Hard Skiving vs Soft Skiving : quelle est la différence et quand les utiliser

Écrire par Derek|Hansheng Automatisation

Si vous avez passé du temps à rechercher des engrenages de précision ou à évaluer des fournisseurs d'usinage, vous avez probablement entendu le termeparage d'engrenagesjeté autour. lorsque vous demandez à deux fournisseurs différents s'ils effectuent du "skiving", l'un peut vouloir dire ébaucher une ébauche d'engrenage avant le traitement thermique, tandis que l'autre signifie finir-l'usinage d'une couronne dentée trempée jusqu'à la tolérance finale.

Ils parlent tous les deux de skiving - mais ils décrivent deux opérations fondamentalement différentes.

La distinction entre le parage doux et le parage dur ne concerne pas la machine ni même le mouvement de coupe. Cela se résume à une variable : où dans la séquence de production le parage se produit - avant ou après le traitement thermique.

Cet article détaille les deux processus du point de vue du fabricant : - ce que chacun fait, où chacun échoue.

Si vous n'êtes pas encore familier avec les principes de base du skiving, vous pouvez consulter notre articleSkiving vs Hobbing

Lorsqu’on est exposé pour la première fois à une telle terminologie, il est facile de mal l’interpréter.

« Doux » et « dur » font en fait référence à l'état du matériau tel que l'outil de coupe dans la pièce à usiner.

Le skiving doux est effectué sur une ébauche d'engrenage avant le traitement thermique. À ce stade, le matériau est généralement dans un état recuit ou normalisé, avec une dureté comprise entre HB 180 et 250. L'acier coupe relativement librement, l'usure des outils est gérable et les temps de cycle sont courts.

Le skiving dur est effectué après un traitement thermique - sur un engrenage déjà cémenté-trempé ou complètement-trempé à HRC 58-62. Vous êtes sur le territoire de l'usinage dur, où le matériau de l'outil, le revêtement et la rigidité de la machine deviennent des variables critiques.

En un mot : le parage doux ou dur n'est pas une différence de processus -, c'est une différence dans le côté du traitement thermique sur lequel l'usinage se produit.

Dans la plupart des flux de production d'engrenages, le skiving doux fonctionne comme une passe de formage -, c'est-à-dire l'opération consistant à définir la géométrie des dents de la pièce d'engrenage avant qu'elle n'entre dans le traitement thermique. Étant donné que le matériau de la pièce à usiner est encore à l'état recuit ou normalisé à ce stade, il est plus facile à couper.

Ce qui joue en sa faveur

Les forces de coupe sont faibles-, ce qui signifie que la durée de vie de l'outil est nettement plus longue que dans l'usinage dur.

Les temps de cycle sont courts, et le coût par pièce-en témoigne.

Dans des conditions contrôlées, le parage doux peut atteindre une précision de niveau ISO 5 à 6 (pour une explication détaillée des niveaux de précision des engrenages ISO, voircette référence technique).

limitation : distorsion du traitement thermique

C’est la plus grande limitation du skiving doux. Étant donné que les processus de cémentation et de trempe génèrent des contraintes thermiques omniprésentes et des contraintes de transformation de phase au sein de la pièce, pour les engrenages externes solides et géométriquement symétriques, l'impact peut être mineur, mais pour les couronnes dentées internes à paroi mince, ils provoquent une distorsion très inégale sur le profil de la dent.

Cela signifie que la précision obtenue par le skiving doux est effectivement perdue. Pour cette raison, le skiving doux ne convient pas aux applications qui exigent une précision extrêmement élevée.

Scénarios applicables au skiving doux

• Engrenages externes à géométrie simple
• La précision finale de l'engrenage est de niveau ISO 6-7 et la déformation après traitement thermique est toujours dans la plage de tolérance.
• Ligne de production à grande échelle utilisant la combinaison du procédé « soft skiving+gear Grinding »

Scénario non applicable

• Engrenages internes de haute-précision
• Configurations en trou aveugle-ou près-de l'épaulement, où l'accès au meulage est physiquement restreint et il n'y a aucun chemin de récupération si la distorsion dépasse la tolérance

Si le parage doux est la passe de formage, le parage dur est la garantie de précision - l'opération qui détermine les tolérances réelles de la pièce finie, quel que soit l'effet du traitement thermique sur la géométrie.

