Formage à froid par roulage de pièces en matériau pressé-fritté

Abstract

 L'invention concerne un procédé de formage à froid par roulage d'une ébauche en matériau pressé-fritté. Ce procédé comprend le fait d'approcher de l'ébauche au moins un outil de géométrie périphérique pré-déterminé, pour faire rouler ensuite l'outil sur l'ébauche en les sollicitant l'un vers l'autre. De plus, ce procédé comprend , après une phase d'approche (a₀) de l'ébauche, une phase de pénétration, avec:
(b_n) au moins une phase de roulage sous effort sensiblement constant, jusqu'à une position choisie, cet effort, la position choisie, et le nombre de passages correspondant étant déterminés pour contrôler la densification de surface et les dimensions de la pièce roulée.

Description

[0001] L'invention concerne le formage à froid de pièces à partir d'ébauches, notamment métalliques. Elle s'applique en particulier aux ébauches en matériau pressé-fritté.

[0002] On entend par "formage à froid" une déformation du métal de l'ébauche à température ambiante ou à mi-chaud (jusqu'à une température de 300 à 500°C suivant le métal de l'ébauche), en dessous de sa température de fusion.

[0003] Il convient de distinguer le formage à froid par roulage de révolution (en bref "roulage"), qui utilise des outils rotatifs ou équivalents, par opposition à d'autres modes de formage à froid, comme l'usinage, l'estampage, l'emboutissage, ou encore l'extension.

[0004] Il existe plusieurs configurations de formage par roulage:

• formage externe de l'ébauche, à l'aide d'un outil, l'ébauche étant tenue par ailleurs, ou bien de deux outils ou plus, régulièrement répartis autour de la périphérie externe de l'ébauche;
• formage interne d'une ébauche creuse, à l'aide d'au moins un outil interne et d'au moins un outil externe, ou d'un support externe tournant avec l'ébauche.

[0005] Par ailleurs, l'ébauche est souvent entraînée par le ou les outils ; mais elle peut aussi faire l'objet d'un entraînement séparé, synchronisé ou non.

[0006] Le pilotage en position des outils par rapport à l'ébauche est une opération particulièrement délicate. On utilise en général une commande de position hydraulique (vérin) ou mécanique (vis-écrou). Mais il s'est avéré que les techniques connues de pilotage ne donnaient pas toujours satisfaction, notamment dans le cas d'ébauches en matériau pressé-fritté, comme on le verra.

[0007] La présente invention vient améliorer la situation.

[0008] Tel que proposé, le procédé de formage à froid par roulage d'une ébauche en matériau pressé-fritté est du type dans lequel on approche de l'ébauche au moins un outil de géométrie périphérique pré-déterminé, pour faire rouler ensuite l'outil sur l'ébauche en les sollicitant l'un vers l'autre.

[0009] Selon un aspect de l'invention, ce procédé comprend, après une phase (a) d'approche de l'ébauche, une phase de pénétration (b), avec:

(b_n) au moins une phase de roulage sous effort sensiblement constant, jusqu'à une position choisie, cet effort, la position choisie, et le nombre de passages correspondant étant déterminés pour contrôler la densification de surface et les dimensions de la pièce roulée.

[0010] Selon un autre aspect de l'invention, il est prévu, après une phase (a) d'approche de l'ébauche, une phase de pénétration (b), avec:

(b₁) au moins une phase de montée en effort de roulage, bornée par une valeur maximum de cet effort de roulage.

La phase (b_n) de roulage sous effort sensiblement constant peut alors se dérouler ensuite, le cas échant.

[0011] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :

• la figure 1 représente schématiquement une machine de formage à froid, possédant un premier type d'entraînement d'outils,
• la figure 2 représente schématiquement une variante applicable notamment à la machine de la figure 1,
• la figure 3 représente schématiquement une machine de formage à froid, possédant un second type d'entraînement d'outils,
• la figure 4 représente schématiquement et partiellement une machine du même type que celle de la figure 1, mais dans laquelle l'un des outils travaille à l'intérieur d'une ébauche annulaire,
• les figures 5A à 5G illustrent différentes variantes de la disposition géométrique des outils de formage,
• la figure 6 est un schéma de principe d'une commande de machine connue, à maîtrise de position,
• la figure 7 est un schéma de principe d'une commande de machine utilisée selon l'invention, à maîtrise de force,
• la figure 8 est un diagramme d'étapes illustrant un exemple de mise en oeuvre de l'invention,
• les figures 9A et 9B sont respectivement des diagrammes temporels schématiques de force et de position, dans un exemple d'application de l'invention,
• les figures 10 à 13 sont des diagrammes mesurés, de force et de position, dans différents exemples de mise en oeuvre de l'invention, et
• la figure 14 illustre schématiquement une ébauche et une pièce pour un exemple particulier de roulage.

[0012] En outre, l'annexe 1 exprime, sous forme de tableau, des caractéristiques de la commande de machines de formage à froid, selon l'invention.

[0013] La description détaillée ci-après, la ou les annexes, et les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.

[0014] Le formage à froid permet notamment de réaliser une forme très précise (formage proprement dit), et/ou d'ajuster un état de surface, ce que l'on appelle souvent galetage, ou encore "superfinition".

[0015] Classiquement, l'ébauche est ce qui entre dans la machine de formage, avec ou sans préforme, et la pièce, ce qui en sort. On utilisera indifféremment ou ensemble les mots "ébauche" et "pièce", pour les états intermédiaires à l'intérieur de la machine.

[0016] Des indications détaillées sur le formage à froid par roulage de révolution, ou roulage, peuvent être trouvées sur le site www.escofier.com, aux pages "métier procédé", ainsi que dans la documentation technique imprimée correspondante.

[0017] L'invention concerne a priori les procédés utilisant des machines dites "à entr'axe variable", avec des outils de profil sensiblement constant sur leur périphérie, et travaillant "en plongée", c'est-à-dire en se rapprochant de la pièce ou ébauche. Ceci se distingue des machines du type "Incrémental" (marque déposée), lesquelles ont des outils avec un profil variable, généralement progressif, sur leur périphérie, et travaillent à entr'axe fixe, c'est-à-dire sans mouvement relatif de rapprochement des axes de révolution des outils et de la pièce, ou des machines travaillant "à l'enfilade", impliquant une circulation axiale de la pièce par rapport aux outils dont l'entr'axe de travail est constant.

