Procédé d'usinage d'organes d'engrenage conjugués, notamment pour machines dites à capsulisme La présente invention se rapporte à un procédé d'usinage d'organes d'engrenage conjugués, notamment pour machines dites à capsulisme , telles que mo teurs, pompes ou compresseurs, engrenages compre nant une couronne dentée intérieurement et un pi gnon excentré engrenant avec cette couronne et dont le nombre de dents est inférieur d'au moins une unité à celui de la couronne, les profils des deux dentures étant donc conjugués.
Dans les engrenages connus, le profil de chaque dent du pignon est généralement de la famille des cycloïdes, tandis que le profil de chaque dent de la couronne comprend une partie active, qui vient en contact avec les dents du pignon pour assurer le capsulisme et dont le profil est lui aussi de la famille des cycloïdes, et une partie passive, dont le profil est confondu ou extérieur à l'enveloppe des dents du pignon.
La réalisation de tels couples d'engrenages au moyen d'un outil de forme, ne permet pas d'obtenir une pièce parfaite.
On a réalisé des machines à engrenages conju gués dans lesquelles les dents de la couronne ont un profil en segment de cercle tandis que le profil des dents du pignon est une courbe parallèle à l'épicy cloïde décrite sur ce pignon par le centre dudit seg ment. Jusqu'à présent l'usinage de tels couples d'en grenages conjugués a été réalisé à l'aide d'outils de forme.
La présente invention a pour objet un procédé d'usinage d'organes d'engrenage conjugués, compre nant une couronne dentée intérieurement ayant n dents également espacées et de profil en segment de cercle dont les axes sont disposés sur un cercle com- mun et un pignon excentré par rapport à l'axe de ce cercle et ayant<I>m</I> dents,<I>m</I> étant au plus égal à (n- 1), et dont le profil de denture est une courbe parallèle à l'épicycloïde décrite sur ce pignon par le centre dudit segment et placée à une distance de cette épicycloïde égale au rayon dudit segment,
procédé caractérisé par le fait qu'il consiste à usiner le pignon par génération de son profil dans une ébauche à l'aide d'un outil cylindrique de diamètre de taillage égal à celui dudit segment, l'outil se déplaçant par rapport à l'ébauche de façon telle que si l'on suppose l'axe de l'ébauche et le centre dudit cercle commun comme étant fixes dans l'espace, le centre dudit seg ment se déplace sur ledit cercle commun, l'ébauche de pignon étant montée excentrée par rapport au centre de ce cercle d'une distance égale à l'excentra tion de la couronne et du pignon du couple d'engre nage,
la vitesse angulaire dudit déplacement de l'outil étant à la vitesse angulaire de la rotation de l'ébau che dans le rapport m/n, et par le fait qu'on usine la couronne dans une ébauche.
Le dessin représente, à titre d'exemples, des mises en aeuvre de l'invention. La fig. 1 représente, schématiquement, la généra tion du profil de denture d'un pignon, ce profil étant conjugué de celui d'une couronne à denture à profil en segment de cercle.
La fig. 2 représente schématiquement l'usinage d'un pignon, du genre de celui représenté à la fig. 1, par taillage à la fraise avec plateau diviseur à excen trique.
La fig. 3 est une vue analogue à celle de la fig. 2, le taillage étant effectué par fraise planétaire. La fig. 4 représente, en perspective, un montage d'usinage d'un pignon, du genre de celui illustré à la fig. 1, par broche planétaire.
La fig. 5 représente un couple, couronne dentée, pignon, dont la denture de la couronne est réalisée par des pièces cylindriques rapportées dans un carter.
La fig. 6 représente schématiquement l'usinage de la couronne dentée par taillage au moyen d'un pignon-outil spécial.
La fig. 1 représente la génération du profil du pignon à (h -1) dents, 7 dans l'exemple, dans le cas où la courbe génératrice de conjugaison des profils conjugués est un cercle générateur y centré en w sur un cercle directeur C lui-même centré sur le centre O du cercle primitif c de rayon r de la couronne à n dents, 8 dans l'exemple.
Soit Q le centre du cercle primitif I\ du pignon de rayon Q, et w celui du cercle générateur -y. La génération du profil de la denture de ce pignon peut être réalisée de trois, ma nières différentes: a) quand le cercle primitif I' roule sans glisser à l'intérieur du cercle primitif c qui reste fixe, le profil d de la denture du pignon est celui de la courbe tangente au cercle générateur y.
