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"Perfectionnements apportés aux procédés et aux machines pour rectifier les flancs des dents de couteaux circu- laires ou analogues"
La présente invention est relative à des procédéset machines pour rectifier les flancs des dents de couteaux circulaires ou analogues, dont l'angle d'inclinaison varie entre 0 et 30 ,par la méthode de la développante avec un mouvement entre l'ouvrage et l'outil suivant la ligne mé.-
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alarme de la denture au cercle de e r o i¯i i e i ;.i <: : i t .
Le procécié, faisant l'objet de 1,'j.n#=e:iliaa, consiste, principalement, à rectifier les flancs de droite et ne gauche des der'Lts en se basant sur le même ensemble cylindre et cercle de roulenent, alors que les faces actives planes ces deux meules sont inclinées par rapport à un plan vertical passant
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par l'axe du couteau et sont en contact avec les flancs à rectifier pendant que l'axe du couteau est inoliné, d'un angle approprié, par rapport à la a Eiissiëre sur 1-a;<,i#eî..l se déplace le porte-ouvrage. Avantageusement on rec.<iïi'ie= si- y,1-lt8néllet et au cours d'une mêî'je opération, un flanc ce coite et un flanc de ;'8.¯iCîie de deux dents adjacentes du c o u t e a u cire ulaire.
Les fi?'.. l à 16 des dessins ci-annexés montrent, schaj'natiquer.!ent et à litre; d'exemple, de quelle manière :!,i'i, le procédé, faisant l'objet de l'invention, alors que les fig. 17 à 19 montrent une Hachine à rectifier qui convient, par exemple, à la. mise en oeuvre de ce procède.
La fig. 1 montre une partie de la denture d'un cou- teau circulaire à dents droites, en élévation et après la projection des arêtes coupantes de la dent sur le plan I-I fig. 2.
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Les fig. 2 et 3 lT;o:1trc-;nt, respedtivencnt en coupe radiale et en coupe transversale selon A-A fige 2, une dent de ce couteau.
Les fig. 4 et 5 montrent, respectivement en. vue de
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côté et en vue en bout, une machine pour rectifier les dents d'un couteau circulaire.
Les fig. 6,7 et 8 montrent, respectivement en coupe transversale, en vue de côté et en plan, une dent tranchante idéale, formée par les faces actives planes des deux meules.
Les fig. 9,10 et 11 montrent, respectivement en coupes selon les lignes II-II, III-III et IV-IV des fig. 7 et 8, cette même dent tranchante.
La fig. 12 montre une coupe de cette dent suivant le plan A-A fig. 7.
La fig. 13 montre, à titre comparatif, le développe- ment de la denture d'un pignon avec dents inclinées, pour qu'on puisse se rendre compte des modifications que l'on doit apporter à une rectifieuse pour pouvoir tailler des dents inclinées de couteaux circulaires au lieu de celles de ce pignon.
La figo 14 montre le développement de la denture d'un couteau circulaire avec dents inclinées.
La fig. 15 montre, en coupe, un couteau circulaire avec dents inclinées, la coupe étant faite suivant B-B fig.14.
La figo 16 montre les inclinaisons des meules, dans le plan normal N-N de la fig. 14, pour meuler les dents in- clinées d'un couteau circulaire.
Les fig. 17,18 et 19 montrent, respectivement en élévation (parties en coupe), en plan et en vue en bout (parties en coupe), une machine qui convient à la rectifica-
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tionce couteaux circulaires.
Comme le procédé convient à la rectification de cou- teaux circulaires dont l'angle d'inclinaison ss' des dents est compris entre 0 et 30 et que l'explication du procédé estle plus simple quand ss' = 0 , on s'occupera, tout d'abord, de ce cas limite.
Sur les fig. 1 à3on a montré un cou.beau circulaire avec = 0 c'est-à-dire avec des dents droites. Quand on se sert d'un tel couteau pour tailler les dents d'engrenages, l'avancement du couteau se fait dans la direction A-A, c'est- à-dire perpendiculairement au plan II-II de la fig. 2 ou au plan médian de l'engrenage à tailler.
