INVITATION AU ROULAGE 
INVITATION AU ROULAGE
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SOMMAIRE
2. Définition du roulage
III. CYCLE DE ROULAGE
Machines série H..Z (actuellement au catalogue H15Z-H20Z-H25Z-H30Z-H40Z-H60Z-H100Z)
Machines série H..CN (actuellement au catalogue H20CN-H40CN)
Machine NT2012, NT2012 CN, NT2012 RCN
Syncroll®
ALS
RDB
IV. FAISABILITE
Machines séries H..Z et Syncroll®
Machines ALS
Machines RDB
Machines Incrémental®
V. PRODUCTIVITE
VI. TERMINOLOGIE "METIER" ET SPECIFICITES
DU ROULAGE
VII. TERMINOLOGIE PROPRE à ESCOFIER
VIII. NOTIONS
DE BASE SUR LES PROFILS ET SYMBOLES UTILISES
Le roulage désigne le formage (généralement à froid) d'une pièce de révolution (cylindrique ou conique) par des outils, de révolution ou non, en nombre et en disposition variés autour de la pièce ; le formage peut également se faire à mi-chaud pour certains matériaux (dans l'aéronautique notamment).
Généralement au nombre de 2, mais des procédés existent couramment avec 1, 3 ou 4 outils (voire plus dans certains cas). L'augmentation du nombre d'outils a pour but de diminuer localement l'effort appliqué à la pièce pour ne pas trop la déformer (pièce creuse par exemple).
Ils sont généralement disposés symétriquement autour de la pièce (sauf dans le cas d'un seul outil) ce qui :
- Évite les efforts à la prise de pièce,
- Maintient la pièce au centre des outils (pas de mouvement radial de pièce pendant le formage, ce qui est important pour des barres longues ou des pièces lourdes par exemple).
Les 3 courbures possibles d'outils existent.
- Convexe : les outils sont de forme circulaire avec une surface active extérieure.
- Droit : on les appelle couramment crémaillères ou peignes de roulage.
- Concave : les outils sont de forme circulaire mais avec une surface active intérieure.
L'outil porte en relief un (ou plusieurs) profil(s) et est entraîné en rotation ; par contact entre l'outil et la pièce, la pièce est entraînée en rotation et le profil de l'outil va s'imprimer progressivement en creux sur la pièce :
- Soit par l'intermédiaire de l'effort appliqué aux outils,
- Soit par le profil variable de l'outil.
Entre 2 profils d'outils, la matière de la pièce remonte pour former le diamètre extérieur du profil.
La matière se déplace parallèlement aux faces en contact entre outil et pièce ; elle flue d'autant moins facilement que l'angle entre la face de contact entre outil et pièce et la direction de l'effort (ou de variation du profil) est à 90°.
S'il ne sert pas à obtenir un profil, le déplacement de matière peut servir à lier 2 pièces entre elles : on parle alors de sertissage ; la liaison peut être en translation et ou en rotation avec ou non-étanchéité entre les 2 pièces.
Certains roulages ne servent qu'à obtenir un état de surface sur la pièce ou à calibrer une forme : dans ce cas il n'y a pas, ou très peu, de déplacement de matière ; On parle de galetage ou roulage finition (utilisé notamment pour les pignons de boites de vitesses pour éviter des opérations coûteuses comme le shaving, la rectification ou le honing).
II - AVANTAGES
DU ROULAGE
Le roulage est utilisé de plus en plus car il apporte de nombreux avantages par rapport à l'usinage :
III - CYCLE
DE ROULAGE
Le cycle de roulage se compose de 3 parties :
L'outil accoste la pièce et vient en pression contre elle, soit pour imprimer son profil dans l'ébauche préalablement lisse, soit pour galeter ou calibrer la surface.
La pièce est mise au rond, ce qui n'est pas le cas en instantané pendant la pénétration.