Dans ce mouvement le centre Q se déplace autour de O sur un cercle E de centre O et ayant pour rayon OQ. Quand le centre 62 se déplace sur le cercle E dans le sens de la flèche f, par exemple, le cercle primitif I\ se déplace à chaque tour en sens inverse d'un angle a = 2n/(n-1) ;
b) on obtient le même résultat quand le cercle primitif c roule sans glisser sur le cercle pri mitif I' ce dernier étant fixe. Dans ce cas, c'est le centre O qui se déplace sur le cercle de centre S2 ayant pour rayon OQ et le cercle primitif c avance, à chaque tour de son centre O, autour de S2 d'un angle (3 = 2x/n. Le cen tre w du cercle générateur y se déplace main tenant avec c et à la même vitesse angulaire ;
c) enfin, le profil du pignon peut être également généré en faisant tourner les cercles primitifs c et I' autour de leurs centres respectifs, le cercle I' roulant sans glisser à l'intérieur du cercle c. Le centre du cercle générateur y se déplace alors sur sa trajectoire C à la même vitesse angulaire que c.
Le profil de chaque dent du pignon ainsi obtenu qui vient en contact avec le segment de cercle du profil des dents de la couronne est constitué par une courbe parallèle à l'épicycloïde décrite sur ce pignon par le centre du cercle générateur ou centre dudit segment et définie par les, cercles primitifs de la cou ronne et du pignon et le rayon du cercle directeur ou cercle commun sur lequel sont disposés les cen tres des segments de cercles, la distance existant entre cette épicycloïde et cette courbe parallèle étant égale au rayon du cercle générateur ou rayon dudit seg ment.
Il est donc possible d'usiner le pignon par gé nération de ce profil ce qui permet d'obtenir la pré cision nécessaire à un fonctionnement correct de l'en grenage, le cercle générateur y étant matérialisé par un outil cylindrique de même diamètre. L'un des trois modes de fonctionnement examinés ci-dessus peut être produit sur la machine d'usinage entre l'outil et la pièce à tailler.
La fig. 2 montre un usinage, la génération étant réalisée comme exposé ci-dessus sous a). La pièce à tailler 1 est montée sur un plateau diviseur spécial à excentrique 2 de centre t2 monté par rapport à son axe de rotation O avec une excentration égale à O62 et qui lui donne le mouvement du pignon dans le mode de fonctionnement examiné en a). Le pla teau diviseur étant immobile, l'ensemble est déplacé suivant l'axe X Y vers la fraise 3 de diamètre égal au diamètre du cercle générateur y, jusqu'à ce que la distance Oco soit égale au rayon du cercle direc teur C.
Une fois immobilisé à la distance voulue, le plateau excentrique est mis en mouvement à la vitesse V dans le sens de la flèche F. Ainsi qu7in- diqué sous a), à chaque tour de l'excentrique 2, grâce au diviseur spécial, la pièce 1 qui tourne à la vitesse V/(n-1) dans le sens -F, inverse de la flèche F, se décale en sens inverse de cette flèche d'un angle correspondant à un pas circulaire complet. Il suffit donc de faire autant de tours d'excentrique qu'il y a de dents pour générer complètement le profil de la pièce 1.
Le plateau diviseur à excentrique comporte un train d'engrenages interchangeables qui permet d'ob tenir n'importe quel rapport de vitesse et n'importe quelle valeur d'excentration. Toutefois, afin de di minuer les erreurs d'usinage dues au jeu de fonc tionnement des engrenages, dans le cas d'usinage de série, il y a intérêt à construire un plateau diviseur pour une pièce déterminée en choisissant la com binaison qui comprend un nombre minimum d'en grenages.
Au<B>-</B>lieu de réaliser le taillage à l'aide d'une fraise, ainsi que représenté à la fig. 2, le taillage du pignon peut être exécuté sur une machiné, genre Maag (marque déposée), à tailler les engrenages avec plateau diviseur à excentrique, la fraise étant remplacée par une broche cylindrique fixée sur la tête porte-outil de la machine au lieu et place des outils-crémaillère qui l'équipent habituellement. La machine Maag comporte des boites de vitesse permettant d'obtenir un mouvement et une vitesse bien déterminés entre la tête porte-outil et le pla teau de la machine.
La fig. 3 montre un autre usinage, la génération étant réalisée comme exposé ci-dessus sous c). Dans ce cas, la fraise 13, matérialisant le cercle générateur y, est montée sur un bras 14 pivotant suivant Fi à la vitesse V autour du centre O en se déplaçant sur le cercle directeur C de rayon R. La pièce 11 à tailler tourne autour du centre Q suivant Fi à la vitesse V.n/(n-1). Cet usinage nécessite une fraiseuse équi pée d'un plateau rotatif dont la vitesse est réglable par rapport à celle de la tête entraînant le bras porte-fraise.
Suivant la fig. 4, la génération est réalisée comme exposé ci-dessus sous c), au moyen d'une machine genre Maag à tailler les engrenages avec broche planétaire. Le montage est analogue à celui illustré schématiquement à la fig. 3, la fraise 13 étant remplacée par une broche cylindrique 23 ayant un angle de coupe convenable et montée sur la tête 24 à tailler les couronnes à denture intérieure de la machine. La broche 23 se déplace alternativement, suivant la flèche F2 et en sens inverse, pour assurer le taillage de la pièce 21.
