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RÉSUMÉ
Les procédés de rectification à très grande vitesse sont très prometteurs, mais encore peu utilisés dans l'industrie. Cet article présente les développements de ces procédés dans la recherche et l’industrie en décrivant les bases techniques,le comportement des principaux paramètres lors de l’usinage. Des exemples d’utilisation industrielles viennent compléter la présentation.
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-
Serge TORBATY : Professeur à l’Université de Toulon et du Var - Directeur du laboratoire Usinage grande vitesse - Secrétaire de l’AUTGV (Association Usinage Très Grande Vitesse)
INTRODUCTION
En rectification, on peut définir trois grands types de procédés :
-
la rectification à faible profondeur de passe dite rectification conventionnelle ou rectification alternative ;
-
l’usinage en passe profonde à avance lente dite aussi rectification en passe profonde à avance lente RPPAL ;
-
la rectification très grande vitesse RTGV.
Ces techniques sont exposées sur la figure 1.
Bien que les principaux avantages des procédés à très grande vitesse aient déjà été énoncés par un certain nombre d’auteurs (Tawakoli [3] [8] [9], Malle [4], Gühring [5], Greiswald et Gärtner [6], Schafto [7], Werner [8], König [10] et Torbaty [13]), l’industrie de nos jours hésite encore à l’appliquer. Un manque de savoir-faire, une défiance par rapport à une nouvelle technique, des investissements importants mais aussi des problèmes lors de l’application à une opération précise sont les éléments qui empêchent sa mise en place.
Le propos de cet article est de présenter les développements de ces procédés dans la recherche et l’industrie en décrivant les bases techniques et le comportement des principaux paramètres lors de l’usinage et en donnant des exemples d’utilisation industriels avec les différents composants du marché utilisés.
Mais tout d’abord, il est intéressant de retracer l’évolution vers ces techniques à très grande vitesse (tableau 1).
Pour la rectification conventionnelle (rectification alternative), on constate que la vitesse de rotation périphérique de la meule est comprise entre 30 et 45 m/s, la profondeur de passe entre 0,01 et 0,1 mm, la vitesse de rotation de la pièce entre 1 et 200 mm/s et le débit de matière entre 0,1 et 10 mm3/(mm · s).
Pour la rectification en passe profonde à avance lente, on constate que la vitesse de rotation périphérique de la meule est de l’ordre de 30 à 45 m/s, la profondeur de passe de 0,01 à 50 mm, la vitesse de rotation de la pièce inférieure à 10 mm/s et le débit de matière de 1 à 30 mm3/(mm · s).
Pour la rectification très grande vitesse, il n’y a plus de risque de brûlures avec une vitesse de rotation périphérique de la meule de 60 à 250 m/s ; la profondeur de passe est de 0,1 à 50 mm et le débit de matière de 102 à 104 mm3/(mm · s).
La rectification plane en passe profonde à très grande vitesse est un procédé qui combine la rectification passe profonde à avance lente et la rectification très grande vitesse.
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5. Applications industrielles
Les quelques exemples choisis montrent que la rectification très grande vitesse s’applique à des domaines industriels très divers.
Cinq exemples de rectification sont présentés ici :
-
moteurs de hors-bord (figure 12) ;
-
clé anglaise (figure 13) ;
-
outil carbure (figure 14) ;
-
pignon de boîte de vitesses dans l’industrie automobile (figure 15) ;
La S2M a utilisé des broches à paliers magnétiques (60 000 tr/min) afin de réaliser par rectification très grande vitesse la portée sphérique d’un joint homocinétique (figure 18).
Un fabricant de plaquettes CBN GE Superabrasives en collaboration avec WINTER emploie des meules diamant pour rectifier à très grande vitesse les outils carbures et des meules CBN à liant métallique pour usiner des vilebrequins en fonte avec une machine LANDIS (figure 19).
À titre comparatif : par rapport à la rectification conventionnelle
Rectification très grande vitesse
-
augmentation de la vitesse de coupe importante
-
rentabilité et qualité de surface plus élevées
Rectification passe profonde avec avance lente
-
suppression d’une opération de la gamme d’usinage
Rectification passe profonde avec avance lente en dressage continu
-
usure de la meule très importante, ce qui nécessite un changement de meule fréquent et une perte de temps et de rentabilité
Rectification passe profonde très grande vitesse
-
augmentation du volume de matière enlevée par unité de temps et par largeur de meule
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KRUG (C.) - Die Grundlagen des Schleifens - . Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure ; Nr. 32 ; August 1927.
-
(2) - HÖRSEMANN (W.) - Hochgeschwindigkeitsschleifen mit aktiv magnetgelagerten Spindeln - . Vulkan-Verlag Essen 1992.
-
(3) - TAWAKOLI (T.) - Hochleistungsflachschleifen. Technologie, Verfahrensplanung und wirtschaftlicher Einsatz - . Düsseldorf ; VDI-Verlag 1990.
-
(4) - MALLE (K.) - Hochgeschwindigkeitsschleifen - Alternative zum Drehen und Fräsen ? - . VDI-Z 130 (1988) Nr. 7 ; pp. 50-56.
-
(5) - GÜHRING (K.) - Hochleistungs-Schleifen. Eine Methode zur Leistungssteigerung der Schleifverfahren durch hohe Schnittgeschwindigkeit - . Dissertation RWTH Aachen ; 1967.
-
(6) - GREISWALD (G.), GÄRTNER (W.) - Tief- und Pendelschleifen, Temperaturen und Energiebedarf - ....
ANNEXES
1 Constructeurs - Fournisseurs
Machines de rectification très grande vitesse (liste non exhaustive)
KAPP
FORTUNA
DS KOPP
PRORECTIF
MIKROSA
JUNKER
LANDIS
ROUCHAUD
GENDRON
SCHAUDT
STUDER
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