Usinage de précision par rectification dengrenages pour laérospatiale

Lusinage de précision par rectification dengrenages pour laérospatiale désigne les techniques de fabrication dengrenages par rectification de précision, destinées aux applications à haute fiabilité telles que les moteurs davion, les systèmes de missiles, les transmissions dhélicoptères et les boîtes de vitesses de satellites. Ces engrenages exigent une très haute précision (erreur de profil de dent ≤ 2-5μm, rugosité de surface Ra ≤ 0,2μm), une résistance à la fatigue et un faible niveau de bruit, afin de supporter des vitesses élevées (> 5000 tr/min), des charges importantes et des environnements extrêmes (tels que des températures élevées > 800°C, des températures basses -50°C, le vide). La rectification est létape clé de la finition des engrenages, utilisant une meule pour éliminer la déformation et la couche doxydation des engrenages après traitement thermique, garantissant ainsi la précision dengrènement et la durée de vie des engrenages. Comparée au fraisage ou au taillage, la rectification peut améliorer la précision des engrenages de 2 à 3 classes (norme AGMA Q12-Q15), et est largement utilisée dans la défense militaire (comme les boîtes de vitesses des avions de combat F-35) et laérospatiale (comme les engrenages des turbopompes de fusées).

1. Caractéristiques des matériaux

Les engrenages aérospatiaux utilisent couramment des alliages à haute résistance et résistants à la chaleur, afin de garantir la fiabilité sous des contraintes élevées :

• Alliages à haute température (tels que Inconel 718, GH4169) : Résistants aux hautes températures et à loxydation, adaptés aux engrenages de moteurs.
• Alliages de titane (tels que Ti-6Al-4V) : Légers, rapport résistance/poids élevé, adaptés aux engrenages de satellites et de drones.
• Alliages de métallurgie des poudres (tels que 17-4PH) : Dureté élevée (HRC>45), faciles à façonner avec précision.
• Autres : Carbure de tungstène ou composites céramiques, utilisés pour les applications à résistance à lusure extrême.

Ces matériaux sont difficiles à usiner, la rectification doit contrôler la zone affectée thermiquement (ZAT < 50μm) pour éviter les microfissures.

2. Méthodes dusinage

Lusinage de précision par rectification dengrenages met laccent sur la liaison multi-axes, la commande numérique et lautomatisation, afin de réaliser des formes de dents complexes (telles que les engrenages hélicoïdaux, les engrenages coniques). Les méthodes courantes comprennent :

• Rectification de profil : Utilisation dune meule de profil pour rectifier la forme de la dent en une seule opération, adaptée aux engrenages militaires en petites séries. Haute précision (erreur de pas de dent ≤ 3μm), mais dressage de la meule fréquent.
• Rectification par génération : Telle que la rectification par vis-mère, simulant le principe du taillage, adaptée à la production en grande série. Machines telles que Liebherr ou Kapp, haute efficacité (temps dusinage réduit de 40 %).
• Rectifieuses CNC 5/6 axes : Intégrant des meules CBN (nitrure de bore cubique), adaptées aux engrenages à surfaces complexes. Combinées à des systèmes de mesure en ligne (tels que les palpeurs Marposs), compensation des erreurs en temps réel.
• Rectification électrochimique : Usinage sans contact, adapté aux alliages de titane, évitant la déformation thermique. Rugosité de surface Ra<0.1μm, adaptée aux composants de précision aérospatiaux.
• Procédés auxiliaires : Rectification après traitement thermique (tels que cémentation-trempe + rectification), ou revêtement laser pour améliorer la résistance à lusure de la surface de la dent.