<Desc/Clms Page number 1>
" perfectionnements apportés à la taille des dents d'engrenages ".
Cette Invention concerne la taille des dents des pignons d'engrenages droits et coniques et particulièrement la taille des dents courbes de ces pignons d'engre- nages. Le but de l'invention est de faciliter les opérations de taille et d'assurer aux dents une fois taillées un haut degré de précision ou exactitude.
<Desc/Clms Page number 2>
Il existe déjà des procédés et des machines pour la production des dents courbes des pignons d'engrenages droits et coniques, dans lesquels les flancs des dents sont engendrés en faisant rouler l'ébauche de pignon d'engrenage sur une couronne imaginaire ( s'il s'agit de pignons d'engrenages coniques ) ou sur une crémaillère ( s'il s'agit de pignons d'engrenages droits ). Les fraises tailleuses tournent par rapport à l'axe de l'outil qui est perpendiculaire aux plans primitifs des roues génératrices de base et leurs tranchants sont trapézoïdaux.
Lorsqu'il est appliqué à la production de dents droites ( c'est-à-dire quand les trajets des fraises sont des lignes droites ) le susdit système trapézoïdal est correct, mais quand les trajets des fraises sont circulaires en vue de produire des dents courbes, le système trapézoïdal n'est pas correct c'est-à-dire que les profils engendrés ne sont pas des développantes; ce ne sont pas non plus des profils convenant à la taille de pignons d'engrenages appareillés. En fait, les tranchants trapézoïdaux des fraises façonnent en tournant des surfaces coniques qui sont les flanos des dents génératrices de la roue en forme de couronne.
En intersectionnant ces surfaces coniques au moyen de surfaces cylindriques concentriques à l'axe de la roue en forme de oouronne, les sections au lieu d'être des hélices cylindriques ( ayant toutes comme inclinaison l'angle de pression des développantes à engendrer comme cela doit être pour produire des profils de développantes ) sont des courbes complètement différentes de l'hélice, avec des caractéristiques de courbes sinusoïdales différant dans n'importe quelle section, de telle sorte que les profils engendrés dans les ébauches ne sont pas conjugués entre eux, comme ils devraient l'être pour chaque paire d'engrenages appareillés.
<Desc/Clms Page number 3>
En vue de produire des profils de développantes absolument corrects pour engrenages appareillés au moyen de fraises à trajets circulaires, on a imaginé - et ceci est à la base de l'invention - un autre système pour engendrer les flancs des dents grâoe à une application nouvelle du principe géométrique consistant à décrire une courbe quelconque par des positions successives de points,
L'invention comprend un système générateur destiné à tailler des pignons d'engrenages coniques et droits à dents courbes grâce à un mouvement de roulement entre les surfaces de base des ébauches des pignons et le plan formé par les extrémités rotatives des fraises, celles-ci possédant des tranchants parallèles à leur axe.
Dans ce système, les ébauohes des pignons et la tête de fraisage tournent continuellement pendant la taille dans une certaine relation de temps, de telle sorte que pour une révolution des ébauches, la tête de.fraisage accomplit sensiblement autant de révolutions qu' il y a de dents à tailler. Cette tête de fraisage contient deux fraises fixées rigidement pour finir les deux flancs des dents, les fraises étant disposées selon une certaine distance angulaire qui dépend de la largeur de l'entre-dent mesurée à la naissance entre ces flancs.
Le système générateur défini ci-dessus sera appelé ciaprès un " système générateur parallèle " par opposition au système trapézoïdal connu.
L'invention comprend également les systèmes générateurs parallèles perfectionnés qui seront décrits ci-après.
En outre, l'invention englobe les engrenages fabriqués au moyen d'un mécanisme dans lequel sont incorporés les systèmes générateurs perfectionnés ici décrits.
Dans les dessins annexés :
La figure 1 est une vue schématique montrant la forma-
<Desc/Clms Page number 4>
/ tion de courbes de développantes par un point fixe.
Les figures 2 à 6 montrent différents stades de cette formation.
La figure 7 est une coupe d'un pignon d'engrenage co- nique par un plan passant par son axe.
La figure 8 est le développement dans un plan d'une surface sphérique dans laquelle se trouvent des développantes sphériques.
La figure 9 est une partie d'un plan limitée par des lignes droites parallèles, dans lequel se trouvent des files de dents courbes longitudinalement.
La figure 10 est une vue de côté du plan susdit qui est tangent au cercle de base d'un pignon d'engrenage.
