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Procédé de fabrioation de dentures courbes autoconjuguées et maohine pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La présente invention se rapporte à un procédé et à une machine pour la fabrication de dentures courbes, autoconjuguées, par enveloppement continu. Dans ce qui suit, des dentures capables d'engrener avec des dentures oongruentes seront désignées sous le nom de dentures
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"autoconjuguées" et des dents dont les axes situés sur les surfaces primitives ont une courbure longitudinale seront dénommées "dents courbes". Dans une denture, il y aà considérer le nombre des dents "z" et le pas "t" et, pour les porte-outils taillant les flancs concaves ou convexes des dents, les vitesses de rotation "f" et "g" des mouvements de coupe ainsi que les vitesses de translation "v" et "w" des mouvements d'avancement.
Un mouvement d'avancement sera considéré positif ou négatif selon qu'il y a un moment positif ou negatif par rapport l'axe de rotation de la pièce à travailler.
Des procédés et des machines pour la fabrication de ces dentures sont déjà connus, procédés suivant lesquels au moins deux porte-outils tournant autour de leurs axes (mouvement de coupe) et effectuent dans le même temps aussi une translation dans une direction formant un angle droit avec leut propre axe et avec l'axe de rotation de la pièce à travailler (mouvement d'acanoement), pendant que cette pièce tourne aussi autour de son axe, soit pour mettre en oeuvre le procédé d'enveloppement, soit pour donner lieu à le courbure longitudinale des dents. Pour réaliser pratiquement des vitesses de coupe et d'avancement différentes pour les porte-outils, il est connu d'utiliser des engrenages dans lesquels le nombre des dents des roues est choisi de façon à donner les rapports de transmission nécessaires.
Les rapports entre
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les vitesses de rotation et de translation des porte- outils sont communément tels que les vitesses de ro- tation des porte-outils taillant les flancs concaves et les vitesses de rotation des porte-outils taillant les flanos convexes sont différentes et leurs vitesses des translation peuvent être aussi différentes.
Or, avec des vitesses de coupe et d'avancement ainsi fixées, il n'est pas possible d'obtenir des den- tures autoconjuguées absolument correctes, puisque la courbure des flancs concaves et celle des flancs con- vexes des dents ainsi obtenues ne sont pas dans tous les cas rigoureusement égales, de sorte que les dentures n'engrènent pas parfaitement l'une avec l'autre.
L'invention a pour objet un procédé de fabrication de dentures du type ci-dessus défini, ainsi qu'une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce procédé permet d'obtenir toujours des profils et des courbures longi- tudinales parfaitement égaux et, pas conséquent, de tailler des dentures autoconjuguées engrenant entr'elles de façon absolument correote.
Le procédé formant l'objet de l'invention est caractérisé essentiellement par le fait que le rapport entre les vitesses de rotation des porte-outils est dé- fini par la formule: f/g = tz + v/tz + w
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et que les axes de rotation des porte-outils sont déplacés l'un par rapport à l'autre d'une certaine quantité dans la direction de l'axe de rotation du flan. Les vitesses de translation "v" et "w" peuvent avoir des valeurs quelconques, mais le temps nécessaire pour tailler une denture est, à parité d'autre corcon- stances, le plus réduit, lors/que "v" et "w" sont égaux en valeur absolue, mais de signes contraires (c'est-à- dire w = - v).
Le rapport entre les vitesses de rotation des ports-outils devient alors: f/g = tz + v / tz v = tz - w / tz + w.
Ce rapport est exprimé généralement par un ou plusieurs nombres premiers assez grands, de sorte que, pour l'ob- tenir, il faudrait recourir à des engrenages ayant des centaines décents. En outre, les jeux d'engrenages per- mettant d'obtenir ces rapports de transmission doivent pourvoir fournir plusieurs valeurs de ce rapport, c'est- à-dire ils doivent comporter des roues interchangeables pour pourvoir tailler sur la machine des dentures ayant des nombre de dents divers. De plus, ces engrenages doivent, particulièrement pour la transmission du mouve- ment de coupe aux porte-outils, transmettre toute l'énergie de coupe, de sorte que les roues interchangeables doivent avoir un module d'une grandeur correspondante.