L'outil et la pièce s'écartent relativement l'un de l'autre afin de libérer les élasticités pièce et machine ; cette phase est celle qui, en final, rend une pièce circulaire ou non ; une décompression "ratée" donne une "signature" à la pièce, qui n'est plus ronde (visible sur des relevés de circularité).
Procédés de roulage ESCOFIER
Tous les procédés Escofier sont à outils circulaires. Toutes les machines ont un entraxe outils réglable pour s'adapter à la taille de la pièce, mais pendant le roulage certaines travaillent à entraxe variable, d'autres à entraxe fixe.
Machines série H..Z (actuellement au catalogue H15Z-H20Z-H25Z-H30Z-H40Z-H60Z-H100Z)
Machines dites "classiques" avec 2 outils se déplaçant symétriquement l'un vers l'autre (la pièce est au centre) ; les efforts disponibles vont de 15 à 240 tonnes ; les applications vont du filetage à la dentelure (cannelure de précision = Incrémental voir ci après) ; le roulage peut se faire soit en plongée (roulage à entraxe variable), soit en enfilade (voir roulage à entraxe fixe).
Plongée : la largeur de l'outil est un peu supérieure à celle de la pièce ; les axes outils et pièces sont parallèles et dans un même plan, et les outils, à profil constant, "plongent" sur la pièce pour imprimer leur profil ; les valeurs d'hélices outils et pièce sont identiques.
Machines série H..CN (actuellement au catalogue H20CN-H40CN)
Machines d'architecture géométrique similaire aux machines de la série Z, mais équipées en sus d'une commande numérique et d'un affichage à écran graphique.
La commande numérique permet de développer des cycles de roulage plus complexes, de faire varier vitesse de rotation et avance de manière progressive dans un cycle. Ces machines peuvent utiliser et combiner entre eux de nouveaux modes de roulage :
- Roulage classique "en position" la machine applique son effort de roulage pour arriver à une certaine cote d'entraxe correspondant à une cote sur pige définie de la pièce roulée.
- Roulage "en effort", la machine applique un effort programmé de roulage, pendant une durée programmée.
- Roulage en "puissance", la machine délivre une puissance programmée, définie par le produit de la vitesse de rotation et de l'effort relatif à l'avance des chariots.
La combinaison de ces trois modes permet d'obtenir des niveaux de qualité en précision et états de surface inaccessibles jusqu'alors par formage à froid.
Machine NT2012, NT2012 CN, NT2012 RCN
Cette nouvelle machine développée et présentée en 2000 conserve les avantages des machines de la série H…Z (symétrie des chariots, haute précision de fabrication).
En revanche sa conception garantit une excellente rigidité associée à une bonne accessibilité du poste de roulage facilitant l'installation d'un robot polyarticulé de chargement ou d'un manipulateur spécifique, au choix du client.
Une nouvelle conception de l'avance chariot permet de se dispenser du recours à la force hydaulique ce qui améliore la compacité de la machine réduit les opérations de maintenance et le niveau de bruit de fonctionnement.
Cette machine est actuellement proposée en version 12 tonnes pour le filetage ou le moletage, en plongée ou en enfilade.
Variante des machines H..Z, qui est à commande numérique et peut être équipée du dispositif d'entraînement synchronisé (avec les outils) de la pièce en rotation. Cette machine a été conçue pour le roulage de cannelures droites ou hélicoïdales ; Elle vient en complément de gamme des machines INCREMENTAL®, soit pour le roulage de cannelures ou de dentures hélicoïdales, soit pour certains profils non réalisables sur la gamme INCREMENTAL.
Elle permet de rouler des cannelures de grande longueur (au delà de 160 mm) ou de diamètres importants. De plus c'est une machine flexible et universelle. (changement d'outils et de campagne rapides).
Machines dédiées au roulage de crans anti-lâchers (pour baladeurs de pignons de boîtes de vitesses) ; un seul outil à axe parallèle à celui de la pièce ; deux versions existent pour le roulage de crans situés sur des dentures intérieures ou extérieures ; la pièce avec dentures intérieures préalablement brochées, disposée dans une matrice, est poussée contre l'outil de manière à imprimer la forme de l'outil dans les dents de pièce ; dans le cas d'une pièce avec dentures extérieures, l'outil est poussé contre la pièce. Ces deux machines ALS CN et ALS CN XT sont proposées en version commande numérique à chargement manuel ou à chargement automatique avec manipulateur intégré.