[0018] La figure 1 concerne une machine de roulage à deux outils O1 et O2, qui travaillent sur une ébauche à former EB (que l'on peut appeler aussi "pièce"). La machine comprend, sur un bâti général (non représenté), deux demi-bâtis F1 et F2, qui supportent à rotation les outils O1 et O2, autour d'axes sensiblement parallèles A1, A2. Un moteur M1, électrique par exemple, entraîne deux systèmes vis sans fin/galet fileté SCR1 -G1 et SCR2-G2 (ou un seul), dont le mouvement de sortie est appliqué aux outils O1 et O2 pour les faire tourner dans le même sens en synchronisme. Les axes A1 et A2 définissent les axes de référence respectifs des outils pour le formage de l'ébauche. La machine comprend, sur le bâti général, un support (non représenté) de l'ébauche EB, de sorte qu'elle puisse se déplacer en rotation, en sens opposé des outils, autour d'un axe sensiblement coplanaire aux deux axes de rotation A1 et A2.

[0019] Les deux demi-bâtis F1 et F2 sont mobiles l'un par rapport à l'autre, ici sous l'effet d'un système vérin, à piston P1 et cylindre C1, placé sur l'un des demi-bâtis, tandis que l'extrémité de la tige de piston est fixée en P10 sur l'autre demi-bâti. La latéralité de cette commande peut être compensée par un symétriseur mécanique, non représenté.

[0020] La machine comprend en outre, illustré schématiquement, un capteur XS de la position relative des deux demi-bâtis, donc des axes A1 et A2. Les deux chambres du vérin, de part et d'autre du piston P1, sont alimentées en fluide depuis une centrale hydraulique HG, à travers une servo-valve SV. Celle-ci est pilotée par un contrôleur de commande numérique NC. Le contrôleur NC reçoit une indication des pressions Pa, Pb dans les deux chambres du vérin. Il reçoit également l'indication de la position X du capteur XS. Il adresse à la servo-valve une commande SVC, en correspondance de données de programme PRG, et de ses entrées.

[0021] La figure 1 correspond par exemple aux machines des séries Hxx CN d'ESCOFIER TECHNOLOGIE, où xx correspond à deux chiffres indiquant une dimension.

[0022] Après mise en place de l'ébauche, les deux axes A1 et A2 étant suffisamment éloignés, les données de programme sont mises en oeuvre pour réaliser le formage de l'ébauche EB, par avance relative des axes A1 et A2, compte-tenu de la géométrie périphérique des outils, et de nombreux autres paramètres. Dans le processus de formage, on peut distinguer trois grandes phases : pénétration, calibrage, décompression.

[0023] La machine schématisée à la Figure 2 est du même genre, sauf qu'au lieu d'être mue seulement par les outils O1 et O2, l'ébauche est entraînée positivement par un moteur M2, par exemple électrique. Cette variante peut aussi s'appliquer aux modes de réalisation ci-après.

[0024] Cet entraînement supplémentaire ou complémentaire de la pièce par rapport aux outils peut être aussi mis en oeuvre lorsque les circonstances ou le procédé le nécessitent (indexage automatique de pièces dentées, division précise de profils, notamment):

• entraînement indépendant dans la machine dite H40 CN galetage d'ESCOFIER TECHNOLOGIE,
• entraînement synchronisé dans la machine dite Syncroll d'ESCOFIER TECHNOLOGIE., Le moteur M2 est alors maintenu dans le synchronisme voulu avec le moteur M1, compte-tenu notamment du rapport de synchronisme requis. Ce rapport peut être pris entre la vitesse angulaire ω1 des outils et celle ω2 de l'ébauche, plus exactement pour préserver l'égalité de leurs vitesses tangentielles respectives à leurs diamètres de fonctionnement. S'agissant de profils à dents, on peut prendre un rapport de nombre de dents.

[0025] La figure 3 est semblable à la figure 1, et l'entraînement des outils O1 et O2 n'est pas répété. La différence réside en ce que le bâti général B apparaît, sur lequel les demi-bâtis F1 et F2 sont montés par l'intermédiaire d'entraînements par systèmes vis/écrou BSD1 et BSD2, lesquels sont actionnés, par deux transmissions homologues, depuis un moteur électrique M3 fixé au bâti. Le contrôleur NC reçoit des grandeurs d'état du moteur, notamment les informations sur la vitesse angulaire (ω) et la position du rotor (α) ; il pilote le moteur M3 en conséquence, sur la base de données de programme PRG, et de la position instantanée X, qui est une fonction de la position angulaire α.

[0026] La figure 3 correspond par exemple aux machines des séries NT d'ESCOFIER TECHNOLOGIE.

[0027] La figure 4 illustre partiellement une autre variante. Ici, l'ébauche EB, annulaire, est logée dans un porte-pièce PP. et l'outil O1 est à l'intérieur, entraîné par le moteur M1, tandis qu'à l'extérieur, un galet G entraîné en rotation par contact avec le porte-pièce permet l'application de l'effort de roulage. Dans l'exemple, il n'y aplus qu'un chariot F2 logé dans le bâti général B. Le capteur de position XS est à l'intérieur, entre F2 et B. Les éléments de contrôle de la figure 1 (SV, HG, NC, PRG) sont transposables à la figure 4, seule la servo-valve SV (ou équivalent) étant représentée sur la figure 4.

[0028] Une variante de la figure 4 consiste à utiliser pour l'entraînement l'un des systèmes d'entraînement de la figure 3, par exemple celui illustré en BSD1, et ses auxiliaires, avec les éléments de commande correspondants (M3, NC, PRG).

[0029] La figure 4 correspond par exemple aux machines des séries ALS d'ESCOFIER TECHNOLOGIE.

[0030] Généralement, ce sont les outils qui entraînent la pièce en rotation. Mais la pièce peut aussi être entraînée, comme dans le cas de la figure 2. Une machine peut comporter de un à n outils, dont la configuration, c'est-à-dire l'implantation géométrique et le support sont susceptibles de différentes variantes:

• 2 outils externes tous deux mobiles en translation relative (Figure SA), comme déjà décrit à propos des figures 1 à 3 ;
• 2 outils externes dont l'un O1 est d'axe fixe, et l'autre O2 d'axe mobile en translation (Figure 5B);
• plus de deux outils externes, en principe régulièrement distribués, mobiles en translation relative, par exemple 3 outils (Figure 5C), ou 4 outils (Figure 5D) ;
• un outil interne et l'autre externe, pour une ébauche annulaire (Figure 5E);
• des variantes à un seul outil, qui peut être interne (Figure 5F), l'ébauche étant tenue sur un support EBS mobile en rotation, comme décrit par exemple à propos de la figure 4, ou externe (Figure 5G), l'ébauche étant montée sur un support rotatif.

[0031] Par ailleurs, différentes géométries périphériques d'outils sont utilisées, notamment pour former des cannelures, un moletage, un filetage, un engrenage, ou toute autre forme de base cylindrique.