Le couteau et l'ouvrage tournent en même temps autour de leurs axes respectifs de manière que les cercles primitifs du couteau et de l'ouvrage aientdes vitesses périphériques égales. quand on désigne le diamètre du cercle primitif du couteau par ci 0' (fig. 1), l'angle de pression, pour le diamètre d, est égal à et quand le roulement se fait le long du cercle d', l'angle de pression, de la développante sur l'ouvrage, est aussi égal à , sur le cercle de roulement de cet ouvrage.
La dent du couteau (fig. 1 à 3) doit avoir une forme telle que la projection de son arête coupante K sur le plan 1-1 corresponde à une développante avec angle de pression #' sur un cercle de diamètre d'. Le plan 1]-Il- (fig. 2) coupe les dents du couteau circulaire perpendiculairement à l'axe de celui-ci et l'angle de pression de la dent, sur
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le cercle de diamètre d', a une autre valeur désignée par É .
La valeur de cet angle est la même pour tous les plans paral- lèles à II-II et sur le cercle d'afin Quel le couteau, quand sa longueur h devient de plus en plus petite par l'affûtage de sa pointe B (fig. 3), forme toujours le même développante sur L'engrenage à tailler. Les dents du couteau doivent donc être rectifiées de manière telle que la valeur ± reste con- stante sur un cylindre de diamètre d'. Cette condition est remplie quand les dents du couteau sont obtenues à l'aide d'une rectifieuse qui travaille, par développante, avec un cylindre de roulement ayant un diamètre d'et un angle de pression E pour la meule. Une autre condition à remplir est que la dent taillante ait, dans un plan passant par A-A fig.
2, un profil analogue à celui de la figo 3 c'est-à-dire que les flancs de cette dent doivent avoir un angle d'attaque ou de dépouille &.
Sur les fig. 4 et 5 on a montré, schématiquement, le principe de la constitution d'une rectifieuse des flancs des dents de couteaux circulaires qui satisfont aux conditions indiquées plus haut, la fig. 4 étant une vue de côté, et la fig. 5 une vue en bout suivant l'axe a de cette machine.
La rectification a lieu de manière telle que, pen- dant que le chariot porte-ouvrage 4 se déplace constamment suivant un mouvement alternatif et par la commande à mani- velle 5,6 le long de ses guides 3, le cylindre de roulement 9 roule le long des bandes de guidage 8 fixées au cylindre,
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de sorteque le cercle de roulementer, de diamètred' , de l'ouvrage se déplace également suivant un mouvement rouleant.
Les meules S sont immobiles dans l'espace en tournant', seule- ment autour de leurs axes.. A l'aide d'une broche filetée2, à commande mécanique, on fait avancer lentement le porte- ouvrage 3, 4 avec le couteau r sur la glissière 1. Sur un cylindre de roulement, de diamètre d', on trace donc dans l'ouvrage une même développante, avec un angle de pression #, dons tous les plans qui sont perpendiculaires àl'axe de l'ouvrage. Quand l'ouvrage avance dans la direction V (fig.
4) parallèlement au flan de la glissière 1 , les plans des deux faces actives et planes des deux meules S, engagées dans l'intervalle séparant deux dents voisines de l'ouvrage r, correspondent à deux faces F1 et F2 d'une dent de cré- maillère idéale, montrée sur les fig. 6 à 8 en élévation', en vue de côté eten plan. On a désigné par F1, F2 etF3 les faces de cette dent. La face F3 est celle formée par les périphéries des meules. Le plan N-N de cette dent estperpen- diculaire an plan 73 (fig. 4, 7 et 8) et à la direction d'avan cernent V et les deux faces latérales F1 et F2 de cette dent font entre-elles un angle 2 ci, (fig. 6) . Cette Fig. 6 montre une coupe normale de cette dent idéale dans le plan N-N.
L'angle de pression, suivant lequel la développante dans le plan II-II fig. 4 estformée, correspond à l'angle de flanc # du profil, montré sur la fige 9 et que l'on ob- tient quand la dent idéale ou de crémaillère est coupée par
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un plan qui fait un angle % avec le plan transversal N-N de la fig. 7.