Un grand nombre de dents avec un grand module conduit, toutefois, à des roues de grandes dimensions et un changement de
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vitesse de grandes dimensions.
La machine pour la mise en oeuvre du procédé formant l'objet de l'invention remédie 1 ces incenvé- nients, grâce à un engrenage planétaire inséré dans le mécanisme de transmission du mouvement aux arbres ou aux vis d'avancement des porte-outils taillant les flancs concaves et des porte-outils taillant les flancs convexes. Cetengrenage planétaire superpose à la rota- tion principale à vitesse relativement élevée, provenant par exemple d'une source d'énergie extérieure et trans- mettant une énergie considérable, une rotation subsidiaire de vitesse beaucoup plus petite et transmettant une énergie oorrespondamment plus faible, dérivée par exemple, du changement de vitesse de la machine ou des organes de transmission du mouvement à une vis d'avancement.
Cet engrenage peut être précédé d'une vis sans fin, ou une partie du changement de vitesse même peut être constituée par un engrenage planétaire.
Selon une forme d'exécution de l'invention, l'en- grenage planétaire peut être disposé entre les vis d'avancement, et un engrenage donnant un ou/plusieurs rapports fixes peut être prévu entre les arbres des porte-outils.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention suivant laquelle les deux avancements peuvent être de la même grandeur, l'engrenage planétaire peut être in- séré entre les arbres des porte-outils.
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La source d'énergie peut être installée de telle sorte que l'engrenage planétaire se trouve seulement dans le flux de l'énergie vers une vis d'avancement ou vers un arbre des porte-outils, ou bien en même temps aussi dans le flux de l'énergie vers le flan. Le mouve- ment de rotation subsidiaire pour l'engrenage planétaire peut aussi être pris en dérivation, soit avant, soit après l'engrenage lui-même. Pour régler la distance dont les axes de rotation des porte-outils sont décalés suivant l'axe de rotation de la pièce à travailler, des bancs déplaçables parallèlement à l'axe de la pièce peuvent être prévue.
Les dessins schématiques ci-joints donnés à titre d'exemples représentent quelques formes d'exécution d'une machine pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention.
Dans ces dessins:
La fig. 1 est une coupe verticale d'une première forme d'exécution, et
Les figs. 2 et 3 sont des vues en plan de deux autre formes d'exécution.
Plusieurs autres formes d'exécution sont toute- fois possibles dans le cadre de l'invention.
Dans ces diverses figures, les mêmes signes de référence désignent les mêmes éléments.
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Selon les figures, la pièce à travailler est fixé sur un plateau 2 horizontal portant une denture 3 et
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tourne sous l'action d'une vis 4 engrenant avec cette denture 3. La vis 4 reçoit son mouvement d'un arbre 5, de roues coniques 6 et d'un arbre 7; cet arbre est actionné par le mécanisme de changement de vitesse 8 de la machine.
Les porte-outils 11 et 21 sont portés respective- ment par des bancs 12 et 22 qui peuvent être déplacée dans le sens vertical et qui sont portés, à leur tour, par des chariots 13 et 23 mobiles horizontalement le long de glissières respectives 90,92 et 91,93 portées par le bâti 100 de la maohine.
Les chariots 13 et 23 sont déplacés longitudinale- ment à l'aide de vis 14, 24 qui permettent d'effectuer les mouvements d'avancement des porte-outils. Ces vis sont actionnées respectivement par des arbres 64,74 qui reçoivent eux-mêmes leurs mouvements de roues 65,75 à denture hélioooldale, d'engrenages à vis sans fin 67,77 calés sur un arbre 66 et d'un mécanisme de changement de vitesse 82; ce dernier reçoit son mouvement d'un 'arbre 59 mu par un changement de vitesse 81.
Les porte-outils 11,21 sont calés sur des arbres 16,25 pourvus de volants 16,26 pour absorber les vibrations et ils reçoivent leurs mouvements d'arbres de trans- mission 31,41; des engrenages coniques 32 et 42 et des arbres 33,43 rèlient ces arbres 31,41 au changement de vitesse principal 34 de la machine; ce changement de vitesse est actionné par une source d'énergie 35. Les
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changements de vitesse 8 et 81 sont aussi reliés de façon convenable avec la même source d'énergie 35.