Développées à l'origine pour rouler des bagues de roulements à partir de bagues ébauches provenant de tubes ; les outils sont au nombre de 2 : une molette extérieure à la pièce et un mandrin intérieur ; les axes outils et pièces sont parallèles et dans un même plan ; le laminage se fait en un point comme sur l'ALS, mais comme la pièce ébauche n'est pas dans une matrice, son diamètre extérieur augmente (on peut faire de 20 à 100 % d'expansion voire plus) ; les efforts disponibles vont de 25 à 50 tonnes selon les modèles.
11 Roulage
à entraxe fixe
La largeur de l'outil est inférieure à celle de la pièce ; les axes outils et pièce ne sont pas dans un même plan ; les outils sont à l'entraxe final et la pièce (généralement une barre) est introduite dans les outils ; le profil des outils est évolutif axialement et présente les 3 zones (pénétration, calibrage et décompression) ; l'impression du profil de l'outil dans la pièce se fait progressivement au fur et à mesure que la pièce traverse l'outil ; la pièce avance dans l'outil par le fait que la valeur d'hélice de l'outil et celle de la pièce ne sont pas identiques (la différence est l'angle de compensation ou d'enfilade), 3 principes d'outils existent :
Remarque : Le cycle de roulage peut commencer dans certains cas par une plongée sur la pièce (sous tête par exemple, puis continuer, une fois les outils à l'entraxe, par l'enfilade : on parle alors de plongée-enfilade.
Les 2 outils ne font qu'un tour (une révolution) pour rouler la pièce ; leur axe est parallèle à celui de la pièce ; temps brut d'opération : 4 secondes ; le profil de l'outil évolue radialement pour pénétrer dans la pièce dans la zone "pénétration" ; il se retire, radialement également, dans la zone "décompression". Ce procédé est très appliqué dans l'automobile pour la fabrication en grandes séries de cannelures, filetages et gorges de graissage sur des pièces de transmission, de boites de vitesses, et des barres de torsion par exemple.
Nota : il existe un procédé concurrent similaire à base d'outils rectilignes dits "crémaillères" ; le calcul et la réalisation de ces outils sont maîtrisés par Escofier.
IV - FAISABILITE
La faisabilité est évaluée à 3 niveaux :
Généralement on considère comme roulable une matière dont la résistance à la rupture n'excède pas 1400 MPa (~140 daN/mm²) soit une dureté inférieure à 400 HB et dont l'allongement n'est pas inférieur à 10 % (allongement calculé d'après l'essai classique de traction) ; toutefois on fixe à 1000 MPa la limite supérieure acceptable de dureté pour les cannelures, d'un point de vue précision obtenue et durée de vie outils (donc viabilité économique).
Tous les matériaux métalliques ou presque, se roulent mais avec des limites qui tiennent plus au profil et à la précision à obtenir ; Les matériaux courants sont les aciers de tous types (au carbone, de cémentation, de nitruration, inoxydables) et certains bronzes (Cu Zn 35 Pb 2 ou Cu Zn 36 Pb 3) ; d'autres matériaux peuvent aussi se rouler mais avec plus ou moins de bonheur, notamment en ce qui concerne la durée de vie des outils (titane, inconel, alliages d'aluminium).
Au-delà des caractéristiques théoriques de la matière, il faut se méfier de l'état de celle-ci avant roulage : des opérations telles que l'étirage, le redressage, le galetage peuvent rendre une matière impropre au roulage ou diminuer la durée de vie de l'outil par l'écrouissage (voir "spécificités") préalable qu'elles provoquent.
