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pour: procédé de taille exacte et de rectification des engrenages.
La présente invention a pour objet un procédé de fraisage exact des engrenages cylindriques ou des engre- nages d'angle à denture quelconque, par exemple droite, hélicoïdale ou spirale. L'invention concerne également un dispositif permettant de réaliser ce procédé de taille.
Il existe des en chines à tailler les engrena- ges de toutes sortes, mais la complication de leurs princi- pes est telle que ce sont des machines dispendieuses,lourdes et
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lëii'combrantes.
Le procédé de taille qui fait l'objet de la présente invention consiste à exécuter chaque dent flanc par flanc, à la manière d'un tour à reproduire en faisant
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osciller l'engrenage à tailler autour d'un axe passant constamment par le sommet de l'engrenage d'une part, et par un point situé sur l'axe de symétrie de la section droite de la dent, d'antre part. Le mouvement d'oscillation est effectué soit à la main, soit automatiquement au moyen d'un touchot ou palpeur ayant le profil de la dent et qui est toujours maintenu au contact d'une touche on plan fixe défini par le sommet de l'engrenage et la génératrice verticale inférieure de la fraise ou: plus généralement de l'outil.
La présente invention a également pour objet un dispositif de taille permettant la réalisation de ce procé- dé. Il peut se monter sur les machines à fraiser d'un usage courant, recevoir le diviseur habituellement employé pour la taille d'engrenages cylindriques et il permet la taille et la rectification exacte des engrenages d'angle ou des engrenages cylindriques.
Ce dispositif de taille d'engrenage comprend un bâti ou support oscillant permettant de reproduire par homothétie des profils de denture donnés sur des engrenages d'angle, le travail s'effectuant par fraisage ou rectifica- tion. Le support oscillant porte la pièce à travailler et lui imprime des mouvements correspondant au profil à reproduire lequel est matérialisé par un guide ou touchot fixé sur le support et dont le contour est une ligne homo- thétique du profil de la dent, le rapport d'homothétie étant supérieur à 1.
La pièce, pendant ces oscillations, se déplace devant une fraise ou une meule disposée tangentiel- lement aux génératrices du cône de reproduction,
Ce dispositif de taille peut faire partie d'une machine spécialement construite en vue de ce travail bien
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déterminé, mais il peut également s'adapter sur des machines-outils existantes telles que fraiseuses, rectifieu- ses, par exemple.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien compren- dre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 est une vue perspective d'un support oscillant monté sur une fraiseuse, en vue de reproduire homothétiquement une série de calibres de profils de denture,
La fig. 2 est une vue du dispositif de taille adapté à la taille d'un engrenage conique sur une fraiseuse, ou à sa rectification sur une rectifieuse.
Les fig. 3 et 4 représentent une application du dispositif de .'la taille d'un engrenage à denture spirale conique,
La fig. 5 est une vue schématique du mécanisme de renforcement.
Les fig. 6 et 7 sont des vues de détail repré- sentant des formes de fraises employées pour la taille spirale conique,
La fig. 8 est une vue schématique d'un mode de réalisation du balancement automatique au moyen du mouvement longitudinal automatique de la table de la fraiseuse,
La fig. 9 représente un touchot creux,
Comme on le voit fig. 1, le dispositif de taille est monté sur une fraiseuse pourvue d'une broche horizontale 1 sortant d'une tête quelconque 2; cette fraiseuse possède, en outre, un chariot transversal 3 et un chariot longitudinal 4 qui se déplace le long de sa glissière 25.
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Le montage du bâti ou support oscillant est réalisé au moyen de deux montants cintrés 5 et 6, sur lesquels coulissent, par l'intermédiaire de galets ou billes 7 guidés par des chemins de roulement, des rails ou plaques cintrées 8 et 9. Les plaques 8 et 9 sont concentriques et ont pour centre le point 0, mais leurs rayons peuvent être différents, comme il est indiqué fig, 1. Un plateau 12, coudé en U et constituant le support oscillant propre- ment dit, porte deux manchons 10 et 11 autour desquels il oscille sans jeu; qe support est donc monté à rotule autour du point 0. Ces manchons traversent chacun les plaques cintrées 8 et 9, en leur milieu de préférence. La poignée d'un levier 13 permet, à titre d'exemple, d'effectuer à la main le balancement du plateau 12.
