.
Un dispositif selon l'invention pour la fabrication d'un engrenage plein comporte un moyen de support rigide sur lequel le disque formant l'ébauche chauffée au moins partiellement
est placé à plat, une série d'outils de forgeage disposés diamétralement opposés en couronne autour de l'ébauche, un moyen de poussée exerçant sur chaque outil un effort dirigé vers l'ébauche, un moyen d'appui posé à plat sur l'ébauche et un moyen de retenue de ce moyen d'appui pour empêcher les déformations vers les faces planes de l'ébauche.
Selon l'invention, un dispositif pour la fabrication d'une couronne dentée comporte, un plateau diviseur sur lequel est placée une ébauche en forme de couronne, un moyen de chauffage d'un endroit de cette couronne à déformer, un outil de forgeage appliqué à cet endroit d'un côté de la couronne, un moyen de poussée agissant sur cet outil par l'intermédiaire d'un porteoutil et un moyen d'appui situé de l'autre côté de la couronne dans le trou central exactement à l'opposé de l'endroit à déformer, un moyen de refroidissement afin d'abaisser la température de l'endroit déformé.
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description suivante des dessins annexés qui montrent, à titre illustratif seulement, deux dispositifs exécutés selon l'invention.
Dans ces dessins :
La figure 1 est une vue schématique partielle en coupe axiale diamétrale, d'un dispositif pour la fabrication d'un engrenage plein. La figure 2 est une vue schématique partielle en coupe suivant II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique partielle d'un second dispositif pour la fabrication d'un engrenage plein. La figure 4 est une vue schématique partielle d'un dispositif pour la fabrication d'une couronne dentée.
Dans les figures ne sont montrés que les éléments utiles à la compréhension de l'invention,les autres ayant été volontairement omis*
Dans la figure. 1, on voit une plaque d'appui 1 résistante, rigide, sur laquelle est placée à plat une ébauche circulaire pleine 2 chauffée préalablement dans un four jusqu'à une tempé-
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se situe au centre d'une couronne de rainures radiales 3 prévues dans la plaque 1; ces rainures 3 diamétralement opposées servent de guidage à la patte 4 de porte-outils 5 qui entourent toute l'ébauche. Ceux-ci sont des éléments en forme de portions de cône; ils sont limités latéralement par des plans verticaux
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surplombant un outil amovible 6 garni du côté intérieur de saillies 7 en forme de dents d'engrenages qui viennent en contact avec la tranche 2a de l'ébauche 2. Du côté extérieur, les porte-outils 5 présentent une surface externe conique 5c. Les épaulements 5b des porte-outils reposent en partie sur l'ébauche 2 et ils portent une plaque résistante 8 maintenue par un vérin hydraulique 11. Autour des porte-outils 5 se trouve
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s'appuyer sur le dos conique 5c desdits porte-outils et prenant appui contre un bâti rigide 10.
Une presse non montrée exerce sur le coin annulaire 9 un effort qui tend à enfoncer ce coin entre les porte-outils 5
et le bâti 10; il en résulte que les porte-outils répartis autour de l'ébauche subissent des poussées radiales centripèdes qui se transmettent aux outils 6 en contact avec la tranche de ladite ébauche. Etant donné sa température, le métal devenu malléable
se forge, se déforme sur cette tranche et l'empreinte des outils s'y creuse , ce qui esquisse et forme une denture.
Dès que l'opération de forgeage est terminée, on obtient une pièce de forme brute qu'il suffit de soumettre à l'usinage final.
Un second dispositif pour la fabrication d'un engrenage plein est schématisé dans la figure 3; dans ce cas, une série de porte-outil 19 sont placés en couronne autour d'une ébauche 19b, posée sur un support non montré tel qu'un plateau diviseur; ces porte-outils sort actionnés par des tiges 22 guidées en 23 et entraînées par des vérins 20 alimentés simultanément à partir d'un récipient d'alimentation commun 21. Lors de la poussée des vérins les outils 19a des porte-outils 19 provoquent ainsi le forgeage de l'ébauche préalablement chauffée, 19b.
Quant l'opération de forgeage est terminée, on obtient un engrenage ayant sur sa tranche une denture brute ne nécessitant plus qu'un parachèvement rapide.
La réalisation de la figure 4 convient spécialement pour
la .fabrication de couronnes dentées. Dans ce cas, sur un bâti
non montré est monté un plateau diviseur tournant non représenté, de type connu qui porte une couronne 12 posée à plat. En dehors de la périphérie de cette couronne se trouve un dispositif de chauffage par induction 13 qui amène rapidement la partie du métal à déformer à une température de forgeage d'environ 1000[deg.]
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The present invention relates to a method and a device
for the manufacture by hot forming of a part provided
a toothing and especially a gear, a crown
toothed or rack, large dimepsions.
Currently, to manufacture large gears, two main methods are usually used:
First of all, starting from rolled bars, solid circular blanks are produced by cutting; it is also possible
to submit a mass of metal to forging in order to obtain a blank. When it comes to producing large gears, it is known to cast blanks in the foundry.
in which the teeth are sketched. Whatever
way of obtaining them, the blanks are then cut to
medium strawberries. The gears thus obtained are subjected
then to various heat treatments to give them the desired mechanical properties and in particular good strength in the mass and good surface hardness.