La figure 11 est une partie d'un plan limitée par des arcs de cercles concentriques, dans lequel se trouvent des files de dents courbes longitudinalement.
Les figures 12 et 13 montrent la formation des flancs des dents par des fraises.
La figure 14 est une section de dents montrant la po- sition correspondante de la fraise.
La figure 15 est une coupe d'une tête de fraisage.
La figure 16 est une élévation de face d'une tête de fraisage.
La figure 17 montre les positions relatives de l'ébau- che d'un pignon droit et d'une tête de fraisage.
La figure 18 montre les positions relatives d'une ébau- che de pignon conique et de la tête de fraisage.
La figure 19 montre une coupe de denture ainsi que la fraise qui sert à creuser les entre-dents.
PRINCIPES GENERAUX.
Il est bien connu mathématiquement que si le cercle C ( voir la figure 1 ) roule sur la ligne droite ¯% qui est
<Desc/Clms Page number 5>
tangente à ce cercle, n'importe quel point fixe P situé sur la ligne déorit les courbes PA et PB à double développante dans le plan qui est relié rigidement avec le cercle de rou- lement C c'est-à-dire dans le plan de la couronne délimitée par les cercles C et ± . Les figures 2 à 6 mettent en éviden- ce cinq stades différents de la formation des susdites cour- bes à double développante par le point fixe P.
Dans ces fi- gures, le centre 0 qui se déplace est représenté dans diffé- rentes positions par rapport au point fixe P et, bien enten- du, en même temps le cercle C tourne par rapport au centre 0 droite selon la loi qui régit le roulement du cercle C sur la ligne / q qui est tangente à ce cercle.
Lorsqu'on applique le principe sus-rappelé à des pignons droits, on doit considérer le cercle C comme constituant une section quelconque du cylindre de base des ébauches avec un plan perpendiculaire à l'axe de l'ébauche, et le cercle la coupe du cylindre externe dans le même plan.
Lorsqu'on applique ce même principe à des pignons ooni- ques autrement dit à des pignons d'angle, on doit considérer le cercle C ( voir les figures 7 et 8 ) comme constituant l' une quelconque des sections du oône de base OMN avec une sur- face sphérique ayant le rayon r avec le sommet 0 de l'ébauche du pignon conique, et le cercle g la coupe avec la susdite surface sphérique du cône externe ON1M1. La ligne q est le susdite cercle qui est la section de la sphère/avec le plan tangent à la génératrice OM du cône de base. Les doubles développan- tes PA et PB décrites par le point fixe P situé sur la ligne q sont nommés des développantes sphériques.
En d'autres termes, pendant la rotation de l'axe OX de l'ébauche de pignon oonique autour de ltaxe OY, le cône de base OMN tourne sur le plan correspondant en forme de couronne qui est normal à l'axe OY, et n'importe quel point fixe P qui
<Desc/Clms Page number 6>
se trouve dans ce plan décrit les développantes sphériques lui appartenant.
Comme indiqué ci-dessus, tout point fixe qui se trouve dans les plans sur lesquels roulent les surfaces de base des ébauches a la propriété de décrire les susdites développantes.
Il en résulte que tous les points formant une ligne courbe fixe située dans les plans susdits,peuvent être employés pour former les surfaces continues auxquelles donnent naissance les développantes décrites par tous les points des lignes fixes susdites se trouvant dans les dits plans.
En étendant davantage l'application du principe sus-indiqué, il est possible pour les buts pratiques d'utiliser différentes lignes courbes fixes se trouvant dans les plans susdits, ainsi qu'il sera expliqué ci-après.
Les figures 9 et 10 montrent l'application de ces principes à la taille des pignons d'engrenages droits : -
Dans la figure 9, P désigne une partie d'un plan sur lequel roulent les cylindres de base des ébauches de pignons droits. On suppose que les lignes courbes AB et ED situées dans ce plan sont fixes. SR sont leurs points obtenus par n' importe quelle coupe faite par un plan X - X perpendiculairement au plan P.
Dans la figure 10, C désigne le cercle de base ou oercle primitif d'une ébauche de pignon à la hauteur de la coupe susdite, et ± son cercle externe. Les points SR situés dans le plan P représentent les origines ou naissances des deux courbes à double développante ST - SV1 et RT1 - RV.
Parmi ces quatre courbes théoriquement tracées, seules les courbes ST et RV doivent être employées pour conformer les flancs des dents.
La figure 11 concerne les pignons d'engrenage ooniques.