La broche 1 est manie, en bout, d'une fraise 26, dont une face coupante est plane. Sur la tête fixe 8 de la fraiseuse, on rapporte une pièce ou fût 27 terminée par une douille 28. Dans celle-ci coulisse une tige 29 pourvue d'une taie 30 recevant deux touches plates 31 et 32. Le fût 28 et la tige 29 sont percés d'un trou dans lequel on introduit une goupille 33, pour maintenir en position inférieure soit la touche 31, soit la touche 32. Les faces a b c et d e f des touches 32 et 31 sont dans un marne plan vertical et l'on règle l'ensemble pour que ce plan contienne l'axe x y passant par le point 0, ( sommet d'en- grenage) et le plan de coupe de la fraise ou plus généra- lement la génératrice verticale inférieure 26a de la fraise ou de l'outil.
Un ressort 23, travaillant,soit en tension, soit en compression, est réglé de manière à se trouver en position nettre quand l'axe 10,11 du support oscillant, se trouve
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dans le plan de la touche, lequel passe par 0; à ce moment, les repères g et h sont en face l'un de l'autre. Le ressort 23 est fixé d'une part, sur un bras 24 ou un bras 24' ( fig. 2) solidaire du montant 5 et, d'autre part, sur la plaque cintrée 8 qu'il tire ou repousse de manière à faire tourner le bâti ou support 12 autour du centre 0 dans un sens ou dans l'autre.
Sur le berceau oscillant 12 est prévu un support 21 maintenant le palpeur ou touchot 20 ayant un profil conve- nable. En tirant sur le support ou berceau 12 pour tendre le ressort 33,, il est possible, en laissant agir le ressort 23, puis simultanément en faisant osciller d'une quantité convenable le support ou berceau 12 au moyen de la poignée 13, d'amener au contact successivement tous les points d'un des flancs p k q du profil ou courbe gabarit du touchot 20 avec la touche 31.
Si l'on considère une surface conique de sommet 0 et ayant pour directrice le flanc considéré de la courbe gabarit, un point de contact quelconque k guidera le frai- sage de la génératrice ok, par déplacement de la table 4 de la fraiseuse, parallèlement au plan de la touche 31 en admettant que l'on immobilise le mouvement d'oscillation autour de l'axe 10,11.
En exerçant sur le support 12 et à une cadence fonction de l'avancement du chariot, un mouvement d'oscil- lation d'amplitude déterminée, la fraise engendre et découpe dans la pièce à travailler 34, une surface conique de sommet 0 et ayant pour directrice le flanc de la courbe gabarit du touchot 20.
Une disposition particulièrement favorable est
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celle pour laquelle les bords a b et e f des touches 32 et 31 sont amenés successivement dans le plan horizontal tangent à la partie inférieure de la fraise par rotation de 180 de l'arbre 29. Pour cela il faut que l'axe 11-0-10 du bâti rencontre l'axe de symétrie m n du touchot 20 au milieu m de sa base, La courbe p k q étant quelconque mais convexe, le rayon de base mq sera différent de m p et de m k, L'oscillation du berceau ou support 12 s'effec- tuera donc autour du centre 0 ( centre du montage à rotule), les différences entre les rayons m q, mk, mp projetées horizontalement correspondant à des rotations proportionnelles des plaques 8 et 9 autour de xy sur les montants 5 et 6 tandis que le repère g s'écarte plus ou moins de h,
La fig,
1 montre bien comment un touchot 20 peut servir à reproduire par homothétie le profil d'une dent d'engrenage, La pièce à travailler 34 est serrée entre deux équerres 12a et 12b boulonnées sur le support oscillant de part et d'autre du plan xy m, Le profil p q étant obtenu, il suffira,pour obtenir le symétrique rs, d'opérer comme suit:
On baisse toute la table 3-4 de la fraiseuse, on enlève la goupille 33 de manière à amener la touche 32 à la partie inférieure en tournant l'axe 29 d'un demi- tour, puis on remet la goupille 33.
