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Quels sont les avantages d'un arbre cannelé ?

Si vous recherchez l'arbre cannelé adapté à votre machine, il est important de connaître quelques points essentiels. Tout d'abord, quel type de matériau utiliser ? L'acier inoxydable est généralement le choix le plus approprié, grâce à sa faible consommation d'énergie et sa grande résistance à la fatigue. Ensuite, il peut être usiné à l'aide d'une fraiseuse à rainurer ou à profiler. Enfin, il garantit un mouvement fluide. Quels sont donc les avantages d'un arbre cannelé ?
L'acier inoxydable est le meilleur matériau pour les arbres cannelés.

Lors du choix d'un arbre cannelé, il convient de prendre en compte sa dureté, sa qualité et sa finition. L'acier inoxydable offre une résistance supérieure à la corrosion et à l'usure. L'acier au carbone est également un bon matériau pour les arbres cannelés. Sa faible teneur en carbone (environ 1,71 TP3T) lui confère une meilleure malléabilité et contribue à un mouvement fluide. Si le coût de l'acier inoxydable vous rebute, envisagez d'autres options.
Il existe deux principaux types de cannelures : les cannelures parallèles et les cannelures bombées. Les cannelures en développante possèdent des rainures parallèles et permettent un mouvement linéaire et rotatif. Les cannelures hélicoïdales, quant à elles, présentent des dents en développante orientées selon un angle. Ce type de cannelure permet d'obtenir un grand nombre de dents sur l'arbre et minimise la concentration des contraintes au niveau de l'articulation fixe.
Les cannelures larges et régulières sont largement utilisées dans les systèmes hydrauliques, les transmissions et les machines-outils. Elles sont généralement fabriquées en acier au carbone (CR10) et en acier inoxydable (AISI 304). Ce matériau est durable et conforme à la norme ISO 14-B, anciennement DIN 5463-B. Les arbres cannelés sont généralement en acier inoxydable ou en acier C45, bien que de nombreux autres matériaux soient disponibles.
L'acier inoxydable est le matériau idéal pour un arbre cannelé. Ce métal est également très abordable. Dans la plupart des cas, l'acier inoxydable est le meilleur choix pour ces arbres car il offre une résistance à la corrosion optimale. Il existe de nombreux types d'arbres cannelés, chacun étant adapté à une application particulière. Il existe également différents types d'acier inoxydable ; optez donc pour l'acier inoxydable si vous recherchez la meilleure qualité.
Pour ceux qui recherchent des arbres cannelés de haute qualité, les arbres cannelés CZPT offrent de nombreux avantages. Ils permettent de réduire les coûts, d'améliorer la précision de positionnement et de diminuer les frottements. Grâce au revêtement CZPT TFE, les arbres cannelés limitent l'accumulation d'énergie et de chaleur, et prolongent la durée de vie de vos produits. De plus, leur installation est simple : il suffit de les installer.

Ils offrent un faible niveau sonore, une faible usure et une faible résistance à la fatigue.

Les cannelures d'un arbre cannelé se composent de deux parties principales : le congé de pied et le dégagement. Le congé de pied est la partie la plus critique, car la rupture par fatigue y prend naissance et se propage jusqu'au dégagement. Le dégagement est plus sensible à la rupture par fatigue en raison de la forme en développante de sa dent, qui réduit les contraintes sur l'arbre et diminue la surface de contact.
La durée de vie en fatigue des arbres cannelés est déterminée par la mesure de la courbe S-N. Également appelée courbe de Wöhler, elle représente la relation entre l'amplitude de contrainte et le nombre de cycles. Elle dépend du matériau, de la géométrie et du mode de chargement. On peut l'obtenir par un essai physique sur une éprouvette homogène soumise à une charge d'amplitude constante. Pour les pièces en acier faiblement allié, on peut utiliser un acier encore plus faiblement allié pour obtenir des approximations.
Les arbres cannelés offrent un faible niveau sonore, une usure minimale et une grande résistance à la fatigue. Cependant, lors des processus d'assemblage et de fabrication, certains éléments de transmission mécanique doivent être retirés de l'arbre. Pour des raisons fonctionnelles, les arbres doivent conserver un certain mouvement axial relatif. Par conséquent, des cannelures de qualité sont essentielles pour une transmission de couple optimale, un jeu minimal et un faible niveau sonore. Les principaux modes de défaillance des arbres cannelés sont la corrosion de contact, la rupture des dents et la fatigue.
La cannelure du porte-disque extérieur est sensible aux contraintes de traction et à la fatigue. Les exigences élevées des clients en matière de faible niveau sonore, d'usure réduite et de faible résistance à la fatigue font des arbres cannelés un excellent choix. Un accouplement cannelé fracturé a été reçu pour analyse. Il était installé près du sommet d'un arbre de filtre et inséré dans le moteur de la boîte de vitesses. Son historique d'entretien était inconnu. L'accouplement cannelé fracturé présentait une fissure longitudinale s'arrêtant à l'extrémité des dents de la roue cannelée. Ces dernières présentaient également des traces d'usure et de déformation.
Une nouvelle méthode d'accouplement cannelé permet de détecter la propagation des défauts dans les arbres cylindriques creux cannelés. L'accouplement est fabriqué par émission acoustique (EA), la section cannelée étant déroulée sur une plaque métallique d'épaisseur identique à celle de la paroi du cylindre. De plus, le défaut d'alignement de l'accouplement concentre les contraintes sur les dents de la cannelure, ce qui accélère la fatigue par frottement et l'usure.
Un joint cannelé doit être lubrifié après 25 heures de fonctionnement. Une lubrification trop fréquente peut augmenter les coûts de maintenance et entraîner des arrêts de production. De plus, le lubrifiant peut retenir des particules abrasives aux interfaces. Dans certains cas, il peut même provoquer un désalignement, conduisant à une défaillance prématurée. La lubrification d'un accouplement cannelé est donc essentielle au bon fonctionnement de l'arbre.
La conception d'un accouplement cannelé peut être optimisée afin d'améliorer sa résistance à l'usure et sa fiabilité. Les traitements de surface, les charges et la rotation influent sur les propriétés de frottement de cet accouplement. De plus, une méthode par éléments finis a été développée pour prédire l'usure d'un accouplement cannelé flottant. Cette méthode est applicable et constitue une base fiable pour la prédiction de l'usure et de la durée de vie en fatigue d'un tel accouplement.