P désigne la couronne plane sur laquelle roulent les cônes
<Desc/Clms Page number 7>
de base des ébauches de pignons coniques. On suppose ici que les lignes courbes AB et ED sont des lignes fixes situées dans ce plan et que SR sont leurs points obtenus par n'importe quelle coupe.faites à travers la surface sphérique oonoentrique au centre 0.
La figure 10 doit être considérée oomme étant le développement en plan de la susdite surface sphérique dans laquelle se trouvent les développantes. Pour des pignons coniques, de même que dans le cas de pignons droits, seules les courbes ST et RV doivent être employées pour conformer les flancs des dents. Les lignes courbes AB et ED seront appelées ci-après " formes à la naissance des dents " pour les distinguer de la forme Il concave " AB et de la forme Il convexe " ED.
La distance entre elles est la largeur d'entre-dent ou espacement des naissances de deux dents adjacentes. S'il s'agit de pignons coniques, cette largeur d'entre-dent a des valeurs différentes depuis AE jusqu'à BD ( voir la figure 11 ) mais la largeur ED sera appelée ci-après Il la plus petite largeur d'entre-dent mesurée à la naissance des dents ".
FORMATION DES FLANCS DES DENTS.
Les formes primitives AB et ED ( voir les figures 9 et 11 ) sont produites par les trajets des extrémités de fraises rotatives, comme le montrent ces figures, dans lesquelles la forme concave est produite par la fraise Ul et la forme convexe par une autre fraise U2. La disposition des fraises dans le porte-fraises sera expliquée ci-après. Les tranchants de ces fraises rotatives qui façonnent les flanos des dents ( qui seront appelés ci-après Il les tranchants finisseurs") sont parallèles à l'axe de l'outil puisque tous les points des tranchants finisseurs doivent se trouver à la même distance de cet axe.
Des considérations ou exigences pratiques peuvent obliger
<Desc/Clms Page number 8>
parfois à incliner légèrement les tranchants finisseurs par rapport à l'axe de l'outil en s'éloignant de la courbure des courbes de développantes produites.
Les figures 12 à 14 montrent la conformation pratique des flancs des dents dans n'importe quelle coupe comme la coupe X - X des figures 9 et 11. Pour plus de simplicité, on a supposé ici que le mouvement de roulement des ébauches est composé par une rotation de celle-ci selon la flèche I ( Figures 12 et 13 ) et un déplacement des fraises Ul , U2 selon la fraise II. Bien entendu, la vitesse du mouvement des fraises doit être la même que la vitesse périphérique sur le cercle primitif C.
Quand la fraise U2 ( voir la figure 12 ) se trouve à sa position gauche extrême dans la figure, le tranchant fi- nisseur ( parallèle à l'axe de la fraise qui n'est pas repré- senté ) commence à former le flanc RV de la dent qui est fi- nie quand les deux flancs des dents susdits et la fraise U2 arrivent à la position médiane dans la figure.
La figure 13 montre la formation du flanc de dent oppo- sé ST par une autre fraise Il ( dont le tranchant finisseur est également parallèle à l'axe de la fraise ), cette forma- tion débutant lorsque la dent ainsi que la fraise se trouvent dans la position médiane dans la figure et se terminant quand elles arrivent à la position droite extrême dans cette figure.
La figure 14 montre les flancs complètement engendrés par le susdit système c'est-à-dire que des flancs tels que TS sont achevés tout d'abord à partir du point externe T jusqu' au point interne S formant la naissance de la dent, après quoi les flancs tels que RV sont achevés à partir du point interne R jusqu'au point externe V.
FRAISES.
Dans la figure 14, le tranchant finisseur SM de n'importe
<Desc/Clms Page number 9>
quelle fraise U est parallèle à l'axe Z - Z de la fraise.
Le tranchant HK opposé au susdit tranohant finisseur est in- oliné par rapport à cet axe, et la largeur SI-1 mesurée au bout de la fraise doit être inférieure à la largeur d'entre- dents SR mesurée à la naissance des deux dents adjacentes.
S'il s'agit d'un pignon oonique, la largeur des fraises doit être inférieure au plus petit entre-dent de deux dents adja- oentes de l'ébauche de pignon.
Il est également prévu que le tranchant HK opposé au tranchant finisseur SM peut aussi être parallèle à l'axe de la fraise. Celle-ci a donc une section rectangulaire.
Il est prévu en outre que, quand les entre-dents doi- vent être creusés vers l'intérieur, les extrémités des frai- ses seront prolongées au delà du plan qui est tangent aux surfaces de base des ébauches de pignon à tailler.