Le profil doit être roulable : sa forme, sa hauteur, ses angles, ses rayons de raccordement participent à la roulabilité d'une pièce ; le profil se combine avec la matière : en effet un profil déclaré roulable avec de l'acier bas carbone peut être refusé avec une matière étirée à froid et donc écrouie.
D'une manière générale une cannelure se roule à partir de 30° d'angle de pression (angle qui caractérise la pente du flanc de la dent) et un filetage à partir de 5° ; Néanmoins, pour différentes raisons, un angle de pression de 10 à 12° est souhaitable : un des points est la difficulté à rectifier des profils très droits, un autre est le fait qu'au roulage, un flanc très vertical fait plus de l'usinage (donc des copeaux) que du roulage sur la pièce.
Une fois acceptés le profil et la matière, il faut choisir la machine appropriée au travail :
Machines séries H..Z et Syncroll®
L'effort disponible sur la machine conditionne la faisabilité du roulage ; un effort insuffisant ne permettra pas d'obtenir le profil complet sur la pièce ; un calcul théorique (issu du "coefficient matière") permet de prévoir l'effort et donc de choisir la machine adaptée.
Si la longueur à rouler en plongée dépasse les limites machine au point de vue effort, il faut chercher une solution "enfilade".
Le raisonnement est le même pour la machine Syncroll® . Toutefois sur la machine Syncroll, lorsque la faisabilité est acquise, par exemple pour des cannelures d'un module donné, il n'y a pratiquement pas de limite au nombre de dents à rouler (à l'entraxe machine près). Il suffit d'augmenter le temps de roulage pour rouler, avec le même outil, un nombre de dents plus important, ce qui différencie le procédé Syncroll® du procédé Incremental®.
L'effort disponible sur la machine est toujours suffisant pour rouler les pièces : en effet le déplacement de matière sur les flancs de denture est très réduit ; il ne s'agit que d'une reprise des dents déjà existantes.
L'effort disponible sur la machine conditionne également la faisabilité du roulage, mais aucun calcul formalisé n'existe pour prévoir l'effort.
L'outil ne fait qu'un tour, il ne dispose donc que d'une certaine longueur développée pour rouler la pièce ; le raisonnement se fait en terme d'action d'outil (valeur de pénétration par demi-tour de pièce) et de couple d'entraînement des outils en fonction du profil et de la longueur à rouler : ils déterminent la limite d'acceptation de la pièce.
L'effort de roulage est donné en fait par la rigidité du bâti sur l'Incrémental®, et non par un vérin hydraulique comme sur la majorité des machines Escofier.
V - PRODUCTIVITE
La productivité dépend du type de machine et du type de fonctionnement :
La productivité est liée à l'angle de compensation d'hélice et à la vitesse de rotation des outils (à diamètre d'outil constant) : l'angle de compensation a également des limites liées au profil, à la matière, à la qualité pièce, à la machine ; la vitesse de rotation n'est limitée (en théorie) que par la puissance disponible aux outils : plus cette puissance est importante, plus il est possible de faire tourner les outils vite et donc de produire plus.
La limite de la vitesse est en fait celle de la pièce, qui peut atteindre des chiffres assez impressionnants : le problème se situe donc ensuite au niveau de la prise de pièce qui doit être réalisée de manière à ce qu'elle soit industrielle (pas d'usure prématurée par frottement avec la pièce), que la pièce puisse être guidée correctement et que son profil roulé ne se détériore pas par frottement ; avec un embarreur disposé devant la machine et une zone de réception des barres roulées derrière la machine, les temps de chargement et déchargement des barres ne pénalisent pas beaucoup le temps de cycle.
La puissance disponible aux outils et donc leur vitesse de rotation joue un rôle dans la productivité, mais également les vitesses de pénétration et de recul des outils dans la pièce ; enfin, et non des moindres, les temps de chargement et déchargement des pièces influent énormément sur la cadence finale, d'autant plus maintenant, avec l'obligation légale de cartériser les machines, ce qui diminue les cadences obtenues auparavant lorsque l'accès au poste de roulage était totalement libre, mais avec les risques que cela comportait pour l'opérateur.