Ensuite on comprime le ressort 23 en agissant sur le support 12 afin d'appli- quer le profil ±..!! du gabarit sur la face a b c de la touche 32 quand on remonte la table 3,4 de la fraiseuse et en amenant le plan ihférieur du gabarit à être tangent à la base de la fraise,
Le rapport d'homothétie entre un profil
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Om' quelconque de centre ml et le profil de centre m est Om/Om, ce qui est la caractéristique d'une dent d'engrenage conique,
La fig. 2 montre schématiquement l'application de ce principe au fraisage exact d'un engrenage conique.
Par un calage 18 et 19 des poupées diviseur 17 et de centrage 21, l'axe de l'engrenage est incliné sur l'axe d'oscillation 10-11 du support 12 d'un angle égal au demi-angle au sommet du cône des fonds de dents, On fraisera alors, en combinant le mouvement d'oscillation avec le mouvement longitudinal automatique de la table de fraiseuse, d'abord tous les flancs situés d'un côté de la dent, puis tous les flancs situés de l'autre coté,
Si, à la place de la fraise, ou parallèlement à elle,, on dispose une meule de rectification tournant à vitesse plus grande, on pourra rectifier les dents trempées de l'engrenage, par le môme procédé.
Dans la description ci-dessus, on a exposé le travail de reproduction basé sur un touchot plein, les touches s'appliquant tantôt d'un côté du touchot, tantôt de l'autre, Le principe de reproduction serait le même en choisissant un touchot creux à deux profils disposés de part et d'autre de l'axe du touchot comme l'indique la figure 9.
Cette variante nécessite un décalage du sommet égal à l'épaisseur de la fraise et les deux touches forment alors un parallélépipède ayant l'épaisseur de la fraise,
Les figures 3 et 4 indiquent l'application de ce dispositif de taille, en vue du cas général du fraisage exact des engrenages à denture spirale conique, les fig, 1 et 2 qui ont servi à faire comprendre progressi-
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vement l'invention, ne sont que des cas particuliers du. problème général de la taille des engrenages d'angle.
On sait que la taille hélicoïdale des engrenages cylindriques est obtenue en combinant le mouvement longitudi- nal de la table de la fraiseuse avec la rotation convenable d'un plateau diviseur solidaire de l'engrenage à tailler, le rapport entre les vitesses de la table et du diviseur étant constant, Cette taille est possible parce que l'inclinaison de la fraise qui est tangente à l'hélice est constante,
La taille en spirale conique doit engendrer une courbe sensiblement analogue à une hélice, C'est une droite qui s'enroule sur un cône et comme les rayons diminuent à mesure de l'avancement, il faut, pour que la fraise conserve son inclinaison constante,
que la progression décroissante des diamètres implique une progression décroissante proportion- nelle des avances de la table puisque la fraise travaille à la périphérie de l'engrenage.
Les figures 3 et 4 donnent, à titre d'exemple, une solution d'adaptation de ce principe au dispositif de taille des fig, 1 et 2, afin de fraiser et de rectifier exactement les engrenages à denture spirale conique sur une fraiseuse du type dit universel, soit de tête, soit de plateau.
Les deux montants cintrés 5 et 6 forment une seule et même carcasse avec an plateau 37 rapporté ( ne faisant pas partie de la fraiseuse) et,sur le plateau 4 de la fraiseuse, on boulonne dans une rainure habituelle, une clavette 38. Tout le bâti 37-5-6 peut alors glisser longitudinalement sur la table 4.
Sur lachariot 3 de la fraiseuse, on fixe une potence 39. A l'extrémité de celle-ci est prévu un axe d'arti-
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cotation 40 et à la partie supérieure de ladite potence est disposé un bras coudé 41 porteur d'une cheville ou doigt 42.