Comme le profil dans le plan II-II a, par rapport à celui de la figo 6, les mêmes largeurs c et d et une hauteur h au lieu de h, il existe entre l'angle de cos [gamma] flanc #, dans le plan normal N-N, et l'angle de flanc dans le plan II-II la relation tg # = tg [alpha], cos [gamma]. Le rou- lement du cylindre, de diamètre d', a lieu dans un plan (fig. 4 et 5) qui passe par la génératrice supérieure A-A du cylindre et par l'axe longitudinal des bandes de gui- dage 8-8.
Ce plan est représenté sur la fig. 7 par la droite A-A. Il forme avec le plan F3 un angle [gamma] et est perpendicu- laire, avec celui-ci, au plan médian L-M (fig. 6).Comme le cercle de roulement de l'ouvrage roule sur ce plan, l'inter- valle entre les dents de l'ouvrage est déterminé par une section transversale de la dent idéale de crémaillère ou qui est celle du profil montré sur la fig. 12 et qui'corres- pond à la partie taillée dans l'ouvrage par le section de la dent idéale déterminée par le plan passant par A-A (fig.
7). Par le développement de ce profil sur le cylindre de par roulement, la dent de crémaillère est dépouillée un angle d'attaquer.
Pour obtenir un conteau circulaire, analogue à celui des fig. 1 à 3, avec des dents droites et avec un angle d'entaillage ' sur le cercle de diamètre d' dans le plan 1-1, un angle de coupe f et un angle d'attaque [gamma], il doit exister entre ces grandeurs et l'angle d'inclinaison des
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meules, dans le plan II-II fig. 4, la relation suivante:
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Un couteau circulaire, avec dents inclinées suivant l'angle ss', peut être rectifié comme un couteau avec dents droites du moment que l'on adopte d'autres réglages.Sur la fige 14 on a montré en développement la denture d'un couteau avec dents inclinées suivant un angle ss et dont l'angle d'attaque est, o A titre comparatif on a montré sur la fig. 13 le dévelcppement de la denture d'un pignon avec dents inclinées suivant un angle ss.Les deux meules, ou la dent tranchante formée par leur ensemble, doivent être inclinées suivant l'angle ss,comme montré sur la fig. 13.
Comme l'ouv- rage et le cylindre roulant ont le même axe de rotation Q-Q, la développante estformée également dans le plan du pignon mais qui, dans ce cas, est perpendiculaire au plan de la glissière 1 (fig. 4) pour la raison que l'axe de rotation a est alors parallèle à celle-ci. La dent tranchante corres- pond à celle des fig. 6 à 8, qui, dans le plan normal N-N fige 4, a le profil montré sur la fige 6 avec un angle de
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flanc ex.
Le profil de la den-atranohante, avec laquelle on obtient la développante dans le plan de roulement ou dans le plan du pignon, correspond au profil de la section de la dent de crémaillère suivant un plan !il-!!! fig. 8, qui forme un angle (3 avec le plan normal N-N etqui est perpendicu- laire au plan F3. Ce profil, montré sur la fig. 10, est, symé-
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trique avec un angle de flanc [alpha]'. La dent est obtenue en faisant tourner l'axe du pignon pendant l'avance de l'ouv- rage de manière qu'à une avance de x corresponde une rota- tion du cercle diviseur du pignon suivant un angle y (fig.
13) de sorte que tg ss = y. x
Le couteau circulaire, avec dents inclinées (fig.
14), se distingue d'un pignon avec dents inclinées (fig. 13) par le fait que les flancs d'une dent ne sont plus parallèles entre-eux et n'ont donc plus le même angle de flanc. Chacun .de ces flancs s'écarte du parallélisme d'un angle de sor- te qu'un flanc a une inclinaison /3' + # et l'autre une in- clinaison ss' - #. L'angle d'attaque # est obtenu, égale- ment, par inclinaison de l'axe a de l'ouvrage d'un angle sur le plan d'avancement 1 (fig. 4) . Comme pour la rectifi- cation des dents inclinées du pignon de la fig. 13, l'avan- cement sur le cylindre de roulement se fait suivant l'angle ss', c'est-à-dire dans la direction de la dent.