Le temps de rotation des outils est d'environ 4 secondes pour rouler une pièce ; la productivité est donc liée à ce temps (incompressible) et aux temps annexes nécessaires au chargement et déchargement pièce ; des cadences de 600 pièces à l'heure (voire dans un cas très particulier de 900 pièces à l'heure) ont déjà été atteintes.
Les vitesses de rotation et d'avance outils, les temps de mouvement à vide des outils (avance du mandrin dans l'ébauche sur RDB, indexage de l'outil dans la pièce sur ALS), les temps de chargement et déchargement pièce conditionnent la cadence des autres machines.
VI - TERMINOLOGIE "METIER"
ET SPECIFICITES DU ROULAGE
18 Diamètre d'ébauche
C'est le diamètre dont le volume correspond au volume de la pièce finie avec son profil ; un calcul prenant en compte le profil permet d'en définir une valeur théorique ; certaines pièces s'allongeant au roulage, notamment lorsque l'on roule un profil important vis-à-vis du diamètre de la pièce, il n'est pas rare d'avoir à utiliser en pratique un diamètre plus fort que la théorie.
19 Cote
sur piges
Pour mesurer le "volume" d'un filetage ou d'une cannelure, on place une ou plusieurs piges de contrôle dans le profil et l'on mesure la dimension sur les piges (en général au diamètre, donc sur 2 piges pour les cannelures et 3 piges pour les filetages) ; les piges sont en contact avec les flancs du profil.
20 Écrouissage
L'écrouissage est le durcissement (très important en surface, puis décroissant au fur et à mesure que l'on s'éloigne de la surface) intervenant lors du roulage : la matière se déforme parce que l'on apporte suffisamment d'énergie ; elle se laisse faire pendant un certain temps, puis se durcit et petit à petit refuse la déformation : ce refus se traduit en final par un mauvais aspect de la pièce (décohésion de matière, paillettes qui donnent un mauvais état de surface ou même éclatement de la pièce à partir du centre).
21 Saturation
La saturation est le moment où la matière de la pièce remplit complètement le profil de l'outil ; ce type de roulage donne un aspect à la pièce qui intéresse beaucoup les clients, car le sommet du profil est totalement refermé et ne présente pas de risque pour la manutention de la pièce par exemple ; par contre à partir de la saturation 3 phénomènes peuvent se produire :
22 Témoin
de saturation ou listel
Avant d'arriver à la saturation complète, le sommet du profil présente un creux que l'on appelle témoin de saturation (de non-saturation en fait) ou listel (dans le cas des filetages à forte inclinaison et du fait du sens de rotation lors du roulage, le listel a tendance à se trouver sur le coté et non pas au milieu du sommet) ; un roulage avec témoin de saturation est un roulage correct, qui n'écourtera pas la durée de vie d'outil.
23 Dissymétrie
sommet de profil
Le roulage dans un sens de rotation donné de la pièce par l'outil influence directement la physionomie des flancs du profil ; il détermine un flanc dit "poussé" par l'outil (ou de pénétration pour l'Incrémental® ) comprimé et moins haut, et un flanc dit "tiré" par l'outil (ou de calibrage pour l'Incrémental® ) étiré et donc plus haut que l'autre.
Le flanc étiré présente ce que l'on appelle une "oreille de chat", c'est à dire une pointe de matière caractéristique d'une cannelure roulée ; en filetage cette dissymétrie se traduit par une position du listel qui n'est pas centrée sur le sommet de filet mais déportée d'un coté ; avant que l'outil n'écrase le sommet de filet de la pièce, on peut constater la présence des 2 oreilles de chat.
24 Comment
raisonner sur les cotes
Les raisonnements suivants sont valables pour toutes machines sauf ALS, et tant qu'il n'y a pas saturation.
Si l'entraxe machine diminue, la cote sur piges et le diamètre intérieur diminuent, et le diamètre extérieur augmente.
