Usinage des pièces du Wave Generator sur le VLC 350 GT
Le Wave Generator est le composant d'entrée dans les réducteurs de transmission de type Harmonic. Il se compose d'une structure de palier à paroi mince (bague extérieure élastique, bague intérieure fixée sur une came/courbe elliptique) et définit par son contour elliptique la déformation positive du Flex-Wheel. En conséquence, des tolérances de forme et de position de l'ordre du µm sont requises ; les dessins typiques exigent entre autres la concentricité/symétrie de la courbe elliptique par rapport à l'alésage de référence ou aux diamètres extérieurs de référence ainsi que des tolérances de profil ≤ 3 µm - à fabriquer en un seul serrage pour éviter les erreurs de référence.
Étude de cas 1 : Wave Generator avec géométrie interne
Situation de serrage :
La pièce à usiner est serrée par le contour extérieur et la surface frontale. Les zones importantes pour la fonction - alésage intérieur, surface frontale inférieure et ellipse - se trouvent en dessous du plan de serrage, ce qui minimise l'influence des forces de serrage sur la zone d'usinage.
Déroulement du processus :
1. Tournage des surfaces de référence :
- dressage de la surface frontale (plan de référence)
- Tournage intérieur de l'alésage Ø48 avec une surépaisseur minimale pour la rectification intérieure qui suit.
- Pré-tournage du contour de l'ellipse au diamètre minimal
2. Pré-fraisage de l'ellipse :
- Pré-fraisage de la forme de l'ellipse avec une surépaisseur minimale.
- Avantage : réduction considérable de la marge de temps de rectification par rapport à la rectification pure.
3. Rectification intérieure :
- Rectification finale de l'alésage Ø48 mm à la cote finale
- Mesure en cours de processus pour le contrôle du diamètre
4. Rectification extérieure de l'ellipse :
- Rectification finale du contour de l'ellipse
- Interpolation CN continue avec l'axe X du moteur linéaire
- Étincelle pour minimiser les tensions résiduelles
Paramètres de processus critiques :
La rectification de matériaux trempés à HRC 40 nécessite des paramètres de coupe adaptés. Des taux de passe trop élevés entraînent des dommages thermiques (brûlure de rectification) et des contraintes résiduelles. La stratégie de processus prévoit donc plusieurs passes d'ébauche suivies de passes de finition et d'un étincelage final.
Étude de cas 2 : Wave Generator avec géométrie extérieure
Situation de serrage :
Dans cette variante avec arbre plein, la fixation de la pièce à usiner représente un défi particulier. La pièce est saisie par un mandrin à serrage plan. La fixation axiale est assurée par des cônes d'appui sur la face frontale.
Cette méthode de serrage garantit que :
- Aucune force de serrage radiale n'agit sur les surfaces extérieures à usiner
- La force de serrage axiale est appliquée de manière définie.
1. Rectification extérieure Référence A :
- Rectification du diamètre extérieur 53 mm
- Contrôle du diamètre au moyen d'un palpeur de mesure
2. Rectification extérieure référence B :
- Rectification du diamètre extérieur 63 mm
- Mesure de la concentricité par rapport à la référence A
3. Rectification des ellipses (C)
- Rectification finale du contour de l'ellipse avec interpolation NC continue
- Contrôle de la symétrie par rapport aux diamètres de référence A et B
Avantages pour le client
- Respect des tolérances en toute sécurité : la fabrication des surfaces de référence et du contour de l'ellipse en un seul serrage élimine les sources d'erreur dues à la rotation de la pièce et au changement de serrage. Les tolérances exigées de 3 μm pour la concentricité et la symétrie sont atteintes en toute sécurité pour le processus.
- Reproductibilité : l'usinage elliptique à commande numérique avec moteur linéaire hautement dynamique garantit une qualité de contour constante sur toute la taille du lot.
- Économie de temps de cycle : la combinaison du pré-fraisage et de la rectification de finition de l'ellipse réduit le temps d'usinage de 30 à 40% par rapport à un simple usinage par rectification. Le pré-tournage suivi de l'ébauche au moyen d'un outil de fraisage élimine le matériau de manière beaucoup plus efficace que la rectification.
- Réduction des temps de passage : La suppression des opérations de changement de serrage et de transport entre différentes machines réduit considérablement le temps de passage lié à la pièce.
- Minimisation du temps de préparation : la prise unique de la pièce et le changement automatique d'outil pendant l'usinage minimisent les interventions manuelles. Cela réduit non seulement les temps d'équipement, mais aussi le potentiel d'erreur dû aux processus de manipulation manuelle.
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