Fig. 1, les changements de vitesse 8 et 81 sont reliés à l'arbre 43 par une paire d'engrenages coniques 43'. L'arbre 66 reçoit son mouvement d'une paire d'en- grenages coniques 66' et d'un mécanisme de changement de vitesse 82. Les arbres 15,25 des porte-outils sont reliés respectivement aux arbres 31,41 par l'intermé- diaire de paires de roues à dentures droites figurées respectivement en 17 et 27, des paires de roues coniques 18 et 28 respectivement, des arbres verticaux respectifs 19 et 20 et des paires d'engrenages coniques respectives 20 et 40. Le mécanisme principal de changement de vitesse 34 actionne l'arbre 33.
Les deux arbres 15,25 des porte-outils 11,21 sont décalés l'un par rapport à l'autre de la distance S (Fig. 1) dans la direction de l'axe de rotation du flan 1.
Cette distance est définie comme étant la distanoe de deux plans parallèles au plateau 2, passant par les axes des arbres 15 et 25. Cette distance S est une fono- tion de trois quantités: la largeur et le module de la denture à tailler et le rayon des porte-outils mesuré aux arêtes de coupe des outils ; est indépendante du nombre des dents. La distanoe S demeure donc invariable lorsqu'on taille successivement une roue et le pignon destiné à venir en prise avec cette roue, de sorte que les défauts de position des axes de rotation des arbres
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des porte-outils sont annulés et la congruence de la oourbure des dents est assurée. Pour chaque cas particulier, la valeur de cette distance S peut être relevée dans les tableaux de fonctions Forster.
Des engrenages réalisant pratiquement, pour les vitesses de rotation des porte-outils, des rapport conformes à l'invention sont disposés en deux endroits: entre les arbres 33 et 43 se trouvent des paires d'en- grenages à denture droite 37 à simple rapport de trans- mission fixe et un mécanisme différentiel aveo planétaire 44 ;
cet engrenage 44 est relié au train 37 par l'arbre 38 et il reçoit un mouvement subsidiaire d'un arbre 59 par l'intermédiaire d'un mécanisme de changement de vi- tesse 83 et d'une vis sans fin 46 en prise aveo un en- grenage 45 à denture hélicoïdale; la vis d'avancement 24 est, elle-même, reliée 1 un mécanisme différentiel 54 qui reçoit, lui aussi, un mouvement subsidiaire de l'arbre 59 par l'intermédiaire d'un engrenage à denture hélicoïdale 53, d'une vis sans fin 56, d'un arbre 57 et d'une paire de pignons coniques 58.
Avec cette machine, pour obtenir le rapport de vitesse désiré oonforme à l'invention: f/g = tz + v / tz + w entre les vitesses de rotation des porte-outils et les vitesses de translation de ces mêmes porte-outils, il est possible d'agir, soit sur les engrenages 37 à rap- port de transmission fixe, soit sur les engrenages pla-
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nétaires 44 et 54, la variation de ce rapport étant eifeotuée par le changement de vitesse 83, qui n'a transmettre que la petite quantité d'énergie re- lative à la rotation subsidiaire et, par conséquent, est petit et léger. Cette machine peut donc tailler une denture quelconque, soit une pour laquelle w = -v (et dans ce cas la vis 55 demeure immobile), soit aussi celles pour lesquelles les vitesses w et v sont entr'elles dans un rapport quelconque.
Suivant cette forme d'exécution, l'engrenage fixe 37 et l'engrenage planétaire 44 sont interposés dans le dispositif de transmission du mouvement de la source d'énergie exté- rieure 35 à la pièce à tailler 1, à l'arbre 25 du porte-outil et aux deux vis d'avancement 14, 24, ainsi qu'à la dérivation du mouvement subsidiaire pour les deux engrenages planétaires 44 et 54, pendant que L'en- grenage 54 se trouve en dehors de la transmission du mouvement de la même source d'énergie 35 vers la pièce 1 et les arbres des porte-outils. L'énergie allant vers la pièce 1, l'arbre 25 et la vis d'avancement 14 passe donc par l'engrenage planétaire 44, mais ne passe pas par l'engrenage différentiel 54.