La coupe a lieu une fois que l'engrenage a été complètement durci, généralement selon HRC 58-62. Cela signifie que l'outillage doit être à la hauteur : le skiving dur utilise des fraises à biseauter en carbure monobloc ou à revêtement CBN-spécialement conçues pour la coupe dure interrompue.

Avantage principal : contrôle dimensionnel final.

Le ski dur permet de corriger la déformation provoquée par le traitement thermique. En usinant le profil de la dent une fois que la pièce s'est stabilisée après la trempe, vous travaillez avec la géométrie déformée réelle et vous réduisez aux véritables dimensions cibles.

Pour les engrenages externes, ce niveau de correction post-HT peut souvent être géré par la rectification des engrenages. Mais pour les engrenages internes, c'est différent. La rectification d'engrenages internes nécessite un outillage spécialisé et des conditions d'accès axial claires - qui n'existent tout simplement pas pour les couronnes dentées à trou borgne-ou les configurations proches de-épaulements. Dans ces cas-là, le skiing intensif n’est pas seulement la meilleure option. Pour de nombreuses géométries, c'est le seul processus de finition viable après traitement thermique.

C'est précisément pourquoi la capacité de parage dur est importante lorsque vous évaluez un fournisseur d'engrenages de précision - et pourquoi Hansheng Automation a réalisé un investissement important dans le Kashifuji KPS30, une plate-forme de machine spécialement conçue-pour le parage dur de haute-précision des engrenages internes. Les applications qui l'exigent - actionneurs d'articulation robotisés, couronnes de transmission planétaires, systèmes servo-où le bruit, le jeu et la durée de vie ne sont pas-négociables - nécessitent un fournisseur capable de respecter la tolérance sur un engrenage interne trempé, pas juste avant le four.

Où le ski dur a l'avantage

• Engrenages internes de haute-précision nécessitant un niveau ISO 5
• Géométries de couronnes dentées à trou borgne-et à proximité-d'épaulement où l'accès après-meulage HT est restreint
• Applications avec des exigences strictes en matière de précision de transmission, de bruit de fond et de durée de vie en fatigue -, y compris les joints de robots collaboratifs et les réducteurs planétaires de précision

Limites

• Le coût d'outillage par arête est considérablement plus élevé que celui des fraises à skiving doux
• Les exigences de la machine sont exigeantes : précision de synchronisation de broche élevée, rigidité en cas de coupe dure interrompue et stabilité thermique tout au long du cycle.
• Pas bien-adapté aux engrenages à grands modules (généralement M5 et supérieurs)- la rectification des engrenages reste la voie privilégiée à cette échelle

Les deux processus ne sont pas des alternatives concurrentes - ils remplissent des rôles différents dans la séquence de production.

Dans la production d'engrenages internes de haute-précision, le skiving doux et dur ne sont pas des options concurrentes. Ce sont deux stations sur la même chaîne de production.

Le flux de travail ci-dessus montre comment ils répartissent le travail. Le skiving doux gère la passe de formage - en coupant le profil de la dent à partir de l'ébauche alors que le matériau est encore facile à usiner, et en laissant délibérément une petite surépaisseur de 0,10 à 0,15 mm par flanc. Pour donner au skiving dur quelque chose à enlever une fois que la distorsion du traitement thermique s'est installée.

La carburation et la trempe font ensuite ce qu'elles font toujours : elles durcissent l'engrenage et introduisent une distorsion. Pour une couronne interne à paroi mince-, cette distorsion peut atteindre 20 à 50 microns ou plus, répartis de manière inégale sur le profil de la dent. La géométrie du skiving doux est désormais hors tolérance.