Un levier à rainure en T 43 sert de glissière à un coulis- seau 44 et est animé d'un mouvement angulaire autour de l'axe 40, grâce à un téton 45 fixé à sa partie inférieure.
Le débattement transversal du levier 43 est rendu possible dans le chariot 4 grâce à une boutonnière 46 fraisée dans la règle 38.
Le coulisseau 44 reçoit à sa partie supérieure une plaque 47 dans laquelle est taillée une rainure 48 de forme légèrement arquée. Cette plaque se change à chaque type de pignon à tailler et ses dimensions sont fonction des caractéristiques de la spirale développée à obtenir.
Les mouvements différentiels relatifs de la carcasse 37, par rapport à ceux de la table 4 sont obtenus en établissant une liaison entre le mouvement angulaire variable du coulisseau 44 ( autour de l'axe 40 quand la table 4 pousse le bouton 45) et le mouvement de la carcasse 37, au moyen d'une bielle 49 par exemple. L'axe 50 relie la bielle au coulisseau 44 et l'axe 51 relie la bielle à la carcasse 37 par la chape 52.
Si l'on veut obtenir à la carcasse un mouvement uniformément retardé en fonction du mouvement de même sens et uniforme de la table 4, par exemple à mesure que l'on avance dans la direction f, et afin de tailler un pignon en spirale, on calcule comme suit la came 48 :
Soient a'b' et c'd' les diamètres extérieurs moyen et petit de l'engrenage, lotir différence est e'= a'b'- c'd'.
Quand on passe du diamètre moyen a'b' au petit diamètre c'd'. on parcourt un espace g aussi bien en face de la fraise qu'en face de la came. pour conserver la
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même proportion de vitesses relatives entre la vitesse
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de rotation du diviseur et la vitesse d'avancement de la U.40 albi table il suffit que - = ##### d'où l'on tire u.40 x â u.40-h albl-e h= . atbt
La forme en arc a pour but de compenser le mouve- ment déformateur dû à la bielle 49 qui, par son inclinaison variable, altère les lois de proportionnalités désirées;
Pour permettre le mouvement de rotation du diviseur 53 et afin que l'inclinaison de la pièce à travail- ler soit possible, la disposition suivante est citée, à titre d'exemple.
En bout de la vis d'entratnement longitudinal du chariot 54, est montée une roue dentée 55 attaquant un train d'engrenages 56,57,58 par exemple, dans un rapport tel que, combiné avec la démultiplication du diviseur, on obtienne pour l'engrenage à tailler.la rotation relative voulue pour le fraisage hélicoïdal considéra à la base moyenne du tronc de cône primitif. Un arbre à double cardan et extensible 59 permet le mouvement, malgré les oscillations du support.
Il arrive fréquemment qu'avec un profil assez gros, on veuille reproduire par homothétie un profil très petit parce que voisin du sommet de l'engrenage. Si l'on veut que les couples de déformation dus aux réactions de la touche et de la fraise en travail, soient sans effet, il est nécessaire d'adapter le mécanisme de renforcement suivant:
Les plaques cintrées 8 et 9 sont pourvues chacune d'une chape 60 et 61 et les montants 5.et 6 sont liés à une traverse 62 par deux bras 63 et 64. Un parallélogramme
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est constitué par un levier 65 articulé autour d'un axe 66, deux bielles 67 et 68 et le quatrième côté qui est la ligne d'axe des manchons 10 et 11. La ligne imaginaire 66-0 fixe, assure la fixité en position du centre 0 dans les diverses positions de déclinaison de la machine.
Les fraises peuvent être remplacées par des meules tournant à plus vive allure et la machine peut alors rectifier les engrenages qu'elle a taillés.