La source d'énergie 35 pourrait, toutefois, tre disposée en un point autre que celui ici choisi, par exemple sur l'arbre 29 ou l'arbre 57; alors, les engrenages 37 et 44 ne se trou- veraient plus sur le trajet de l'énergie allant vers la pièce 1, l'arbre 25, et les vis d'avancement, mais
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seulement sur celui allant vers l'arbre 15. Il va de soi qu'au lieu d'un mécanisme de changement de vitesse 83, ou bien outre celui-ci, pour transmettre le mouve- ment subsidiaire respeotivement à l'engrenage planétaire 44 et au méoanisme différentiel 54, sans rien y toucher, un autre mécanisme quelconque, par exemple, un mécanisme différentiel pourrait être utilisé.
Figure 2, la machine représentée est pourvue de trois porte-outils 11,21 et 121. Le porte-outils 121 assiste'le porte-outils 21 dans l'usinage des flanos oonvexes du flan 1 et permet d'augmenter la production de la maohine sans rien modifier au porte-outils 11.
Le porte-outils 121 est monté de la même manière que les deux porte-outils 11 et 21 sur un banc 122 déplaçable verticalement et combiné avec un chariot 123 mobile ho- rizontalement le long d'une glissière 191 sous l'action d'une vis d'entraînement 124 ; cette vis est actionnée par la vis 24 au moyen de pignons coniques 184. Le porte- outils 121 est calé sur un arbre 125, pourvu d'un volant 126 et recevant son mouvement d'un arbre de transmission 141 ; cet arbre est relié à l'arbre 43 par l'intermédiaire de pignons coniques 142.
Le porte-outils 121 possède une vitesse de rdation et une vitesse de translation égales à oelles du porte-outils 21 ; ladirection de cette vi- tesse est toutefois différente, étant donné que le porte- outils 121 se trouve disposé à la périphérie de la pièce
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tailler dans une position angulaire différente de oelles des autre porte-outils 11 et 21. Le porte-outils 121 est décalé, tout comme le porte-outils 21, par rapport au porte-outils 11 et dans la direction de l'axe de rotation de la pièce 1 de la distance S dé- finie plus haut.
Dans cette machine, le changement de vitesse principale 34 actionne directement l'arbre 43; l'arbre 31, qui est relié avec le premier, actionne, au moyen d'une paire d'engrenages ooniques 132, l'arbre 36; à son tour, au moyen d'une paire d'engrenages coni- ques 36',cet arbre actionne les mécanismes de change- ments de vitesse 8 et 81. Le mécanisme de changement de vitesse 82 entraine, par l'intermédiaire de roues coni- ques 66', l'arbre 66. Les arbres 15,25,125 sont actionnée par les arbres de tansmission 31,41,141 par l'inter- médiaire de paires de roues à denture droite 17,27,127, de paires de roues coniques 18,28,128, les arbres ver- tioaux 19,29,129 et les engrenages coniques 20,40 et 140.
Pour donner la valeur désiré au rapport des vi- tesses de rotation des porte-outils taillant respective- ment les flancs concaves et les flancs convexes des dents et des vitesses de translation de ces mêmes porte-outils, un mécanisme de changement de vitesse 37a et intercalé entre les arbres 33 et 43; ce mécanisme est pourvu d'une paire d'engrenages baladeurs 10 qui permettant d'obtenir deux rapports de transmission fixes, d'un engrenage
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planétaire 54, précédant l'arbre d'avancement 74; cet: engrenage reçoit son mouvement subsidiaire de L'arbre 59 par l'intermédiaire de l'engrenage à vis sans fin 55,58, de l'arbre 57 et de la paire de pignons coniques 58.
Suivant cette forme d'exécution de l'invention, l'engrenage planétaire 54 se trouve en dehors du flux d'énergie allant de la source d'énergie extérieure vers le flan et les porte-outils. L'engrenage 37a se trouve au contraire, dans le flux d'énergie allant soit vers le flan et les vis d'avancement, soit vers l'arbre 15.