[0032] Dans la suite du texte, le terme "les outils" désignera indifféremment un ou plusieurs outils, que l'on appelle aussi "molettes".

[0033] Dans ces machines, l'action de déformation de la pièce par les outils est la conséquence du mouvement relatif radial créé entre eux par un dispositif de déplacement. Comme on l'a vu, cela peut être un moyen hydraulique (Vérin), ou mécanique (système vis/écrou associé à un moteur électrique ou hydraulique). On peut aussi envisager des moteurs linéaires.

[0034] La déformation de la pièce, en accord avec la forme périphérique des outils, demande une action variable selon de nombreux paramètres ou facteurs:

• les matériaux de la pièce et des outils,
• les formes réalisées,
• les diamètres respectifs de la pièce et des outils (ou autre dimension critique),
• la surface de contact entre la pièce et chaque outil, résultant de la profondeur de pénétration à chaque action ou passe des outils.

[0035] Les grandeurs physiques relatives aux paramètres précédents (dureté matière, surface en contact, vitesse de pénétration des outils dans la pièce, etc.) déterminent à chaque instant l'effort résultant, nécessaire et suffisant, qui est mis en jeu lors de la déformation.

[0036] Cet effort doit devenir suffisamment important et être appliqué suffisamment longtemps (nombre de révolutions de pièces), pour atteindre la déformation souhaitée, sans provoquer une rupture de la pièce ou créer des défauts la rendant impropre à l'utilisation. Si l'effort doit être modifié, il sera nécessaire de modifier l'une des grandeurs physiques, qui sera souvent la vitesse de pénétration des outils dans la pièce.

[0037] Au fur et à mesure du roulage de la pièce, sa résistance à la déformation locale à l'endroit où elle est en contact avec les outils s'accroît, pour différentes raisons, dont un phénomène d'écrouissage de la matière, induit par les déformations successives provoquées à chaque contact outils/pièce.

[0038] La pression nécessaire à la déformation s'accroît donc avec ces phénomènes.

[0039] La surface déformée par l'outil s'accroît également au cours du roulage, tandis que l'ébauche prend peu à peu la forme conjuguée du ou des outils.

[0040] L'effort de roulage est le produit de la pression de contact du ou des outils, par la surface d'action de ceux-ci. En supposant (pour simplifier) une vitesse de pénétration constante des outils, l'effort de roulage augmente donc avec l'avancement du roulage, et ce au moins aussi vite, en général plus vite, que cette vitesse de pénétration.

[0041] Pour que la déformation locale requise puisse s'effectuer, il faut que, du début à la fin, la pièce dans son ensemble résiste à l'effort total que les outils lui impriment, jusqu'à obtenir une pièce finale conforme aux critères géométriques et structurels souhaités à ce stade de sa fabrication.

[0042] Dans le même temps, les outils de roulage sont soumis à des efforts importants. L'intensité et la répétition de ceux-ci détermineront la durée d'utilisation d'un outil. A son tour, le coût de l'outil est une partie importante du coût de l'opération de roulage, et peut même en compromettre le caractère rentable ou compétitif.

[0043] Les machines précitées travaillent en général sur des ébauches de pièces en métal massif. Les asservissements qui commandent l'appui des outils sur la pièce sont commandés en position, et appliquent l'effort requis - quel qu'il soit - pour maintenir à tout moment la position relative prévue entre les outils et la pièce, au cours du processus de formage. Il n'existe pas actuellement de modèle permettant de représenter le phénomène, même pour un matériau massif. En conséquence, les programmes de commande sont établis de manière expérimentale.

[0044] Différent facteurs font qu'il est parfois souhaité d'utiliser des ébauches en matériau pressé-fritté.

[0045] Par ébauche pressée-frittée, on entend une pièce obtenue à une étape antérieure par frittage de poudres métalliques, c'est à dire une pièce dont la densité relative reste inférieure à 100 %. Une ébauche pressée-frittée peut être obtenue par pressage mécanique uni-axial de poudres, et frittage en phase solide. Les ébauches ainsi obtenues sont incomplètement densifiées, leur densité allant de 80 à 95 % de celle d'un matériau massif (densité relative), typiquement de 90 à 92 %.

[0046] Les pièces obtenues directement par pressage-frittage sont très économiques à réaliser. Cependant, la précision dimensionnelle sur leur forme peut être insuffisante, pour certaines applications exigeantes. De plus, des problèmes peuvent se poser au niveau de la tenue en service des zones fortement sollicitées, du fait de la densification incomplète des pièces en matériau pressé-fritté.

[0047] Actuellement, on n'utilise que peu ou pas le formage à froid d'ébauches pressées-frittées non formées, malgré différentes propositions existantes:

• US-A-5,711,187 et US-A-5,884,527 décrivent un ré-usinage superficiel d'engrenages en fritté déjà préformés, en roulage classique, c'est-à-dire sans comporter de préoccupations ni d'enseignements spécifiques en ce qui concerne les conditions du roulage, et leurs conséquences;
• US-A-5,659,955 part également d'ébauches frittées, sur lesquelles il exécute soit un usinage qui progresse en longueur (dans la direction de l'axe de rotation de l'ébauche), soit là aussi un ré-usinage superficiel d'engrenages en fritté déjà préformés, dont le principe est du type "enfilade", sur une machine à entr'axe fixe.
• d'autres brevets, comme US-A-4,708,912 ou encore DE-A-3 140 189 tentent d'appliquer un roulage classique, essentiellement pour l'obtention d'engrenages fortement sollicités.

[0048] La Demanderesse s'est intéressée à nouveau au roulage de pièces en matériau pressé-fritté. Elle a observé que, lorsqu'une technique de roulage est appliquée à des ébauches pressées-frittées, les limites et conditions de réalisation des pièces à partir de ces ébauches sont très différentes de celles qui seraient rencontrées pour des pièces identiques roulées à partir d'une ébauche massive du même matériau. En effet, la densité et la résistance du matériau pressé-fritté sont inférieures à celles du matériau solide, et les distributions des caractéristiques dimensionnelles des ébauches sont plus étalées, notamment l'excentration, la rotondité.

[0049] Il a été constaté notamment que:

• le coeur de la pièce en pressé-fritté possède une résistance aux différentes contraintes mécaniques inférieure à celle d'une pièce solide,
• par contre, la pression de surface nécessaire à la déformation va croître en même temps que la densification périphérique qui résulte de cette déformation, jusqu'à atteindre une valeur proche de celle du matériau solide.

[0050] On appelle ici "épaisseur de densification" la distance entre la surface extérieure de la pièce et sa limite à coeur, où le matériau pressé-fritté conserve la densité initiale de l'ébauche (densité obtenue à la dernière opération du frittage).

