Principe d'usinage de base

1. Mouvement génératif : Un rapport de vitesse strict est maintenu entre la pièce et l'outil, déterminé par leur nombre de dents (ωw/ωc = Zoutil/Zpièce), assurant la formation de profils de dents corrects.
2. Mouvement de coupe : Rotation à grande vitesse de l'outil lui-même, servant de principale source d'énergie pour l'enlèvement de métal.
3. Mouvement d'avance axiale : L'outil se déplace le long de l'axe de la pièce pour usiner toute la largeur de la dent.
4. Mouvement d'avance radiale : Utilisé pour contrôler la profondeur de coupe, en enlevant généralement la surépaisseur du dégrossissage à la finition en un seul serrage.
5. Angle d'arbre Σ : L'angle entre l'axe de l'outil et l'axe de la pièce, un paramètre critique calculé comme Σ = β₁ ± β₂ (β₁ = angle d'hélice de l'outil, β₂ = angle d'hélice de la pièce). Pour l'usinage des engrenages externes, utilisez « + » si les directions d'hélice sont les mêmes et « - » si elles sont opposées ; la règle des signes est inversée pour l'usinage des engrenages internes.

Caractéristiques de l'outil

• Exigences de précision : Une grande précision est obligatoire, avec une précision du profil de dent allant jusqu'à 2μm par DIN 1829 Classe AA, et même 1,6μm pour la norme industrielle DIN AAA (non définie dans la norme DIN 1829).
• Matériaux : L'acier rapide (HSS) est le choix le plus courant, offrant une excellente ténacité, une résistance à l'usure, une capacité de réaffûtage et une rentabilité. Le carbure cémenté est utilisé pour l'usinage à grande vitesse et à haut rendement (par exemple, la fonte, les matériaux de métallurgie des poudres ou le skiving d'engrenages durs) en raison de sa durée de vie plus longue, bien qu'il entraîne des coûts et une complexité de fabrication plus élevés.
• Revêtements : Généralement revêtus de revêtements PVD résistants à l'usure et aux hautes températures tels que TiAlN et AlCrN pour prolonger considérablement la durée de vie de l'outil et la vitesse de coupe.
• Structure : Les outils pleins sont courants pour les petites et moyennes tailles, offrant une grande rigidité et précision.

Équipement d'usinage

1. Haute synchronisation : Synchronisation électronique extrêmement précise entre tous les axes de la machine (broche de la pièce axe C, broche de l'outil axe B, axes d'avance X/Y/Z) pour assurer un mouvement génératif précis.
2. Haute rigidité : La structure de la machine doit posséder une rigidité exceptionnelle pour supprimer les vibrations causées par la coupe continue et les changements rapides de la force de coupe, garantissant la précision d'usinage et la qualité de la surface.
3. Vitesse de broche élevée : Les outils de skiving nécessitent des vitesses de coupe élevées (généralement de plusieurs centaines à plusieurs milliers de mètres par minute), ce qui exige des capacités à grande vitesse de la broche de l'outil.

Avantages et défis du procédé

Avantages

• Efficacité exceptionnelle : La coupe continue permet des taux d'enlèvement de matière beaucoup plus élevés que le brochage et le taillage à la fraise-mère.
• Haute précision : Atteint constamment une précision de grade GB/T 10095 5-6 ou supérieure, avec une excellente précision du profil de dent et du pas.
• Flexibilité : Adaptation rapide à différentes spécifications d'engrenages en changeant d'outils et en ajustant les programmes CN, idéal pour la production multi-variétés et en petites séries.
• Intégration multi-procédés : Sur les machines multitâches, des procédés tels que le tournage (diamètre extérieur, face d'extrémité), le perçage et le skiving peuvent être réalisés en un seul serrage, ce qui réduit les temps de réglage et améliore la précision de positionnement et l'efficacité globale.
• Qualité de surface supérieure : La coupe par raclage continu offre une meilleure rugosité de surface.
• Spécialisé pour les engrenages complexes : Particulièrement adapté à l'usinage des engrenages multi-étages, des engrenages étagés et des engrenages internes. Dans les cas où les outils de brochage rencontrent des interférences spatiales, les outils de skiving excellent grâce à leur structure compacte.

Défis

• Investissement élevé en équipement : Les machines de skiving CNC spécialisées sont coûteuses.
• Coûts d'outils élevés et conception complexe : Les outils de skiving impliquent des processus de conception et de fabrication complexes, ce qui entraîne des coûts plus élevés que les fraises-mères et les outils de brochage standard.
• Débogage complexe du processus : Nécessite le calcul et la configuration précis de nombreux paramètres (par exemple, angle d'arbre, rapport de vitesse, vitesse d'avance), ce qui exige des programmeurs et des opérateurs qualifiés.
• Exigences strictes en matière de stabilité de la machine : De légères vibrations ou des erreurs de synchronisation affectent directement la précision du profil de dent et la durée de vie de l'outil.

Scénarios d'application

• Engrenages de transmission : Les applications classiques incluent les couronnes dans les systèmes d'engrenages planétaires.
• Engrenages de réducteur de véhicules à énergie nouvelle : En tant que procédé privilégié pour les engrenages internes et les engrenages multi-étages dans les réducteurs, répondant aux exigences de haute efficacité et de légèreté.
• Engrenages multi-étages et étagés : La seule (ou la meilleure) solution à haut rendement lorsque l'espace axial entre les engrenages est extrêmement limité, empêchant l'accès par d'autres outils.
• Engrenages internes de haute précision : Remplace progressivement le brochage et le taillage par brochage dans les applications d'engrenages internes de haute précision et de haute qualité de surface, telles que les pompes hydrauliques haut de gamme et les systèmes de transmission aérospatiaux.