(1) L'ébauche est le processus de transformation d'une pièce brute en un produit semi-fini. Afin de réduire les coûts et d'améliorer l'efficacité d'usinage, l'usinage est réalisé sur une aléseuse à colonne Skoda W200H (modèle tchèque) à affichage numérique, équipée d'une tête de fraisage de 200 mm de diamètre, d'une fraise à trois faces de 315 mm de diamètre et d'une tête de fraisage de 25 mm de diamètre. Dans un premier temps, la tête de fraisage de 200 mm est utilisée pour usiner les six faces de la crémaillère, en laissant une surépaisseur de 10 mm de chaque côté. Ensuite, une fraise à trois faces de 315 mm de diamètre, montée sur une tête à angle universel, est utilisée pour réaliser des rainures droites le long du profil des dents. La pièce est ensuite placée sur le côté, et la tête de fraisage de 25 mm est utilisée pour usiner les profils des dents des deux côtés, en suivant les lignes de pliage, en laissant une surépaisseur de 10 mm de chaque côté. L'étape suivante peut alors être effectuée. Cela permet d'éliminer rapidement la majeure partie de la surépaisseur d'usinage, ce qui est près de 3 fois plus efficace que l'utilisation d'une tête de coupe de φ25 mm seule pour le fraisage d'ébauche des rainures des dents.
(2) Après le traitement thermique de la première crémaillère semi-finie, celle-ci a été réinsérée sur la fraiseuse à portique CNC de 3 m × 8 m pour la semi-finition. La pièce a été placée à plat sur la table de travail et fixée par deux brides pour l'usinage. Lors de l'alignement, une déformation concave de 3 à 5 mm a été constatée sur chaque crémaillère, du côté des dents. Cette déformation était principalement due à l'important enlèvement de matière sur le profil des dents lors de l'ébauche. Après avoir réparti uniformément la surépaisseur d'usinage, le contour extérieur et le profil des dents ont été semi-finis, avec une surépaisseur de 5 mm sur chaque surface, avant de passer à l'étape suivante : le vieillissement artificiel.
(3) Après le vieillissement artificiel de la deuxième ébauche, les contraintes résiduelles internes sont totalement relâchées. Cette étape comprend principalement le profilage des dents, le contournage de la surface et l'usinage de chaque alésage. Sur une fraiseuse à portique CNC, selon la méthode de bridage illustrée à la figure 2, le profil des dents est usiné en 2 à 3 passes à l'aide d'une fraise à angle droit de 250 mm de diamètre montée sur une tête d'angle universelle, avec une surépaisseur de 1 mm de chaque côté. La pièce est ensuite pivotée de 180° et sa face inférieure est usinée avec une surépaisseur de 1 mm. Elle est ensuite transférée à l'étape suivante pour un vieillissement naturel de 5 jours. L'usinage des ébauches peut être réalisé par groupes sur la même machine-outil, ce qui permet de raccourcir le cycle de production global.
(4) Méthode de contrôle de la finition : Ce procédé utilise le même équipement et la même méthode d’usinage que le précédent, la différence résidant dans le contrôle de la précision d’usinage de l’engrenage. Tout d’abord, la pièce est fixée, sa face inférieure orientée vers la broche de la machine-outil. Des cales d’épaisseur identique sont placées en dessous, puis, après alignement, la pièce est serrée délicatement. La face inférieure est usinée avec une surépaisseur de 0,3 mm, puis la pièce est pivotée de 180° et placée sur les cales d’épaisseur identique pour usiner la dent. L’extrémité de la dent est usinée en premier lieu aux dimensions indiquées sur le dessin. Les exigences de précision concernant l’épaisseur et le pas de la dent étant très élevées, une barre de mesure est utilisée pendant l’usinage pour contrôler la précision de la forme de la dent. Lors du choix du diamètre de la barre de mesure, le point de contact entre le cercle extérieur de la barre et le profil de la dent doit se situer sur le repère ou à proximité. Généralement, le diamètre de la barre de mesure est choisi selon la formule D = (1,68 ; 1,72) m, où m représente le module de la face d’extrémité (mm). Après calcul et arrondi, une barre de mesure de φ (80 ± 0,01) mm est utilisée. La méthode de contrôle spécifique consiste à tracer la distance h entre le point le plus haut de la barre de mesure et l'extrémité de la dent, conformément aux dimensions requises sur le dessin (voir figure 3). Lors de l'usinage, la surface chanfreinée d'un côté de chaque dent est d'abord usinée selon les spécifications du dessin. Ensuite, une barre de référence est placée dans le creux de la première dent et la distance réelle h′ entre cette barre et l'extrémité de la dent est mesurée à l'aide d'un comparateur. La différence entre h′ et h est Δh. La surépaisseur d'usinage A le long de la crémaillère est alors calculée à l'aide de la formule A = 2Δh tan 25°. Après l'usinage de la première dent, le chariot de la machine-outil se déplace de 152,4 mm le long de la crémaillère pour usiner la deuxième dent. Chaque dent et sa dimension longitudinale sont usinées séquentiellement. La surface de la dent est usinée en trois passes. Ensuite, une fraise hémisphérique R15 est utilisée pour nettoyer le fond de la dent. Une fois le profil de la dent usiné, la pièce est retournée afin d'enlever les surépaisseurs et les largeurs, puis passe à l'étape d'assemblage suivante.