Dans le plan 1-1 fig. 14, la projection de la denture du couteau avec dents droites doit être la même que celle .d'un couteau avec dents inclinées et elle doit donc correspondre à la denture de la fig. 1 dans le plan 1-1 de la fig. 2. Dans le plan du. cercle de roulement (plan II-II), le développante doit avoir, sur le cercle de diamètre d', un angle de pression . La formation de la développante dans le plan de roulement a lieu à l'aide d'un profil de dent idéale que l'on obtient quand la dent de crémaillère (figo 6 à 8) est taillée suivant
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un plan IV-IV qui fait un angle /3 avec le plan normal N-N et qui forme avec le plan F3 un angle de 90 + [alpha]. Le profil de la section dans le plan IV-IV est montré sur la fig. 11.
L'angle /3 correspond à la projection de l'angle /3 ', dans le plan de roulement, sur le plan 1 de la glissière (fig. 44 et 5) . Entre ss'et ss existe la relation
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t±f3 bzz Le profil de la fige 11 n'estplus symétrique et il présente les angles de flanc 0\1 et, [alpha]2. Si l'on veut rectifier une développante selon la fig.
1 avec un cercle primitif det qui a tantôtun angle de flanc [alpha]1 et tantôt un angle de flanc [alpha]2, on doit adopter pour les diamètres du cylindre de roulement respectivement les valeurs
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l1 = c os d 0 C>, 1 et d 2 - cos d c72
Le couteau circulaire pourrait être rectifié de ce(,ce manière mais on devrait alors utiliser deux cylindres de rou- lernent de diamètres d1 et d et faire deux rectifications en meulant un flanc avec le cylindre de roulement d1 et, en- suite, l'autre flanc avec le cylindre de roulement d2.
Par contre, si l'on veut rectifier les deux flancs en une opéra- tion età l'aide d'un seul cylindre etcercle de roulement, ayant un diamètre d', on donne aux angles de flanc [alpha] de la dent tranchante, dans le plan normal N-N (fig. 4 et 6)
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des valeurs différentes, On obtient alors,, dans ce plan nor- mal, le profil de la fig. 16 avec des angles d'inclinaison des meules [alpha]st et [alpha]sp qui correspondent à ceux que les faces actives planes de ces meules font avec un plan verti- cal passent par l'axe a du couteau.
Dans ce cas, la meule, inclinée de l'angle [alpha]st, doit rectifier le flanc dont la tangente t2, au cercle de roulement selon la fig. 14, fait un angle obtu #st avec le plan I-I, perpendiculaire à l'axe a du couteau alors que la meule inclinée suivant l'angle [alpha]sp taille l'autre flanc dont la tangente t1fait un angle aigu #sp avec le plan 1-1 susdit.
Les deux angles [alpha]st et 0( sp sont déterminés par les équations:
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tg st = K - t6 t s in 4 tg ex sp = K + tg â . sin /3 Le constante K est donnée par
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K = tg G . cos (3 cos e Quand la dent inclinée du conteau doit avoir un angle d'at- taque S (fige 14) et un angle de coupe selon la figo 15, qui correspond à une coupe suivant B-B fig. 14, on doit avoir:
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tg e = tg E , cos (à cos (1 - tgTtgjp
Pour ss'= 0 o'est-à-dire pour un couteau avec dent droites on a /3 = 0 et sin /3 = o.
Les équations précédentes donnent alors
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tg o Sp = tg O 9t = K, donc
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[alpha]sp = [alpha]s t = = [alpha]de sorte que
K = tg [alpha]on
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OC = tg.2 cos Y De même pour/?=0 0 on a
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tg ± --,0. .