Il va de soi que le porte-outils 11 pourrait aussi être doublé.ou qu'à l'un quelconque des porte-outils deux ou plusieurs autres pourraient être adjoints.
Dans la machine représentée figure 3, le change- ment de vitesse principal actionne l'arbre 31 qui en- traine, par l'intermédiaire de la paire de roues coniques 132, d'un arbre 36 et d'une paire de roues coniques 36', les mécanismes dérangement de vitesse 8 et 81. Une paire de roues dentées 60 est intercalée entre l'arbre 59 et le mécanisme de changement de vitesse 82. Les arbres 15,25 des porte-outils 11 et 21 sont actionnée respective- ment par les arbres 31,41 par l'intermédiaire des en- grenages coniques 31a,41a.
Dans cette machine de la figure 3, il y a seule- ment deux porte-outils qui ont des vitesses de translation de valeurs absolues égales, mais de directions opposées.
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En conséquence, les vis d'avancement sont abonnées des vitesses de rotation egales. L'engrenage plané- taire 44 qui permet de réaliser le rapport des vitesses conforme à l'invention entre les vitesses de rotation des arbres des porte-outils est interposé entre les arbres 33 et 43 et reçoit le mouvement subsidiaire de l'arbre 59 par l'intermédiaire de la vis sans fin 46 engrenant avec une denture hélicoïdale formée sur le carter 49 de l'engrenage planétaire.
Dans cette machine, les axes des arbres des porte- outils sont parallèles les uns aux autres et, par con- séquent, les chariots de soutien des porte-outils peuvent être fixés sur le bâti de la machine, le mouvement d'avan- dement étant effectue par la pièce à tailler. Les mouve- ments d'avancement des arbres des deux porte-outils ont, en effet, la même direction dans l'espace et ils sont aussi de même grandeur, de sorte que les chariots restent en repos l'un par rapport à l'autre ; ils se déplacent seulement par rapport à la pièce 1.
Suivant ce mode d'exécution, l'engrenage, planetaire se trouve en dehors du flux d'enérgie allant de la source 35 vers la pièce 1, l'arbre 15, les vis d'avancement et la dérivation du mouvement subsidiaire pour l'engrenage même. Toutefois, la source d'énergie pourrait aussi être disposée en n'importe quel autre endroit, par exemple, sur l'arbre 41 ; alors, l'engrenage planétaire se'trouverait dans le flux d'énergie vers les points d'utilisation
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préoités.
Dans les divers modes d'exécution de la machine selon la présente invention, les engrenages planétaires et les engrenages à rapport de transmission fixe peuvent être réalisés aussi bien avec des roues coniques comme avec des roues hyperboloïdiques ou cylindriques, des chaînes, des vis sans fin, etc. et ils peuvent avoir un rapport de transmission quelconque.
Les changements de vitesse et les autres engrenages peuvent aussi être exécutés d'une façon quelconque, différente de oelle décrite et représentée. Les engre- nages planétaires peuvent être montés soit dans le dis- positif de transmission du mouvement de coupe (rotation) soit dans le dispositif de transmission du mouvement d'avancement (translation) d'un ou de plusieurs porte- outils ; un engrenage planétaire peut aussi être monté dans le dispositif de transmission du mouvement de ro- tation ou dans le dispositif de transmission du mouve- ment de translation à la pièce à tailler et être utilisé soit seul, soit en complément à un autre engrenage de transmission de construction connue.
Les porte-outils peuvent être en nombre quelconque et ils peuvent avoir des mouvements soit concordants, soit contraires; ils peuvent être placés dans des positions différentes quel- conques autour de la pièce à tailler. Pour entraîner les divers organes, une seule source d'énergie ou plusieurs sources, convenablement synchronisées, de nature soit électrique, soit pneumatique, soit hydraulique, soit
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thermique ou purement meoanique peuvent être utilisées.
Toutes les autres particularités peuvent aussi être ré- alisées dans le cadre de l'invention de n'importe quelle façon différente de celle décrite.