Elles peuvent être usinées à l'aide d'une machine à mortaiser ou à façonner

Les machines permettent de façonner des arbres cannelés dans de nombreux secteurs industriels. Elles sont utiles dans de nombreuses applications, notamment les boîtes de vitesses, les systèmes de freinage et les essieux. Un arbre rainuré peut être usiné de différentes manières, par exemple par taillage, brochage et rainurage. Outre le façonnage, les cannelures servent également à réduire le diamètre des barres.
Lors de l'utilisation d'une machine à rainurer ou à profiler, la pièce est maintenue contre un socle d'épaisseur uniforme. La machine est équipée d'une colonne porteuse et d'une colonne de butée (Figure 1), chacune étant positionnée perpendiculairement à la surface supérieure du socle. L'axe de la colonne de butée est aligné avec celui de la colonne porteuse. Pendant l'opération de rainurage ou de profilage, l'outil est avancé et retiré jusqu'à l'obtention de l'espace souhaité.
L'un des procédés consiste à usiner des cannelures dans un arbre. Le fraisage à cheval, le façonnage de cannelures et le taillage de cannelures sont deux procédés courants utilisés pour créer des arbres cannelés. Le fraisage à cheval utilise un dispositif d'indexage fixe qui maintient l'arbre immobile, tandis que des fraises rotatives usinent la rainure sur toute la longueur de l'arbre. Plusieurs passes sont nécessaires pour garantir l'uniformité de la cannelure.
Les cannelures sont un type d'engrenage. Les crêtes ou dents de l'arbre d'entraînement s'engrènent avec les rainures de la pièce correspondante. Un arbre cannelé permet la transmission du couple à la pièce correspondante tout en optimisant le transfert de puissance. Les cannelures sont utilisées dans les véhicules lourds, les engins de construction, l'agriculture et les engins de terrassement de grande taille. Elles sont présentes dans pratiquement tous les types de mouvements rotatifs, des essieux aux systèmes de transmission. Elles offrent également une meilleure résistance à la fatigue et une fiabilité accrue.
Les machines à mortaiser ou à profiler peuvent également servir à façonner les arbres cannelés. Les machines à mortaiser sont fréquemment utilisées pour l'usinage des arbres cannelés, car elles permettent une fabrication plus aisée. L'utilisation d'une machine à mortaiser ou à profiler permet d'obtenir des arbres cannelés de différentes dimensions. Il est essentiel de respecter les normes de cannelure afin de garantir une fabrication de pièces de haute qualité.
Une fraiseuse est une autre option pour la production d'arbres cannelés. L'arbre cannelé est positionné entre deux pointes dans un dispositif d'indexage. Deux fraises à rainurer sont montées sur un arbre, entre lesquelles sont insérées une entretoise et des cales. L'ensemble arbre-fraise est ensuite monté sur la broche de la fraiseuse. Un réglage de la broche est nécessaire pour assurer le centrage des fraises sur l'arbre cannelé.
Le processus d'usinage est très différent pour les cannelures internes et externes. Les cannelures externes peuvent être brochées, façonnées, fraisées ou taillées par génération, contrairement aux cannelures internes. Ces machines utilisent des alliages durs, mais elles sont moins performantes pour les cannelures internes. Une machine équipée d'un mécanisme de rainurage est nécessaire pour ces opérations.

Édité par czh le 19 février 2023