1 - te g . tgv
Pour un couteau avec dents droites on a trouvé les mêmes relations pour tg [alpha] et tg # en se basant directement sur les fig. 4 à 7 quand on donne, dans les équations ci- dessus et qui correspondent à un couteau avec dents inclinées, une valeur /3 ' = 0 à l'angle d'inclinaison des dents.
Sur les fige 17 à 19 on a montré une rectifieuse avec dents droites ou inclinées.
Sur le bâti 10 est établi un montant 11 qui peut être déplacé angulairement suivant un angle /2 autour d'un axe vertical. Les chariots 12 et 13 peuvent coulisser verti- calement ou horizontalement par rapport au montant alors que deux autres chariots 14 portent les deux meules S avec leurs moteurs d'entraînement 15, ces deux meules pouvant tourner autour de l'axe y-y sur le chariot 13. Le chariot 3 est en- traîné par une tige filetée 2, à commande mécanique, le long d'une glissière 1 du bâti 10.
Le chariot 3 porte un autre chariot 4 qui peut être déplacé transversalement par rapport au premier le long d'un guide 22 sous la commande d'un méca- nisme à manivelle 5-6 dont l'arbre d'entraînement 24 est tourillonné dans un support 23 monté sur le chariot 3. L'ar-
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bre 24 est entraîné par une vis sans fin 25 et la roue héli- coidale 26. Le chariot 4 porte le couteau r à meuler et dont l'axe a fait un angle [gamma] avec la gliessière 1,'le long de laquelle on déplace les supports 3 et 4 de l'ouvrage. L'axe a est relié à un arbre 20 qui comporte un dispositif divi- seur connu 16, qui ne doit donc pas être décrit en détail.
Sur l'extrémité de'l'arbre 20 est monté un cylindre ou sec- teur de roulement 9, de diamètre d', auquel sont fixées'des bandes en acier 8 qui sont fortement tendues à l'aide de le- viers 17, prenant appui sur un cadre 7. Ce dernier peut cou- lisser à l'aide de guides, prévus sur le chariot 3, dans une direction parallèle à la direction du déplacement du chariot.
4, Le cadre 7, suit donc, d'une part, le mouvement d'avance- ment du chariot 3 et, d'autre part, et si on veut rectifier un couteau avec dents inclinées, coulisse perpendiculaire- ment à ce mouvement dans le guide 21 sous la commande d'un doigt 19 coulissant dans une glissière 18 qui est inclinée de l'angle /3 par rapport à l'axe longitudinal L-L de la ma- chine dans un plan parallèle au plan de la glissière 1. Le montant 11 avec les deux meules S fait le même angle 3 avec 'cet axe.
De plus, on incline les deux meules, en concordance avec les angles de flanc du couteau, respectivement d'un angle [alpha]sp et d'un angle [alpha]st par rapport au plan vertical sp st dans lequel se trouve l'axe a du couteau (fig. 16 et 19).
Ceci a lieu en déplaçant les deux chariots 14 angulairement
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par rapportau chariot 13.
La rectification d'un couteau avec dents inclinées se fait de la manière suivante après que les réglages sus- di ts ont eu lieu.
On fait tourner les meules S. On fait avancer en- suite le chariot 3 avec le chariot 4 qu'il porbe et avec le couteau r à rectifier, à l'aide d'une vismère 2 sur la glissièredans la direction de l'axe L-L de manière que les meules avancent progressivement dans l'intervalle existant entre les dents du couteau. Par cet avancement du chariot 3, on obtient que le doigt 19, monté sur le cadre 7, glisse dans la glissière 18 portée par le bâti et dont l'orienta- tion correspond à l'angle /3 . Il en résulte que le cadre 7 est entraîné transversalement suivant une direction perpen- diculaire à l'avancement dans le sens L-L. A ce mouvement transversal participent les bandes 8 fixées aux tendeurs 17.
