BE815586A - Procede et dispositif de fabrication d'engrenages par forgeage a chaud - Google Patents

Description

  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

  
 <EMI ID=1.1> 

  
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

  
 <EMI ID=2.1> 

  
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.

  
 <EMI ID=3.1> 

  
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-

  
 <EMI ID=4.1> 

  
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

  
 <EMI ID=5.1> 

  
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

  
 <EMI ID=6.1> 

  
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.]

  
 <EMI ID=7.1> 

Claims (1)

1. diviseur, ce qui amène la partie chauffée de la couronne à une seconde station entre un appui résistant fixe 14 et un outil de forgeage 15 porté par un porte-outil 16; l'outil 15 qui présente

   la forme d'au moins une dent, subit une poussée radiale centripède par l'action d'un vérin hydraulique 17, situé d'un côté de la couronne; l'appui résistant 14 est situé sur le même rayon de l'autre côté de la couronne et par sa résistance il équilibre

   la poussée continue de l'outil 15 dont l'empreinte se creuse progressivement dans la tranche de la couronne et finit par y

   former son profil; après que ce forgeage local est terminé, la couronne est avancée et arrive à une troisième station où se

   situe un poste de refroidissement, par exemple par des jets 18

   d'un liquide réfrigérant provenant d'un récipient non montré.

   Le procédé de fabrication qui vient d'être décrit est avantageux parce qu'on forme une denture brute et que le parachèvement est simple et peu coûteux; de plus,la mode de forgeage

   est très utile parce que tout en évitant un fluage tangentiel du métal, il impose un fibrage directionnel favorable à la résistance de la denture.

   REVENDICATIONS

   1. 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 ,:ne 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 <EMI ID=8.1> <EMI ID=9.1>

   <EMI ID=10.1>

   <EMI ID=11.1>

   d'une ébauche en forme de disque circulaire pourvu d'un trou

   <EMI ID=12.1>

   forgeage à ferme à un endroit donné de l'ébauche chauffée localement peur y produire une déformation locale, on exerce une poussée sur cet outil et on dispose suivant le même rayon un élément

   d'appui résistant fixe, fournissant une réaction opposée à la poussée de l'outil.

   4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon

   les revendications 1 et 2. caractérisé en ce qu'il comporte un. moyen de support rigide sur lequel le disque formant l'ébauche chauffée au moins partiellement est placé à plat, une

   <EMI ID=13.1>

   couronne autour de l'ébauche et pourvus d'un moyen de guidage,

   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. <EMI ID=14.1>

   r i s é en ce que le moyen de support rigide est constitué

   par une plaque pleine résistante pourvue d'une série de

   rainures de guidage de porte-outils,disposées radialement et

   en couronne et dans lesquelles se logent des pattes solidaires

   des porte-outils.

   6. Dispositif suivant les revendications 4 et 5, c a r a c- t é r i s é en ce que les porte-outils sont des segments en

   forme de portion de cône limités latéralement par des plans

   verticaux radiaux, sur la face interne par un épaulement

   surmontant une partie à surface cylindrique pour y loger un

   outil de forgeage pourvu d'une denture, sur la face externe par une portion de surface conique et dtune patte du c8té inférieur.

   7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications

   4 à 6, caractérisé en ce que le moyen de poussée

   agissant sur les outils est constitué par un coin chassé à la presse entre la face conique externe des porte-outils et un

   bâti résistant entourant les porte-outils.

   8. Dispositif suivant la revendication 7, caracté- r i s é en ce que le coin est constitué par une bague pourvue intérieurement d'une surface tronconique coopérant avec la

   portion de surface conique externe de craque porte-outil.

   <EMI ID=15.1>

   r i s é en ce que le coin comporte une série de segments ayant une face interne conique coopérant avec la face &#65533;xterne conique des outils.

   <EMI ID=16.1>

   t é r i s é en ce que le moyen d'appui posé sur l'ébauche est une plaque plane sur laquelle agit le moyen de retenue constitué par un vérin hydraulique. <EMI ID=17.1>

   <EMI ID=18.1>

   comporte un plateau diviseur sur lequel est placé 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 coté de la couronne, un moyen de poussée agissant sur cet outil par l'intermédiaire d'un porte-outil et un moyen d'appui situé de l'autre coté de la couronne exactement à l'opposé de l'endroit à déformer, un moyen de refroidissement afin d'abaisser la température de l'endroit déformé.