Selon cette caractéristique, la forme des fraises qui, suivant les données précédentes seraient MSHK, sera MS1H1K, donnant ainsi naissance au prolongement SS1H1H qui s'étend au delà de la ligne droite - qui est tangente au cercle primitif C ( voir la figure 19 ).
Comme les ébauches des pignons tournent continuellement, les porte-fraises sont évidemment contraints de faire pendant une révolution de l'ébauche le même nombre de révolutions qu' est il y a de dents à tailler. Ce rapport/correct s'il n'y a pas de mouvement de roulement entre les ébauches et les fraises.
Si, par contre, il y a un mouvement de roulement, on doit modifier très légèrement le susdit rapport au moyen dtun en- grenage différentiel, de manière à compenser le changement de position relatif des deux axes.
La formation des flancs des dents progresse consécutive- ment de la même manière pour toutes les dents.
Il y a deux fraises finisseuses F1, F2 comme le
<Desc/Clms Page number 10>
, montrent les figures 15 et 16. F1 est la fraise finisseuse externe qui attaque les flancs concaves, et F la fraise finisseuse interne qui attaque les flancs convexes. Si les flancs concaves et convexes de dents appareillées doivent venir en contact dans toute leur longueur, il faut régler le tranchant externe d'une des fraises pour qu'elle se trou- ve à la même distance de l'axe de la fraise que le tranchant finisseur interne de l'autre, comme dans la figure 15 dans laquelle r désigne la susdite distance. Etant donné que ces tranchants finisseurs ont le même rayon, la largeur d'entre- dent à la naissance des contours des dents est obtenue en disposant les fraises finisseuses sus-indiquées suivant l' angle & ( voir la figure 16).
Cet angle dépend de l'angle d'entre-dent.13 ( voir la figure 14 ) qu'on peut calculer aisément et aussi du nombre N des dents à tailler.
On a e = ss N.
Il doit être entendu que, pour des pignons coniques, l'angle .13 doit être calculé selon le cercle primitif le plus petit.
Il est prévu, en vue de faire face aux exigences pra- tiques, que le tranchant finisseur externe d'une des fraises est réglé selon un rayon différent du rayon du tranchant fi- nisseur interne de l'autre fraise. Mais, dans ce cas, si on désigne par s la différence sus-indiquée, l'angle entre les deux fraises finisseuses doit être défini par la formule :
EMI10.1
E - ( .r - s. ) ----------- r dans laquelle r est le rayon du cercle primitif. Pour des pignons coniques, r est le rayon du cercle primitif le plus petit.
D'autres fraises auxiliaires Rl , R2 servant au dégrossissage ( voir la figure 16 ) sont prévues, de manière
<Desc/Clms Page number 11>
à enlever le métal qui se trouve entre les flancs adjacents.
Ces fraises ont la même forme que les fraises finisseuses et sont disposées à ltintérieur de l'angle formé par ces fraises finisseuses. Bien entendu, les rayons des tranchants dêgrossisseurs doivent être différents des rayons des tranchants finisseurs correspondants à cause de la rotation continue des ébauches des pignons. Si # est l'angle que font entre elles des fraises dégrossisseuses quelconques telles que R et la fraise finisseuse correspondante Fl , la différence d existant entre les rayons doit être au moins égale à celle qui est indiquée par la formule suivante : -
EMI11.1
d = E r N dans laquelle N désigne le nombre des dents à tailler, et r le rayon du cercle primitif.
En effet, pendant la rotation du porte-fraise de l'angle n'importe quel point du cercle C accomplira un déplacement périphérique égal à d.
Les figures 17 et 18 représentent la disposition générale à adopter pour tailler des pignons d'engrenage droits et coniques. Dans ces figures, la ligne Z - Z désigne l'axe des fraises qui sont'montées dans un support F formant tête de fraisage qui tourne continuellement autour de cet axe.
Dans la figure 17, B désigne l'ébauche de pignon qui tourne continuellement autour de son axe 0. Entre cette ébauche et la tête de fraisage, il se produit un mouvement de roulement sur la ligne droite X - X qui est tangente au cercle primitif C.
Dans la figure 18, l'ébauche de pignon conique B tourne continuellement autour de son axe OY mais il se produit en même temps une rotation de cet axe par rapport à l'axe OW qui est perpendiculaire au plan OX décrit par les extrémités ou becs des fraises. On peut d'ailleurs substituer à la susdite
<Desc/Clms Page number 12>
rotation de l'axe OY autour de l'axe OW une rotation de l' axe Z - Z autour de l'axe OW.