[0051] Avec les techniques de roulage classiques, il a été observé que cette "épaisseur de densification" est faible, et généralement inférieure à 1 mm. Ceci peut suffire pour améliorer la tenue en service d'engrenages assez fortement sollicités. C'est ce que décrivent les brevets US-A-5,711,187 ou US-A-5,884,527, qui montrent qu'une densification de 90 à 100 % sur une épaisseur de 0,38 à 1 mm en pied de denture et/ou sur les flancs des dents d'un engrenage peut convenir, sans toutefois décrire précisément comment obtenir cela industriellement.

[0052] En général, cette couche densifiée, localement plus résistante, ne suffit pas à résister à l'effort global de déformation lorsqu'il devient important; ensuite, le coeur n'est lui-même pas assez résistant. Ceci engendre différentes détériorations. Il en résulte notamment un éclatement local ou complet de la pièce, par exemple à partir du coeur, pour les pièces pleines, ou à partir des surfaces, pour les bagues de roulements à billes. La Demanderesse a observé que se produisent des contraintes tri-axiales excessives sur des zones insuffisamment résistantes à la rupture, car non complètement densifiées. Ont été également observés des phénomènes d'effondrement du matériau ou de désagrégation de celui-ci en surface, qui part alors en poussière ou menus fragments, ce qui rend impossible la poursuite du roulage. A encore été observée une instabilité de la déformation, qui semble propre au matériau pressé-fritté; il en résulte qu'un réglage des paramètres classiques du roulage fait sur une ébauche donnée, peut ne pas convenir aux ébauches suivantes, d'où des résultats aléatoires et donc inacceptables, du fait de leur manque de reproductibilité, face aux tolérances inhérentes à la production d'ébauches en pressé-fritté.

[0053] En d'autres termes, de par sa nature granulaire, le matériau pressé-fritté présente des variations d'homogénéité significatives, qui sont augmentées par le processus de fabrication des ébauches. Ces variations sont suffisamment importantes pour contribuer à accroître les difficultés de maîtrise des conditions de roulage, telles qu'elles sont nécessaires pour engendrer des pièces conformes aux souhaits géométriques et fonctionnels de l'utilisateur.

[0054] Par ailleurs, une technique de roulage appliquée à des matériaux frittés aura sur les outils la même conséquence qu'elle a lorsqu'elle est appliquée à un matériau solide en le soumettant aux mêmes contraintes de roulage, en particulier sur leur durée d'utilisation. Il est clair que les difficultés précitées, notamment les risques d'éclatement de pièces sont de nature à diminuer nettement la durée de vie des outils.

[0055] La Demanderesse a constaté qu'il est possible d'améliorer les choses en partant d'une démarche inverse de celle suivie jusqu'à présent.

[0056] Classiquement, dans le cas d'une servo-valve ou d'un servo-distributeur (figure 1), la commande NC s'effectue comme indiqué schématiquement sur la figure 6. L'étage de sortie NC90 qui commande la servo-valve est lui-même commandé par un étage NC 10 qui définit le débit de la servo-valve en fonction de la position X actuelle, et éventuellement de ses valeurs précédentes (ou de sa dérivée). On agit donc en fait sur la vitesse d'avance du ou des outils, et par conséquent sur les positions.

[0057] On peut procéder différemment, comme indiqué schématiquement sur la figure 7. L'étage de sortie NC90 qui commande la servo-valve ou le servo-distributeur est lui-même commandé par un étage NC20 qui définit une variation du débit de la servo-valve ou du servo-distributeur, de manière à maîtriser les forces ou efforts transmis à la pièce ou ébauche pendant le cycle de roulage, en fonction de l'effort actuel. En l'espèce, cet effort est calculé à partir de valeurs de capteurs de pression, tels que Pa, Pb, précités, compte-tenu des surfaces exposées au fluide de part et d'autre du piston. L'effort peut aussi être mesuré.

[0058] Il s'est avéré que ceci améliore les caractéristiques du roulage, ainsi que de la pièce obtenue; en outre, cela prolonge la durée de vie des outils, et préserve leur intégrité en évitant les surcharges.

[0059] Autrement dit, dans le but de rouler des pièces frittées, il est proposé un procédé de roulage par efforts ou forces contrôlés, de préférence via un asservissement, ou, plus généralement, une réaction.

[0060] Comme pour les asservissements en position antérieurs, le comportement d'une ébauche soumise à roulage sous asservissement en force ou effort n'est pas actuellement modélisables, même pour un matériau massif, a fortiori pour un matériau pressé-fritté. En conséquence, les programmes de commande sont établis de manière expérimentale, au moins pour la phase (b).

[0061] Sur la Figure 7, la maîtrise de l'effort délivré par le moyen de roulage (machine) est obtenue en référence à un asservissement d'un système hydraulique de déplacement des outils. L'homme de métier sait transposer une tel asservissement à d'autres systèmes de déplacement, notamment un système à moteurs électriques comme illustré sur la Figure 3.

[0062] Les moyens de mesure des variables physiques d'effort et de position, nécessaires au contrôle et à l'asservissement, telles que par exemple distance de déplacement, angle de rotation d'un système vis écrou, pression d'un fluide, intensité tension fréquence d'un courant, contrainte sur une jauge correspondante, sont choisis en accord avec les solutions retenues pour la conception des différents types de machines concernés.

[0063] Il s'est avéré que le contrôle ou asservissement en effort ou force est nettement supérieur au contrôle ou asservissement en position. En l'absence de modèle, les phénomènes en cause sont difficiles à analyser. Il semble cependant que cette supériorité tienne en partie au fait que l'asservissement en effort ou force assure une meilleure tolérance des éventuels problèmes liés aux ébauches en pressé-fritté, compte-tenu de la réponse de la chaîne d'asservissement. Cette supériorité compense largement les inconvénients liés au côté paradoxal de l'usage d'un asservissement en effort ou force, alors qu'il s'agit finalement d'obtenir une position précise (en absolu, ou en relatif).

[0064] Par ailleurs, il s'est avéré que, toutes autres données par ailleurs égales, l'épaisseur de densification obtenue avec un asservissement en "effort" est généralement un peu plus importante que celle que l'on obtient en asservissement de position. Ceci semble du à une meilleure "régularité" de l'action de roulage, en présence d'imperfections. En même temps, l'écrouissage peut être mieux contrôlé. Il en est de même pour les effets des variations de la température ambiante sur la machine, ainsi que de la température de ses éléments internes, notamment les éléments moteurs (comme le fluide). Il en est également de même pour les effets de l'échauffement superficiel de la pièce ou ébauche, qui sont également mieux contrôlés. En outre, cet échauffement est moins grand, du fait du meilleur contrôle de l'écrouissage.