Si l'entraxe machine augmente, la cote sur piges et le diamètre intérieur augmentent, et le diamètre extérieur diminue.
A entraxe fixe, si le diamètre d'ébauche augmente, le diamètre extérieur augmente, la cote sur piges et le diamètre intérieur ne changent pas (en théorie, car en pratique l'effort machine augmente, l'élasticité aussi, et ils augmentent légèrement mais pas dans la proportion du diamètre extérieur) ; le rapport est de l'ordre de 2 à 5 entre l'augmentation du diamètre d'ébauche et du diamètre extérieur (il dépend du profil et de ses angles de pression).
A entraxe fixe, si le diamètre d'ébauche diminue, le diamètre extérieur diminue, la cote sur piges et le diamètre intérieur ne changent pas (à la remarque précédente près : En fait ils diminuent très légèrement) ; le rapport entre la diminution du diamètre d'ébauche et du diamètre extérieur est le même que précédemment.
25 Appui
matière
On a vu précédemment qu'il y a une amplification entre un changement du diamètre d'ébauche et sa conséquence sur le diamètre extérieur ; il faut donc que la tolérance sur le diamètre extérieur soit supérieure (de 2 à 5 fois suivant le profil) à celle du diamètre d'ébauche : lorsque ce n'est pas le cas, il y a possibilité de "recopier" la tolérance du diamètre ébauche sur le diamètre extérieur en roulant en appui matière.
Pour cela il faut régler la machine pour disposer de l'effort strictement utile au roulage et pas plus (on agit sur la pression du groupe hydraulique qui commande le déplacement des chariots porte outils) : lorsque l'effort est atteint, l'outil est en appui (en équilibre) sur la matière de la pièce ; il ne peut pas pénétrer plus dans la pièce : il faudrait pour cela un effort plus important.
Si le diamètre ébauche d'une pièce est plus fort que celui de la précédente par exemple, l'appui matière sera obtenu plus tôt et la pièce sera globalement (diamètres extérieurs, intérieur et sur piges) plus forte en cotes ; une augmentation de 0.05 sur le diamètre ébauche se traduit donc, en théorie, par la même augmentation sur les diamètres extérieur, intérieur et sur piges.
26 Chanfreins
au diamètre d'ébauche
Les chanfreins au diamètre d'ébauche sont destinés à protéger les outils ; en effet sans chanfreins en extrémité de pièces le dernier filet d'outil qui travaille est en contact avec la matière d'un coté et dans le vide de l'autre : il est donc soumis à une poussée latérale dissymétrique qui le fait casser ; avec un chanfrein, les filets d'outils en prise avec la matière sont soumis à des poussées latérales plus équilibrées et sont protégés de la casse.
Plus la matière à rouler est dure et l'allongement faible, plus l'angle du chanfrein mesuré par rapport à l'axe de pièce doit être faible (10°) ; pour une matière moins dure, on peut choisir 15 à 20° et 25° au maxi pour des matières vraiment molles (aciers à 400 ou 500 MPa).
27 Tombée
d'extrémité au diamètre extérieur
La matière poussée par l'outil remonte pour autant qu'elle n'ait pas d'autre échappatoire : En extrémité de pièce, la matière a la possibilité de fluer axialement et donc de ne pas remonter ; on constate donc que le diamètre extérieur n'est pas constant sur toute la longueur roulée : il y a une zone en extrémité avec une tombée du diamètre, c'est à dire une zone où le diamètre extérieur diminue progressivement ; le phénomène est particulièrement visible sur les cannelures, certaines normes l'ont pris en compte.
28 Division
La division concerne principalement les cannelures ; en théorie, les dents devraient être régulièrement réparties sur les 360° de la pièce ; en pratique, elles ne le sont pas : certaines dents ne sont pas tout à fait à la bonne position angulaire (du fait de la qualité d'outil, du réglage machine, des différences de dureté matière).