These methods have drawbacks; in rolled or lengthwise forged bars, the fibers of the metal are arranged longitudinally, i.e. roughly parallel to the axis.
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blanks coming from these bars, the size of the teeth cuts
these fibers, which greatly reduces the resistance of
teeth, especially at their base of connection with the body of
the gear; in the blanks obtained by casting, the metal
does not undergo hot mechanical work or fiber drawing, so
that there is no refining of the casting grain in the mass nor
action favorable to the resistance to the base of the teeth.
In addition, the blanks obtained must always undergo significant milling which is slow and expensive.
The problem underlying the invention is to provide a method and a device making it possible to manufacture a gear
large dimensions economically, without requiring
large work and with fiber teeth.
According to the invention: a solution to this problem is obtained by a method of manufacturing a part provided with a toothing and such as a gear, a ring gear, a rack of large dimensions, in which one first prepares a blank of a size corresponding to the part to be produced, this blank is heated at least at the location of its periphery which must be shaped so as to bring the part of the metal to be deformed to a hot deformation temperature of this heated place, a shaped forging tool is applied to this heated place on the edge of the blank, a thrust directed towards the blank is exerted on this tool in order to cause a limited deformation of the metal to obtain from the '' roughs a piece of raw form, this thrust is balanced by a reaction in the opposite direction,
the rough-shaped part is machined in order to produce the final-shaped part.
According to a particular feature, for the manufacture of a solid gear from a solid blank in the form of a disc, at least a first shaped forging tool is placed at a given location against the edge of the blank to produce a deformation therein. local and there is at least a second form forging tool at a diametrically opposite location of the edge of the blank and one exerts centripedal thrusts of the same power simultaneously on the opposite tools.
According to another feature, to manufacture a
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a central hole, a shaped forging tool is placed at a given location on the locally heated blank, to produce a local deformation there, a thrust is exerted on this tool and an element is placed in the central hole along the same radius support'- resistant, fixed, providing an opposite reaction to the push of the tool.
A device according to the invention for the manufacture of a solid gear comprises a rigid support means on which the disc forming the at least partially heated blank
is placed flat, a series of forging tools arranged diametrically opposed in a ring around the blank, a thrust means exerting on each tool a force directed towards the blank, a support means placed flat on the blank and a retaining means for this support means to prevent deformation towards the flat faces of the blank.
According to the invention, a device for the manufacture of a toothed crown comprises, a divider plate on which is placed a blank in the form of a crown, a means for heating a point of this crown to be deformed, a forging tool applied at this location on one side of the crown, a thrust means acting on this tool by means of a tool holder and a support means located on the other side of the crown in the central hole exactly at the opposite of the place to be deformed, a cooling means in order to lower the temperature of the deformed place.
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following description of the accompanying drawings which show, by way of illustration only, two devices executed according to the invention.
In these drawings:
FIG. 1 is a partial schematic view in diametral axial section of a device for manufacturing a solid gear. Figure 2 is a partial schematic sectional view along II-II of Figure 1. Figure 3 is a partial schematic view of a second device for manufacturing a solid gear. FIG. 4 is a partial schematic view of a device for manufacturing a ring gear.
In the figures are shown only the elements useful for understanding the invention, the others having been intentionally omitted *
In the figure. 1 shows a strong, rigid support plate 1 on which is placed flat a solid circular blank 2 heated beforehand in an oven to a temperature.
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is located in the center of a ring of radial grooves 3 provided in the plate 1; these diametrically opposed grooves 3 serve as a guide for the tab 4 of the tool holder 5 which surrounds the entire blank. These are elements in the form of portions of a cone; they are limited laterally by vertical planes
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overhanging a removable tool 6 furnished on the inside with projections 7 in the form of gear teeth which come into contact with the edge 2a of the blank 2. On the outside, the tool holders 5 have a conical external surface 5c. The shoulders 5b of the tool holders rest in part on the blank 2 and they carry a resistant plate 8 held by a hydraulic cylinder 11. Around the tool holders 5 is located
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rest on the conical back 5c of said tool holders and resting against a rigid frame 10.
A press not shown exerts on the annular wedge 9 a force which tends to push this wedge between the tool holders 5
and frame 10; as a result, the tool holders distributed around the blank undergo centriped radial thrusts which are transmitted to the tools 6 in contact with the edge of said blank. Given its temperature, the metal becomes malleable
is forged, deformed on this edge and the imprint of the tools is hollowed out there, which outlines and forms a toothing.
As soon as the forging operation is finished, a rough-shaped part is obtained which only needs to be subjected to final machining.
A second device for manufacturing a solid gear is shown schematically in Figure 3; in this case, a series of tool holders 19 are placed in a ring around a blank 19b, placed on a support, not shown, such as a divider plate; these tool holders come out actuated by rods 22 guided at 23 and driven by jacks 20 fed simultaneously from a common supply container 21. When the jacks are pushed, the tools 19a of the tool holders 19 thus cause the forging of the previously heated blank, 19b.
When the forging operation is completed, a gear is obtained having on its edge a rough toothing requiring only rapid completion.
The embodiment of Figure 4 is especially suitable for
the manufacture of toothed crowns. In this case, on a frame
not shown is mounted a rotating divider, not shown, of known type which carries a crown 12 laid flat. Outside the periphery of this crown is an induction heater 13 which quickly brings the part of the metal to be deformed to a forging temperature of about 1000 [deg.]
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