[0065] De façon plus détaillée, les avantages suivants sont apparus pour le contrôle ou asservissement en effort. Il permet :

a) de ne plus subir les variations de position réelle des outils, par rapport à la position mesurée, conséquences des variations d'effort sur des éléments mécaniques qui (machine comprise) se comportent de fait comme de gros ressorts (de constante K).

b) de pouvoir pleinement bénéficier au début du roulage des avantages d'une matière pas encore affectée par l'écrouissage, lequel est utile à la résistance mécanique finale, mais défavorable à la déformation, et à sa progressivité, et tend à engendrer des échauffements locaux de la pièce ou ébauche.

[0066] La difficulté tient non seulement aux effets de petites irrégularités de toutes sortes, mais aussi au fait que l'interaction entre une zone donnée de l'ébauche et les outils actifs s'effectue de façon "hachée", n fois par tour de l'ébauche, où n est le nombre d'outils actifs.

[0067] Une exemple de réalisation sera maintenant décrit en référence à la Figure 8, ainsi qu'au tableau 1 de l'annexe 1. Dans ce tableau 1 , les cases grisées indiquent, à chaque phase, la ou les grandeurs essentielles sur lesquelles s'appuie la commande numérique. Les outils sont en permanence en rotation, comme indiqué dans la colonne des vitesses angulaires ω.

[0068] Dans cet exemple, on met en oeuvre des cycles de roulage comprenant les opérations décrites ci-après.

[0069] De façon générale, les positions X sont considérées comme décroissantes lorsque les outils se rapprochent de la pièce (puisque les outils se rapprochent alors l'un de l'autre, et en même temps de la pièce).

[0070] Une opération initiale d'approche 80 ou (a₀), non représentée sur le tableau 1, peut être réalisée de toute manière désirée, jusqu'à une position des outils à faible distance de la pièce.

[0071] Ensuite, la phase 82 ou (a₁) - (a) dans le tableau 1 - réalise un accostage de la pièce. Elle comporte une avance lente à vitesse Ca, et sous un effort faible Fa, lié au déplacement des chariots. L'accostage s'effectue en recherchant la position Xa, comprise entre Xa₁ et Xa₂, pour laquelle l'effort nécessaire pour avancer s'accroît sensiblement jusqu'à une valeur Fa₁, indiquant un contact entre outils et pièce. On peut borner l'avance par une position minimale XMINa.

[0072] La valeur du seuil d'effort Fa₁ est convenablement ajustée pour éviter une empreinte néfaste des outils sur la pièce au premier contact. Cet ajustement est plus délicat avec une ébauche pressée-frittée, et peut devoir être réalisé par tâtonnements préalables, lors d'essais de mise au point.

[0073] Il est important de noter qu'à l'accostage, la pièce commence à tourner (sauf éventuellement le cas où elle est mue séparément).

[0074] A l'opération (b) ou 84+86, l'effort appliqué aux outils, en conséquence de leur déplacement relatif par rapport à la pièce, croît ensuite progressivement de façon contrôlée jusqu'à un niveau souhaité Fb. Une limite est fixée à l'avance X, pour éviter les éventuelles conséquences désastreuses d'un commencement d'effondrement du matériau pressé-fritté sur lui-même (à la manière d'un pied humain sur la neige non damée). Par "effondrement", on entend ici un saut brutal de position inattendu.

[0075] De préférence, la ou les phases initiales 84 de l'opération (b) s'effectuent avec un ou plusieurs paliers de taux de croissance de l'effort. Dans l'exemple représenté, on prévoit deux taux de croissance, sensiblement égaux à (Fb₁ - Fa₁)/Tb₁, puis (F_b2 - Fb₁)/Tb₂, pour atteindre les niveaux Fb₁ et Fb₂, respectivement.

[0076] Ainsi, la progression de l'effort appliqué à l'ébauche peut être maintenue sous une valeur limite définie, pour ne pas faire naître d'état critique pendant la déformation (en particulier un déclenchement de l'effondrement précité). Ceci étant, l'accroissement de l'effort est choisi aussi rapide que possible, pour limiter les effets de l'écrouissage consécutif aux contacts successifs outil/pièce. En effet, un écrouissage excessif se traduit par un durcissement superficiel, qui fait augmenter l'effort requis pour continuer le formage, et par conséquent augmente aussi le risque d'encourir un état critique, rappel étant fait que les ébauches ont des tolérances dimensionnelles, des irrégularités superficielles, et aussi une inhomogénéïté intrinsèque.

[0077] Ces phases initiales (b) sont importantes pour obtenir une déformation aussi régulière et progressive que possible au début du roulage alors que, en particulier:

* L'ébauche frittée a toujours des défauts de dimension, de circularité, de concentricité, et d'homogénéité

* La profondeur d'action des outils dans la pièce évolue entre une valeur nulle (contact outils/pièce du début) et une profondeur résultant de leur pénétration progressive au cours de la rotation de la pièce avant que le point de contact d'origine ne rencontre à nouveau les outils (un demi tour de pièce par exemple sur une machine à deux molettes)

* Les parties mécaniques de la machine subissent des déformations variables en relation avec la variation de l'effort de travail.

[0078] A la phase finale 86 de l'opération (b), l'effort est ensuite asservi (F) pendant une ou plusieurs phases successives, de telle manière que son évolution continue de respecter un cycle prédéfini, jusqu'à atteindre une position finale relative outils/pièce (Xb) en accord avec la dimension finale de la pièce.

[0079] Le plus simple est une seule phase avec un asservissement sous effort constant (donc Xb = Xb₂) jusqu'à obtenir la position finale souhaitée. A l'opposé, le plus compliqué peut être une succession de phases avec effort asservi évoluant progressivement, régulièrement ou par paliers successifs, de manière contrôlée. De manière générale, les valeurs d'effort asservi Fb restent proches de l'effort Fb₂ atteint à la fin de l'étape b₂ (ou plus généralement b_n).

[0080] On peut également inclure des phases intermédiaires pour par exemple changer le sens de rotation des outils. Bien entendu, de nombreuses solutions intermédiaires sont envisageables.

[0081] Dans toutes les phases en effort contrôlé des opérations (b) et/ou (c), la position relative outils/pièce à chaque instant "t" est une conséquence de la maîtrise de l'effort asservi, tel que programmé jusqu'à cet instant "t".