L'erreur de division est l'écart maxi de position angulaire d'une dent ; sur le terrain, on mesure au micromètre extérieur la cote sur un nombre donné de dents pièce (mesure sur K dents), tout autour de la pièce : l'erreur de division est l'écart entre la cote maxi et la cote mini mesurées ; une bonne division en essais chez Escofier est de 0.01 à 0.03 (chez le client, en production, elle sera de 0.02 à 0.06).
29 Concordance
Réglage machine que l'on fait pour que les traces faites par un outil sur la pièce se retrouvent en face des traces faites par l'autre outil au bout d'un demi-tour de pièce (cas de 2 outils) ; le réglage de concordance assure en partie la qualité de division sur les cannelures.
30 Comment
reconnaître une pièce roulée
31 On
peut reconnaître un filetage roulé
VII - TERMINOLOGIE PROPRE
A ESCOFIER
C'est un coefficient qui permet de calculer l'effort théorique minimal nécessaire pour pouvoir rouler une pièce ; ce coefficient est basé sur le profil à réaliser et la matière utilisée (caractérisée par sa dureté, son allongement et son coefficient d'écrouissage) ; il définit également les conditions idéales de roulage en terme de nombre de tours de pièce pour le roulage.
En pratique ce coefficient, s'il donne une base, n'est pas suffisamment précis ; l'effort réel peut être différent du théorique ; cela peut s'expliquer par le fait que les conditions de roulage idéales ne sont pas respectées au roulage, que la matière n'est pas aux caractéristiques prévues et par l'imprécision du modèle mathématique.
33 Action
d'outil
C'est en fait la valeur du "coup de marteau" que reçoit un point de la pièce au passage d'un outil ; elle peut s'apparenter à la profondeur de passe pour une opération d'usinage.
Prenons un point de la pièce qui vient d'être déformé par l'outil : par rotation de la pièce, ce point va se retrouver au bout d'un demi-tour (cas de 2 outils) en face de l'autre outil, qui, de par son profil variable ou la variation d'entraxe machine, va le repousser d'une certaine valeur : cette valeur (mesurée au rayon) est l'action d'outil ; elle peut se chiffrer en centièmes et même en dixièmes de millimètres ; si elle est trop forte, l'outil ne parviendra pas à passer la marche que représente cette action d'outil et la pièce s'arrêtera de tourner (l'outil aura fait 2 "plats" sur la pièce).
34 Molettes
C'est en fait le terme le plus utilisé pour désigner les outils de roulage, pour autant qu'ils soient circulaires tout de même.
35 Oreilles
de chat
Ce terme désigne la forme du clavetage des molettes Incrémental® à rattrapage de jeu.
Il désigne aussi la forme des remontées matière au sommet d'un filetage ou d'une cannelure avant que l'outil ne les écrase ou non (il s'appelle alors également "oreilles de lapin" dans la profession).
VIII - NOTIONS
DE BASE SUR LES PROFILS ET SYMBOLES UTILISES
filetages : angle entre la tangente au profil sur le diamètre considéré et la perpendiculaire à l'axe de pièce.
cannelures en développante : angle entre la tangente au profil sur le diamètre considéré et la droite issue du centre de la pièce passant par le point d'intersection du profil et du diamètre considéré.
IX - REALISATION DES
OUTILS
Escofier est à même de concevoir et réaliser tous les outils circulaires convexes correspondant aux procédés Escofier et de la concurrence à une exception près à ce jour : les outils pour machines ALS.
D'autre part Escofier maîtrise la conception et la réalisation des outils "crémaillères".
Les profils d'outils sont obtenus :
X - DUREE DE VIE DES
OUTILS
La durée de vie des outils est liée à 3 séries de paramètres :
Principalement à travers son profil, sa matière, l'état de sa matière, et son état de propreté avant roulage.
Le profil participe bien évidemment à la tenue de l'outil ; certains profils sont beaucoup plus résistants que d'autres : un profil de vis à billes en filetage sera moins fragile qu'un profil type ISO ; de même en cannelures un angle de pression de 45° sur un outil aura une bien meilleure durée de vie qu'un angle de pression de 30°.