Le skiing dur ferme la boucle. En coupant la pièce durcie et déformée, il revient aux véritables dimensions cibles - en corrigeant la géométrie modifiée par le traitement thermique et en amenant l'engrenage fini à une précision finale ISO Grade 5. Rien dans la qualité de la pièce finale ne dépend de son apparence avant son entrée dans le four.

Comprendre la distinction douce/dure change la façon dont vous qualifiez un fournisseur -, car "nous effectuons du skiving" ne vous dit presque rien en soi.

Si votre application cible des - boîtes de vitesses industrielles standard de grade ISO 7 ou inférieur, des entraînements non-critiques, des applications où la distorsion post-HT reste dans une tolérance acceptable - un parage doux combiné à un durcissement par induction ou à un-trercissement complet est généralement suffisant. Le processus est bien-établi, les coûts d'outillage sont inférieurs et vous n'avez pas besoin de payer pour des fonctionnalités de skiving difficiles que vous n'utiliserez pas.

Si vous spécifiez des engrenages internes de grade ISO 5 à 6 - joints de robot, couronnes de réduction planétaires, tout ce où l'erreur de transmission, le bruit et la durée de vie en fatigue sont des contraintes de conception - la question n'est pas de savoir si votre fournisseur effectue le parage. Il s'agit de savoir s'ils le font après traitement thermique. Un fournisseur disposant uniquement d'une capacité de skiving doux ne peut pas fournir de manière fiable la précision des dimensions finales-sur un engrenage interne trempé. Le four annulera leur travail.

Lorsque vous parlez à un fournisseur potentiel, une question dissipe immédiatement l’ambiguïté :

• "Effectuez-vous le parage avant ou après le traitement thermique - et pouvez-vous fournir un rapport d'inspection montrant la géométrie des dents sur la pièce finie et durcie ?"
• S'ils peuvent répondre oui aux deux, vous parlez au bon fournisseur.

Si votre application exige une précision de niveau ISO 5 à 6 sur un engrenage interne fini et trempé -, qu'il s'agisse d'un actionneur de joint de robot, d'une couronne de réduction planétaire ou d'une configuration de trou borgne- personnalisée -, la capacité du processus derrière le devis compte autant que le prix.

Hansheng Automation travaille sur toute la séquence de production, du parage doux au parage dur jusqu'à l'inspection finale. Si vous disposez d'un dessin d'engrenage qui nécessite un contrôle dimensionnel post-HT, nous serons heureux de l'examiner et de vous indiquer exactement comment nous l'aborderons.

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Le skiving doux et dur peut-il être effectué sur la même machine ?

Pas toujours. Le skiving doux a des exigences moindres pour les machines-outils, tandis que le skiving dur a des exigences plus élevées en matière de rigidité, de stabilité thermique et de précision de broche des machines-outils.

Que se passe-t-il si le parage dur est ignoré après le traitement thermique ?

La pièce est expédiée quelle que soit la distorsion introduite par le traitement thermique. Pour les engrenages internes répondant aux exigences de précision ISO 5-6, cette déformation entraîne directement une augmentation de l'erreur de transmission et une durée de vie raccourcie.

Le skiving dur convient-il également aux engrenages externes ?

Techniquement oui, mais c'est rarement le choix privilégié. Les engrenages externes ont accès à la rectification des engrenages après traitement thermique, ce qui est plus rapide, plus rentable-à grande échelle et capable d'atteindre le niveau ISO 4 ou supérieur.

Pour quelle gamme de modules le skiving dur est-il adapté ?

Le skiving dur est généralement bien adapté-aux plages de modules allant jusqu'à environ M4 à M5. Au-delà de cela, les charges de copeaux générées par l'usinage dur à des profondeurs de dents plus grandes repoussent les limites pratiques de la géométrie des outils de biseautage et de la rigidité de la machine. Pour les engrenages de module plus grands - M5 et supérieurs -, la rectification des engrenages reste le processus de finition recommandé après le traitement thermique.