[0082] Au cours de la phase (b), appelée généralement "pénétration", on obtient une densification superficielle de l'ébauche, sur une épaisseur de densification choisie. Cette épaisseur de densification dépend de la densité de l'ébauche avant roulage, de la nature de son matériau constitutif, ainsi que de la modification géométrique imposée par les outils pendant le roulage, compte-tenu des valeurs d'efforts d'asservissement appliquées. Là aussi, les conditions requises pour obtenir une épaisseur de densification choisie peuvent être déterminées par essais préalables.

[0083] Optionnellement, on peut procéder à une phase finale de calibrage, notée 88 ou (c). Cette phase peut utiliser un asservissement de position, pour fixer une position relative outils/pièce (Xc). Ceci peut par exemple permettre d'obtenir une pièce répondant à des critères de circularité prédéfinis par l'utilisateur. L'effort n'est plus la grandeur de base de l'asservissement pour cette phase, et il varie de manière générale sensiblement décroissante, jusqu'à une valeur faible, liée à la valeur limite de déformation plastique, au dessous de laquelle la pièce ne subit plus que des déformations élastiques. Dans cette phase (c) de finition, on maintient sensiblement constante la position relative ébauche/outil pendant un temps choisi, défini pour obtenir une pièce de géométrie acceptable, en particulier en circularité.

[0084] Dans les derniers pas d'asservissement de la commande en effort, il convient de maîtriser la transition avec la suite, de façon à éviter un "débordement en position" et/ou un "débordement en effort", qui pourraient compromettre la qualité de la pièce.

[0085] En principe, la périphérie du ou des outils de roulage est sensiblement circulaire (en section droite) ou globalement cylindrique (par rapport à un diamètre moyen, en présence de dents, ou d'un filetage). L'ébauche peut être pré-formée, en particulier avec des dents, auquel cas, en principe, le ou les outils sont munis de dents homologues. En variante, l'ébauche peut être pré-formée en bague, notamment de roulement, auquel cas, en principe, le ou les outils ont une périphérie externe uniforme (non nécessairement cylindrique de révolution).

[0086] Une phase terminale (d) ou 88 de décompression est prévue pour éloigner les outils de la pièce. Cette phase peut être classiquement déterminée en termes de vitesse de recul, ou mieux contrôlée, sous la forme d'un effort décroissant de façon asservie.

[0087] Dans ce qui précède, la ou les phases de pénétration se déroulent sous asservissement en effort. S'agissant d'atteindre une position programmée Xb, on termine l'asservissement lorsque la position voulue est atteinte (86). L'ensemble peut donc être nommé asservissement effort/position (effort puis position).

[0088] Des variantes sont envisageables. Par exemple, on peut réaliser un asservissement en effort/excursion, dans lequel l'asservissement en effort est maintenu jusqu'à parcourir une excursion ou distance programmée. Dans ce cas, la position finale est une conséquence programmée de la position initiale (point d'accostage), en relatif, plutôt que comme une position en absolu. Ceci peut servir par exemple à réduire d'une valeur sensiblement constante des ébauches qui ont un diamètre de départ variable. On peut aussi prévoir d'autres conditions pour l'asservissement en effort, comme par exemple un asservissement "effort/temps", en temps fixé. Ceci peut convenir notamment là où le contrôle du diamètre de pièce n'est pas critique, par exemple:

• pour des opérations spéciales, comme le galetage, ou encore,
• lorsque le cycle roulage d'une ébauche contient plusieurs sous-cycles, avec ou sans inversion du sens de rotation entre sous-cycles, pour les sous-cycles qui précèdent le sous-cycle final.

[0089] On a vu que le procédé décrit réalise un formage à froid par roulage d'une ébauche en matériau pressé-fritté, dans lequel on approche de l'ébauche au moins un outil de géométrie périphérique pré-déterminé, pour faire rouler ensuite l'outil sur l'ébauche en les sollicitant l'un vers l'autre. Après une phase (a) d'approche de l'ébauche, le procédé comprend une phase de pénétration (b).

[0090] Selon un aspect de l'invention, cette phase de pénétration comporte, vers sa fin (b_n), au moins une phase de roulage sous effort sensiblement constant, jusqu'à une position choisie, cet effort, la position choisie, et le nombre de passages correspondant étant déterminés pour contrôler la densification de surface et les dimensions de la pièce roulée. L'effort sensiblement constant peut être défini par rapport à une valeur critique, maintenue sous le seuil de détérioration, lequel peut être déterminé expérimentalement et/ou d'une autre manière (par exemple par extrapolation à partir de pièces semblables). Par "sensiblement constant", on entend une variation qui peut être de l'ordre de 10% de la valeur critique. Les 10% sont de préférence pris sous la valeur critique, ce qui peut permettre de rapprocher celle-ci du seuil de détérioration, si on le désire. Par là même, on peut diminuer le temps de roulage, et, ensuite, avoir un meilleur contrôle de l'écrouissage.

[0091] Autrement dit, la phase (b) peut comprendre le maintien de l'effort appliqué à l'ébauche sous une valeur limite définie par rapport à un seuil de détérioration de l'ébauche pressée-frittée. La détérioration peut tenir à un éclatement du coeur, à une désagrégation de surface, et/ou à un écrouissage indu. Le seuil de détérioration dépend de différents facteurs, comme les contraintes acceptables par l'ébauche en regard de la conformité désirée pour la pièce finie, ainsi que les contraintes liées à la longévité désirée de l'outil. La phase (b) peut aussi comprendre le maintien de l'effort appliqué à l'ébauche à une valeur suffisamment voisine de ladite limite, pour éviter un écrouissage excessif en minimisant le temps de roulage (dont dépend le coût de production). Cependant, il existe des applications comme le "galetage" (correction de la géométrie d'une pièce) , où l'écrouissage est moins critique, voire recherché.

[0092] Selon un autre aspect de l'invention, qui peut être déconnecté du précédent, la phase de pénétration (b) s'effectue au moins partiellement sous asservissement en effort.

[0093] Selon encore un autre aspect de l'invention, la phase (b_n) de roulage sous effort sensiblement constant peut être précédée de (b₁) au moins une phase de montée en effort de roulage, bornée par une valeur maximum de cet effort de roulage. Il est actuellement préféré que la montée en effort de la phase (b₁) soit également bornée en termes de progression de l'effort dans le temps. Plus précisément encore, la montée en effort de la phase (b₁) peut être effectuée selon une loi critique tendant à rapprocher la progression d'une valeur limite admissible, déterminée expérimentalement, compte-tenu des caractéristiques géométriques et mécaniques de l'ébauche et de la pièce finie. Ceci permet de se rapprocher de l'idéal consistant (sauf cas particuliers) à effectuer la montée en effort aussi rapidement que les caractéristiques de l'ébauche et de la pièce finie peuvent l'admettre.