Les rayons de raccordement du profil entrent en ligne de compte également : les petits rayons, très sollicités en pression, sont plus rapidement ébréchés que des rayons plus importants ; lorsqu'ils sont ébréchés, ils entraînent de proche en proche sur l'outil d'autres dégradations et réduisent ainsi la durée de vie de l'outil (d'autant que l'outil laisse des traces sur la pièce ce qui peut être rédhibitoire).
La durée de vie de l'outil est inversement proportionnelle à la dureté et proportionnelle à l'allongement ; pour des matières à plus de 1000 MPa et moins de 11% d'allongement, il ne faut donc pas s'attendre à des miracles en durée de vie.
La dureté et l'allongement sont une chose, mais l'état de la matière avant roulage peut influencer non seulement le roulage lui-même (le rendre impossible), mais directement la durée de vie par une augmentation des efforts sur l'outil due à un écrouissage préalable de la pièce (étirage ou redressage par exemple).
Il influence directement la durée de vie de l'outil ; 2 exemples connus pour l'illustrer : le cas des ébauches rectifiées et non lavées (les grains de meule (abrasifs) restent en surface de la pièce et détruisent progressivement l'outil) et le cas des ébauches présentant des copeaux d'usinage (ou des anneaux de matière usinée non détachée) qui endommagent la surface de l'outil et diminuent sa durée de vie.
37 Paramètres
Outil
Principalement à travers sa matière et son traitement.
Suivant l'application, différentes matières d'outils sont envisageables
Acier classique d'outillage à 12 % de chrome traité ; applications type filetages.
Acier rapide : classiques (Z 85 WDV 6 5 2), refondus sous vide , frittés (obtenu par la métallurgie des poudres) ; les aciers rapides permettent des duretés pouvant atteindre 66 HRc ; applications : outils pour machines classiques lorsque l'on cherche à augmenter la durée de vie, outils Incrémental® , RDB, filetages sur des pièces très dures.
Sous le vocable "traitement", 2 notions distinctes concernent les outils de roulage.
Le traitement thermique visant à donner une dureté et une structure à l'acier à outil : 2 technologies sont utilisées pour traiter dans la masse (dureté identique sur tout l'outil) : les bains de sels et le vide ; le bain de sels a longtemps devancé le vide par les vitesses de refroidissement après l'austénitisation de l'acier (phase qui le porte à haute température (~ 1000°C) pour changer sa structure et sa dureté) ; maintenant les différences s'estompent car le vide dispose de refroidissement sous pression de gaz importante, ce qui augmente les vitesses de refroidissement.
Les traitements et revêtements de surface : traitements qui affectent le matériau en surface et sur une profondeur faible, dans le but de lui donner des propriétés particulières (résistance au frottement notamment dans le domaine du roulage) : polissage, chromage, revêtements à base de carbures et de nitrures.
38 Paramètres
Machine
Principalement à travers son état mécanique et les réglages effectués.
Le jeu est nécessaire et même indispensable dans la mécanique ; cependant, des jeux trop importants dans une machine deviennent dangereux pour la durée de vie des outils.
Exemple d'un jeu trop important dans la ligne d'arbres d'une machine Incrémental® : Au-delà de la mauvaise qualité de division, les outils ont la possibilité de "battre" angulairement ce qui ajoute des vibrations supplémentaires sur les dents néfastes à une bonne tenue d'outil.
Il est clair qu'un mauvais réglage de la machine abrège la durée de vie de l'outil en le faisant travailler dans de mauvaises conditions ; exemple : mauvais réglage de concordance des outils.
Au lieu de subir des efforts de flexion équilibrés d'un flanc sur l'autre (ce qui est faux en réalité car le fait que l'outil pousse la pièce dans une direction donnée, induit des contraintes plus importantes sur un flanc), les dents subissent des efforts de flexion supplémentaires qui entraîneront des casses de dents prématurées ; autre exemple : roulage à saturation (vu précédemment).