L'axe a de l'ouvrage ne se déplace pas transversale.- ment aussi longtemps que le chariot 4 reste à l'arrêt sur le chariot3.Quand les bandes 8 font donc leur mouvement transversal etquand l'axe a res te fixe dans ce sens, elles provoquent, comme elles sont reliées rigidement par l'inter- médiaire du cylindre de roulement 9 à l'axe a de l'ouvrage, le déplacement angulaire de cetaxe. Cette rotation combi- née avec l'avancement, donne un mouvement résultant entre l'ouvrage et les outils dans le sens de la ligne médians de la denture au cercle de roulement et qui, pour les dents
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inclinées, correspond à une hélice qui forme l'angle /3 avec l'axe a. En même temps que l'avancement, on met en mar- che la commande du mouvement roulant de l'ouvrage à l'aide du mécanisme à manivelle 5,6.
Le ch,ariot 4, qui se déplace suivant un mouvement alternatif le long. du guide 21, exé- cute donc, avec l'ouvrage r et le cylindre du roulement 9, un mouvement oscillant. Comme le cadre 7 est fixe, pendant le mouvement du roulement, les extrémités des bandes 8, re- liées aux leviers tendeurs 17, sont également à l'arrêt.
Comme les bandes 8 sont parallèles au mouvement du chariot 4 et, par conséquent, au guide 22, le cylindre 9'est obligé de rouler dans un sens ou dans l'autre sur les bandes 8, par suite du mouvement oscillant de l'axe ao L'ouvrage r participe donc à ce mouvement de roulement et les moules S (fig. 19), engagées entre deux dents de l'ouvrage et en contact avec les flancs en regard de celles-ci, tout en étant inclinées d'un angle [alpha]st et [alpha]sp, forment des déve- loppantes sur ces flancs.
Le mouvement oscillant du chariot 4 se fait rapidement et le mouvement d'avancement du chariot 3 très lentement de sorte que l'on rectifie une développante très près de la précédente sur les flancs des dents et l'on obtient ainsi une face lisse, de forme hélicoïdale pour la raison que l'ouvrage, pendant qu'il avance, exécute en même temps un mouvement angulaire, comme expliqué plus haute Comme l'axe a de l'ouvrage fait un angle [gamma] avec la direc- tion d'avancement, les dents du couteau r sont, en outre, @
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rectifiées coniquement ce qui forme l'angle d'attaque ou de dépouille de la fig. 14.
Quand les meules ont traversé un intervalle entre les dents, on arrête l'avance du chariot 3, on fait tourner le couteau d'un angle correspondant à une dent en se servant du mécanisme diviseur et on déclenche le mouvement d'avancement mais en sens inverse. Le mouvement oscillant du chariot4 se faittoujours de la même manière.
Quand les meules ont traversé le nouvel intervalle, on arrête l'avance, on fait tourner le couteau d'un angle cor- respondant à une dent et on inverse le sens de l'avancement.
On continue ainsi jusqu'à ce que toutes les dents aient été rectifiées.
On rectifie de la même manière, sur cette machine, des couteaux avec dents droites. Il suffit, à cet effet, d'amener la glissière 18 (fig. 18) suivant la direction L-L avec /? = 0 et d'adopter pour l'inclinaison les meules S (figo 19) le même angle [alpha] sp = [alpha]st = [alpha] (fig. 6).Dans ce cas, le mouvement relatif entre l'ouvrage et l'outil se fait suivant L-L. La ligne médiane de la denture au cercle de roulement estdans ce cas une droite parallèle à L-L.
Quand on a expliqué la procédé de rectification de couteaux circulaires avec dents inclinées, il a été question également de celle d'un pignon avec dents inclinées. On va indiquer maintenant les modifications qu'il faudrait appor- ter à la machine, montrée sur les fig. 17 à 19, pour pouvoir rectifier des pignons avec dents inclinées. Dans ce cas, il
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faudrait remplacer tous les organes par lesquels on obtieht l'emplacement oblique de l'axe a de l'ouvrage, par d'autres qui placent det axe parallèlement au plan de la glissière avec = 0. Toutes les autres pièces de la machine restant les mêmes. Si l'on procède à la rectification de la manière expliquée plus hat. On obtient un pignon avec dents inclinées, analogues à celles de la fig. 13 et dont l'angle d'inclinai- son est ss.
Revendications :
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