[0094] La périphérie des outils peut être uniforme ou lisse, afin de former , des bagues ou des portées, ce qui est particulièrement avantageux en matériau pressé-fritté, puisque la matière peut se densifier, sans s'étaler longitudinalement dans le sens des axes A1 et A2, comme le ferait un matériau massif. En bénéficiant au moins partiellement du même avantage, elle peut aussi revêtir différentes autres formes prédéterminées : filets, ou gorges annulaires, ou dentures droites ou hélicoïdales, notamment, pour former des cannelures, un moletage, un filetage, ou un engrenage.

[0095] En outre, les ébauches peuvent elles-mêmes comporter des formes issues de l'élaboration pressée-frittée, par exemple des dentures.

[0096] Les Figures 9A et 9B illustrent des allures générales des courbes de force et de position que l'on peut observer selon l'invention. Ici, il est prévu deux phases (b₁) et (b₂), qui comportent, avant le palier F = Fb, des taux de croissance différents de l'effort, ici constants à:

[0097] Les figures 10 à 13 illustrent des courbes réelles de position (échelle à gauche) et force (échelle à droite). La remontée de position à droite correspond à l'éloignement des outils, en phase (d). On peut commenter ces diagrammes comme suit:

• figure 10 : approche (a₀ , a₁) semi-rapide, montée en effort (b₁) rapide, roulage (b₂) sous effort sensiblement constant, pas de phase (c), phase (d) très courte;
• figure 11 : se distingue de la figure 10 par une approche (a₀ , a₁) plus rapide, montée en effort (b₁, b₂) en deux temps, d'abord lente, puis plus rapide; roulage (b₃) sous effort sensiblement constant, pas de phase (c), phase (d) très courte;
• figure 12 : se distingue de la figure 11 par une approche (a₀ , a₁) encore plus rapide; la montée en effort (b₁, b₂) est aussi en deux temps, avec des taux différents ; la phase (c), présente un effort globalement décroissant, mais avec des fluctuations dues, en présence d'un entr'axe fixe, aux imperfections géométriques, légères mais inévitables, au contact outil/pièce, notamment quant à la circularité de la pièce (avec deux outils, une zone donnée de la pièce rencontre un outil deux fois par tour);
• Figure 13 : généralement semblable à la figure 10, mais avec un dédoublement en deux parties 1a₀ à 1d, et 2a₀ à 2d ; une inversion du sens de rotation des outils peut être effectuée entre les deux parties, au début de 2a₀. Autrement dit, les phases (a) d'approche et (b) de pénétration sont réitérées après inversion du sens de rotation du ou des outils. Ceci peut être fait plusieurs fois.

[0098] La figure 14 est une vue en coupe schématique qui fait apparaître l'ébauche EB, et la pièce finalement souhaitée PI. La zone en trait hachuré simple correspond à la partie de l'ébauche qui n'est pas modifiée par le roulage. La zone en trait hachuré double indique la géométrie finale de la pièce, tandis que l'ébauche est de dimensions un peu supérieures, comme illustré. Une telle pièce est connue sous la dénomination "galet biconique", et peut posséder par exemple un diamètre de 30 mm (ébauche).

[0099] Une telle pièce peut être fabriquée par une méthode classique, utilisant un asservissement de position (exprimé en vitesse et en position finale), pour obtenir un diamètre extérieur final de 29,5 mm. En pratique, on observe des variations sur le diamètre final qui sont supérieures à 30 µ, et de même un défaut de circularité supérieur à 30 µ. Cela est accompagné d'un écrouissage superficiel.

[0100] Ces dispersions dans la pièce obtenue tiennent d'une part à la dispersion des diamètres d'ébauche, d'autre part à la dispersion dans la forme des ébauches (en ce qui concerne la largeur de la partie cylindrique et la largeur des cônes), d'une autre part encore à une dispersion de dureté lorsque l'on passe d'une ébauche à une autre, et d'autre part enfin à des variations d'homogénéité dans le pressé-fritté constitutif de l'ébauche.

[0101] Il a été observé que les dispersions précitées se traduisaient par des variations de l'effort moyen appliqué, lorsque l'on passe d'une ébauche à une autre, ainsi que par des fluctuations d'effort en cours de cycle, avec un accroissement globalement continu de l'effort appliqué.

[0102] Il en découle des conséquences secondes, qui sont des fluctuations de l'entr'axe réel des outils, par rapport à l'entr'axe asservi en position. On peut exprimer ceci par une relation de la forme ΔX = f(F)/K, où K peut être considéré comme une constante de ressort pour les parties mécaniques concernées, dans la machine de roulage.

[0103] Le même genre de pièce a été préparé par un roulage selon l'invention, avec un asservissement d'effort, suivi d'une commande finale en position, pour la superfinition.

[0104] En ce qui concerne les pièces, la variation du diamètre fini est maintenant au plus égale à 15 µ. Les variations de circularité sont au plus égales à 10 µ. Ceci illustre clairement les avantages que l'on peut obtenir, en utilisant la présente invention, en particulier une bien meilleure reproductibilité.

[0105] Il a été également observé qu'à temps de cycles équivalents, l'effort moyen obtenu par l'asservissement selon l'invention est inférieur à l'effort maximum que l'on a pu observer dans l'asservissement en position selon la technique antérieure.

[0106] A côté de cela, en utilisant l'invention, on peut rencontrer un temps de cycle variable, d'une ébauche à l'autre. Mais, dans tous les cas, le temps de cycle qui est nécessaire avec l'asservissement en effort reste inférieur au temps de cycle que l'on obtenait précédemment avec les asservissements classiques en position.

[0107] La mise en oeuvre de l'invention se traduit également par une variation de la vitesse d'avance des outils, en fonction de la résistance réelle de l'ébauche en cours de roulage.

[0108] De tout cela, il résulte des conséquences induites. La première est l'absence de fluctuation entre l'entr'axe réel et l'entr'axe mesuré, car on a ΔX = f(F)/K, ce qui peut être considéré comme une constante, dans la mesure où l'effort est constant. On observe également un moindre écrouissage du matériau pressé fritté, à réduction de diamètre équivalente, puisque le temps de cycle est plus court.

[0109] Par ailleurs, les fluctuations de vitesse sont suffisamment faibles pour maîtriser convenablement la circularité. En conséquence, il y a moins de dispersion, d'une ébauche à l'autre, dans les pièces obtenues, autrement dit une meilleure reproductibilité du roulage.

[0110] D'autres expériences ont été faites.

[0111] On considère d'abord le roulage d'engrenages, par exemple un engrenage hélicoïdal de 28 dents, avec un module réel m_n = 2, un angle de pression réel α_n = 15°, et un angle d'hélice β = 32° (notation internationale).