Les fraises peuvent affecter divers profils, pourvu que les touches correspondantes aient les profils homothéti- ques, On peut ainsi reproduire les dents d'engrenage à flancs courbes avec une précision pratique suffisante,
La théorie des fraises planes est exacte, quel que soit le rapport entre l'oscillation et l'avance. Pratiquement, une fraise plane laisse des traces à l'entrée de la denture, car saréaction transversale est moins forte que sa réaction longitudinale. On obtient un meilleur résultat avec une fraise très légèrement conique, qui ne laisse, pour la finition, que juste l'arête parallèle au plan de la touche et contenant le sommet du cône. Cette observation s'étend aux cas de taillage des pignons à denture courbes convexes on concaves.
Dans le premier cas des flancs de dentures conve- xes, la disposition de la tête de la fraiseuse universelle sera comme représenté sur la fig. 2, avec une fraise en assiette travaillant par son arête intérieure 69 ( fig. 6).
Dans le deuxième cas, des flancs de dents concaves, la môme fraise ou une fraise plate travaillera par son arête extérieu- re 70 ( fig, 7); dans les deux cas,l'arête 69 ou 70 devra âtre verticale, c'est-à-dire disposée dans le plan de la touche 31,32.
Le mouvement d'oscillation peut 'être rendu automa- tique, en le combinant avec le mouvement longitudinal de la
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table.. lui-même automatique.
La disposition qui va suivre, citée à titre d'exemple, présente l'avantage de s'adapter au plateau longitudinal de la fraiseuse et de ne pas fatiguer la vis du chariot du fait que,dans le mouvement d'oscillation sur l'un ou l'autre flanc, elle donne lieu. à tout instant à des réactions sensiblement égales.
La carcasse ou bâti 37 porte un bras 71 à l'extrémité duquel oscille autour d'un axe 72, un fléau 73 muni de deux bielles articulées 74 et 75.
Le chariot 4 est pourvu d'un autre bras 76 dans lequel tourillonnent deux arbres 77 et 78.
L'extrémité de la vis commandant le mouvement en du chariot reçoit un grand engrenage 79, qui/attaque un plus petit 80 monté sur l'arbre 77. Cet engrenage 80 porte un bouton-manivelle sur lequel est articulée l'extrémité de la bielle 74.
Sur l'arbre 78 sont montés un secteur 82 à deux trous 64 et 85 et un levier 83. L'extrémité de la bielle 75 est articulée dans l'un ou l'autre des trous 84 et 85.
Une bielle horizontale 86 est terminée par deux boules 87 et 88 dont l'une s'articule à rotule en bout du levier 83 et l'autre dans une chape 89 boulonnée en bas du support ou berceau 12.
Lorsque l'on veut obtenir l'oscillation du support sur un flanc du c6té f de la verticale, on mettra la cheville dans le trou 84.
Lorsque l'on voudra obtenir l'oscillation sur l'autre flano, on mettra la cheville dans le trou 85 et le support s'inclinera de l'autre côté de la verticale,
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Les rotules 87 et 88 ont pour but d'assurer le motive- ment d'oscillation malgré des déclinaisons du support ou berceau 12 roulant sur ses rails 8 et 9,
Il va de soi que des modifications peuvent être appor- tées au procédé qui vient d'être décrit, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1 procédé de fraisage exact des engrenages et plus particulièrement des engrenages coniques, lequel procédé consiste à reproduire chaque dent, flanc par flanc, à la manière des machines à reproduire, en faisant avancer la table de la machine et osciller l'engrenage'à tailler autour d'un axe passant constamment par le sommet de l'engrenage d'une part et par un point situé sur l'axe de symétrie de la section droite de la dent d'autre part, la pièce à travailler étant guidée dans son mouvement d'oscil lation par unouchot dont le contour est une directrice du profil de la dent à obtenir et qui vient toujours en contact avec un plan fixe passant par le sommet de l'engre- nage et la génératrice inférieure de la fraise ou de l'outil,
2 procédé comme spécifié en 1 , caractérisé en ce que l'axe autour duquel oscille l'engrenage passe par le sommet dudit engrenage et par le point d'intersection de l'axe de symétrie de la section droite d'une dent avec le cône de fonds de dents.
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