Un tel usinage a l'avantage d'utiliser une machine classique sans équipement spécial. Seul l'outil est d'un genre particulier mais. il ne pose pas de pro blème délicat. Toutefois, il est indispensable de dé grossir la pièce à un tracé approché avant taillage à la machine.
D'ailleurs, dans la pratique, bien que les schémas présentant les divers modes d'usinages représentent des taillages en partant de pièces cylindriques, un tracé approché d'ébauche sera fait à l'aide d'un ga barit et la pièce sera dégrossie au tracé. Cette ma nière d'opérer a l'avantage de régulariser l'épaisseur de métal à enlever et de n'employer l'outil cylindri que que pour la finition.
Dans les différents usinages illustrés aux fig. 2 à 4, il convient de faire les remarques suivantes 1 Pour exécuter plus rapidement la taille, on peut, dans tous les casa utiliser plusieurs frai ses ou plusieurs broches cylindriques, dispo sées sur un porte-outil comme les dents de la couronne ; toutefois, pour faciliter les dé buts de passe, on n'utilise qu'un nombre d'ou tils inférieur ou égal à la moitié du nombre de dents de la couronne.
2 Pour régler convenablement les passes dans les modes d'usinage illustrés aux fig. 3 et 4, le porte-outil est aménagé pour permettre de déplacer les fraises ou les broches sur le rayon.
Comme il est possible d'usiner avec précision le profil du pignon par l'une des manières a), b), c), ci-dessus, on peut utiliser un pignon ainsi usiné comme came directrice d'une machine à reproduire.
Pour terminer avec précision les pignons taillés selon l'une desdites manières et pour leur donner un état de surface de bonne qualité, les montages décrits sont alors équipés avec des meules de dimensions appropriées. En procédant à une rectification étagée, les écarts obtenus après finition sont dans les tolé rances normalisées.
La courbe de la denture de la couronne étant un cercle dans sa partie active, plusieurs mises en oeuvre du procédé sont possibles. C'est ainsi qu'à la fig. 5, la couronne comprend un carter 30 présentant des portions d'alésages 31 dans lesquelles sont rapportées des pièces cylindri ques 32, les courbes de raccordement 33 entre deux pièces cylindriques 32 successives ayant pour limite intérieure l'enveloppe du profil du pignon 34.
Dans le cas où le développement angulaire de l'arc de cercle générateur formant partie active de la denture de la couronne ne permet pas, une réalisa tion du genre de celle de la fig. 5, la couronne est usinée par taillage d'une pièce cylindrique 35 à l'aide d'un pignon-outil 36 comportant moins de dents que le pignon correspondant, en vue de permettre, comme bien connu dans la technique du taillage des cou ronnes, le dégagement du pignon-outil des fonds de denture de la couronne. Dans l'exemple représenté, ce pignon-outil comporte cinq dents pour usiner une couronne de sept dents. Le pignon-outil 36 est ob tenu par taillage, comme indiqué en regard des fig. 2à4.
Dans un couple d'organes d'engrenage conjugués du genre spécifié ci-dessus, la pièce définie est le pignon à (n -1) dents qui engrène avec une cou ronne à n dents intérieures.
Géométriquement parlant, les pignons à (n - 2), <I>(n - 3), ... [n - (n - 2)]</I> dents susceptibles d'engrener avec la couronne à n dents intérieures et dont les dentures dérivent de la courbe parallèle à une épi cycloïde, définie précédemment, forment une famille d'engrenages conjugués du fait que deux courbes con juguées d'une troisième sont conjuguées entre elles. Il en est de même pour chacun de ces pignons, et des couronnes possédant une dent intérieure de plus que le pignon correspondant. Ces ensembles de pi gnons et de couronnes dentées intérieurement forment une famille d'organes d'engrenage conjugués déri vant de cette courbe parallèle à une épicycloïde.
En vue de permettre la définition de tels organes d'engrenage à dentures intérieures ou extérieures ap partenant à cette famille de courbes conjuguées par engrènement et dérivant de cette courbe parallèle à une épicycloïde, on peut dans une variante, après avoir usiné un pignon à (n -1) dents comme décrit, établir une crémaillère-outil en partant de ce pignon.
On taille à partir de cette crémaillère-outil, d'une part, des pignons ayant un nombre de dents quel conque inférieur à (n- 1), d'autre part, des, pignons outils comportant plusieurs dents de moins par rap- port au pignon d'origine, ces pignons-outils. pouvant être utilisés pour usiner dans une ébauche, comme indiqué précédemment, des couronnes destinées à engrener avec ces pignons. et ayant une dent de plus que chacun d'eux, ou à coulisser sur ces pignons et ayant le même nombre de dents qu'eux.
La crémail lère-outil est utilisée comme toute crémaillère-outil servant au taillage de pignons.