[0112] Ces pièces sont difficiles à réaliser en roulage avec asservissement de position. Différents essais ont été effectués par roulage en asservissement d'effort, avec phase terminale de planage sur asservissement de position.

[0113] La Demanderesse a recherché des conditions correspondant à une réduction du diamètre sur le flanc ainsi que du diamètre de pied de dent, pour atteindre les diamètres fixés au plan de définition, à partir d'ébauches préformées de différentes natures et géométries. Il en découle des variations de l'épaisseur de densification.

[0114] En recherchant les limites maximales, la Demanderesse a observé, pour une diminution de diamètre s'élevant à 0,5 mm en pied de dent, une casse prématurée des outils de roulage, après roulage de quelques dizaines de pièces (ce qui est économiquement inacceptable), tandis que de son côté, l'effort de roulage programmé atteignait environ 3500 daN. Cela tient à l'existence de contraintes mécaniques trop élevées sur les dents des outils, d'où une rupture en pied de dents.

[0115] A partir de là, la Demanderesse a observé qu'il existe un effort critique, relatif notamment à l'intégrité des outils. Cet effort critique peut être atteint par modification de l'effort utile nécessaire, que l'on a fixée en l'espèce à une valeur maximum de 2300 daN. A été également effectuée une modification des ébauches pour réduire l'épaisseur de densification, restreinte à 0,3 mm en pied de dent, dans l'exemple. Après ces modifications, des conditions de roulage satisfaisantes ont pu être obtenues.

[0116] Si, avec ces nouveaux paramètres de roulage, on introduit une ébauche trop grande:

• le temps (c'est-à-dire le nombre de révolutions de la pièce ou ébauche) sera augmenté ;
• une sécurité peut stopper la machine si le cycle devient trop long ;
• les outils ne cassent pas.

[0117] D'autre expériences ont été faites pour le roulage de disques, par exemple de diamètre de 35 mm pour une largeur de 10 mm.

[0118] Un roulage classique a été effectué en asservissement de positions, en vue d'obtenir une dimension finale de 34,50 mm. Le résultat a été une casse de pièces, qui ont éclaté en fragments multiples. La cause analysée a été une dispersion de dureté entre ébauches. Il en résulte un effort final variable d'une pièce à l'autre, prenant occasionnellement des valeurs trop grandes qui produisent la casse précitée. Le remède éventuel (connu en asservissement de position) consiste en pareil cas à diminuer la vitesse d'avance. Mais il en résulte un temps de roulage (ou nombre de révolutions de pièces) trop important, qui se traduit par un écrouissage superficiel excessif de l'ébauche ou pièce, et une décohésion de celle-ci.

[0119] En utilisant au contraire l'asservissement d'effort selon la présente invention, on obtient des pièces satisfaisantes. L'effort maximum est limité mais constant. La conséquence est une réduction de diamètre plus rapide au début de roulage, sur une matière non encore écrouie. On peut travailler ensuite sur un nombre de révolutions moyennement moins important, donc avec moins d'écrouissage, globalement.

[0120] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. Ainsi, on peut utiliser des variantes des machines décrites aux figures 1 à 4, notamment:

• deux moteurs respectifs pour entraîner les outils O1 et O2, avec ou sans liaison mécanique entre leurs réducteurs,
• deux moteurs pour entraîner les systèmes vis/écrou BSD1 et BSD2 sur la figure 3, deux vérins pour déplacer les deux chariots F1 et F2 par rapport au bâti B sur les figures 1 et 2,
• adaptations pour des machines à 3 outils ou plus.

[0121] Plus généralement, la commande en effort décrite peut être appliquée au roulage de pièces selon des mises en oeuvre et moyens variables, sur la bases des techniques actuellement employées, ou d 'autres à venir dans le domaine, comme les moteurs linéaires, par exemple. Bien entendu, on peut accompagner cela de différentes techniques pour obtenir l'asservissement en effort. Les grandeurs de mesure ne sont pas nécessairement des efforts: on a vu que l'on peut, notamment partir de pressions, ce qui n'est qu'un exemple non limitatif. Les grandeurs d'action ne sont pas non plus nécessairement des efforts, dès lors que l'on saura les relier à des efforts ou forces, avec la précision requise.

[0122] L'invention couvre également l'élément essentiel que constitue un programme pour piloter une machine à commande numérique, pour la mise en oeuvre du procédé, dans toutes ses variantes décrites.

Revendications

1. Procédé de formage à froid par roulage d'une ébauche en matériau pressé-fritté, dans lequel on approche de l'ébauche au moins un outil de géométrie périphérique pré-déterminé, pour faire rouler ensuite l'outil sur l'ébauche en les sollicitant l'un vers l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend, après une phase (a) d'approche de l'ébauche, une phase de pénétration (b), avec:

(b_n) au moins une phase de roulage sous effort sensiblement constant, jusqu'à une position choisie, cet effort, la position choisie, et le nombre de passages correspondant étant déterminés pour contrôler la densification de surface et les dimensions de la pièce roulée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de pénétration (b) s'effectue au moins partiellement sous asservissement en effort.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la phase (b_n) de roulage sous effort sensiblement constant est précédée de :

(b₁) au moins une phase de montée en effort de roulage, bornée par une valeur maximum de cet effort de roulage.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la montée en effort de la phase (b₁) est également bornée en termes de progression de l'effort dans le temps.

5. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la montée en effort de la phase (b₁) est effectuée selon une loi critique tendant à rapprocher la progression d'une valeur limite admissible, déterminée expérimentalement, compte-tenu des caractéristiques géométriques et mécaniques de l'ébauche et de la pièce finie.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la phase (b) comprend le maintien de l'effort appliqué à l'ébauche sous une valeur limite définie par rapport à un seuil de détérioration de l'ébauche pressée-frittée et/ou des outillages.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la phase (b) comprend le maintien de l'effort appliqué à l'ébauche à une valeur suffisamment voisine de ladite limite, pour éviter un écrouissage excessif en minimisant le temps de roulage.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les phases (a) d'approche et (b) de pénétration sont réitérées après inversion du sens de rotation du ou des outils.

9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre:

(c) une phase de finition dans laquelle on maintient sensiblement constante la position relative ébauche/outil pendant un temps choisi.

10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la périphérie du ou des outils est sensiblement circulaire ou globalement cylindrique.

11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ébauche est pré-formée, en particulier avec des dents.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le ou les outils sont munis de dents.

13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'ébauche est pré-formée en bague, notamment de roulement.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le ou les outils ont une périphérie externe uniforme.

15. Programme pour piloter une machine à commande numérique, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.

Dessins