Machine à tailler les roues dentées par génération La présente invention concerne une machine à tailler les roues dentées par génération.
Dans le procédé de taille par génération, par exemple tel qu'il est pratiqué pour la taille des roues dentées coniques et hypoïdes, l'outil représente une dent de la roue génératrice roulant en prise avec la roue à tailler ou à rectifier. Selon ce procédé, il est fait en sorte que la surface décrite par le tran chant de l'outil, lequel tranchant est d'ordinaire rec tiligne, enveloppe la surface du profil courbe de la dent à tailler. Si la taille génératrice s'effectue à une vitesse constante, l'avance, ou taux de pénétration de l'outil dans la pièce à usiner, varie grandement, ce qui a pour effet de soumettre le bord extrême de l'outil à une charge exagérément élevée pendant le stade initial de la taille.
Inversement, s'il est fait en sorte que le taux de pénétration de l'outil dans l'ou vrage soit constant, afin d'assurer une plus longue durée de travail de l'outil, il faut que le taux de génération varie. Il est préférable que la vitesse de coupe de l'outil soit maintenue constante. Jus qu'à ce jour, il a été de pratique courante d'utiliser le même moteur pour actionner l'outil et pour effec tuer le mouvement de génération et, en vue d'obtenir la variation désirée du taux de génération, d'action ner le train générateur à l'aide d'une came (ou d'un dispositif de variation de vitesse équivalent) entraî née par le moteur.
Toutefois, la variation la plus avantageuse du taux de génération diffère d'un type de roue dentée à un autre de sorte que, en vue des meilleurs résultats, une série de cames différentes seraient nécessaires. Ces cames sont malheureuse ment de dimensions relativement grandes, outre qu'elles sont coûteuses et qu'elles sont nécessaire ment montées dans la machine de telle sorte que leur remplacement est si difficile qu'il n'est possible que dans des cas très particuliers, par exemple lors- que la machine est appelée à n'être utilisée que pour la taille d'un seul modèle de roue dentée pen dant une longue période de temps.
Ce n'est, par conséquent, qu'en pareil cas que le maximum d'effi cacité de taille par la machine est ordinairement réalisé.
La machine, objet de l'invention, vise à surmon ter cette difficulté. Elle comprend un outil et son support, un arbre porte-pièce rotatif et son support, un train d'engrenages servant à effectuer des mou vements de génération qui comprennent la rotation dudit arbre dont ledit support et, simultanément avec ce mouvement, une rotation des deux supports l'un par rapport à l'autre, un moteur servant à actionner le train générateur, un dispositif servant à faire varier la vitesse du moteur, une came entramée par le moteur et un galet suiveur de came relié à ce dispositif pour l'actionner de manière qu'il effec tue cette variation de vitesse pendant que se pour suivent les mouvements de génération.
Il convient que ce dernier dispositif soit d'un type se prêtant à une variation de la tension appliquée au moteur, par exemple un autotransformateur à tension variable et, dans une forme d'exécution particulière de la machine, le dispositif de commande comprend une came travaillant en synchronisme avec le train géné rateur. Cette came peut être de petites dimensions, peu coûteuse et faire partie d'un jeu de cames inter changeables dont chacune se prête tout particulière ment à la taille d'engrenages d'un modèle particulier ou d'une série de modèles semblables.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine.
Les fig. 1 et 2 sont respectivement une vue de face de ladite forme d'exécution de la machine et un schéma illustrant la commande et le fonctionne ment de cette machine ; la fig. 3 est un détail en coupe du régulateur de vitesse de la machine et de ses moyens de com mande, la coupe étant prise dans un plan contenant la ligne 3-3 de la fig. 4 ; la fig. 4 est une coupe par le plan 4-4 de la fig. 3 ;
les fig. 5 et 6 sont des diagrammes illustrant des positions successives des outils de taille au cours de la taille par génération de deux pignons coniques dont l'angle de conicité primitif est respectivement petit et grand ; la fig. 7 est un diagramme du cycle de travail de la machine ; la fig. 8 est un schéma de montage du dispositif de régulation de vitesse prévu pour le moteur à vitesse variable.
La forme d'exécution de la machine représentée aux fig. 1 et 2 comprend un bâti 10 supportant un berceau porte-outils 11 qui tourne autour d'un axe horizontal 12, les outils étant désignés par T et T'. La roue dentée à tailler G, qui est dans le cas pré sent un pignon conique, est montée sur un arbre porte-pièce 13 tournant autour d'un axe 14, égale ment horizontal, dans une tête porte-pièce 15 qui est ajustable rectilinéairement sur le bâti 10 suivant l'axe 14 sur un socle oscillant 16, lequel est à son tour ajustable angulairement sur un support cou lissant 17 autour d'un axe vertical 18 qui coupe en un même point les axes 12 et 14.
Ce support cou lissant est réglable et il est mobile pour permettre l'avance de la pièce par rapport aux outils, rectili- néairement sur le bâti 10 dans la direction de l'axe 12 du berceau. Grâce à ces divers réglages, le som met du cône de la pièce G peut être amené à coïncider avec le point d'intersection des axes 12, 14 et 18.
En fonctionnement, le berceau 11 est animé d'un mouvement d'oscillation autour de l'axe 12, en syn chronisme avec la rotation de l'arbre 13, autour de l'axe 14, par un train générateur recevant sa com mande d'un moteur 19 par l'intermédiaire de pignons d'angle 21, de pignons 22 modifiant le taux de rou lement et de pignons d'angle 23. Le train générateur comprend un arbre principal 24, des pignons droits 25, des pignons d'angle 26, un arbre 27, une came 28, un levier coudé 29 que fait osciller la came 28 et une bielle 31 reliant de façon pivotante le levier coudé 29 au berceau 11, la disposition étant telle que, à chaque tour de l'arbre 27 et de la came 28, le berceau oscille alternativement dans un sens puis dans l'autre autour de son axe 12.
Le profil de la came 28 est tel que le mouvement d'oscillation (ou roulement générateur du berceau) pendant lequel s'effectue la taille est dans un rapport de vitesse constant avec les rotations des arbres 24, 27 et que le roulement de retour s'effectue à une vitesse plus élevée, quoique non constante.
Une came d'avance 32 portée par l'arbre 27 est destinée à agir d'une manière classique, par l'entremise de moyens non représentés, pour faire avancer le socle coulis- sant à l'effet d'amener la roue à tailler à la position de taille pendant la période initiale du roulement générateur du berceau et de rappeler le coulisseau, pour amener la pièce à l'écart des outils, pendant la période finale dudit roulement générateur. Le train générateur comprend, en outre, des pignons d'angle 33, un arbre supérieur 34, des pignons d'an gle 35, un arbre 36, des pignons d'angle 37, des pignons de changement de division 38, un arbre 39 et des pignons d'angle 41 dont l'élément commandé est porté par l'arbre porte-pièce 13.
Grâce à la dis position décrite, le mouvement de division de la pièce s'effectue par la rotation ininterrompue de l'arbre porte-pièce pendant le roulement de retour du berceau, de telle sorte que, au cours de chacun des roulements générateurs successifs, les outils T, T' creusent un des creux ou espaces séparant les dents suivantes de la roue à tailler, quoique le creux ainsi taillé ne soit ordinairement pas le creux ou espace qui suit directement le précédent.
Dans la forme d'exécution représentée, un moteur 42 actionne les outils par l'entremise de pignons d'angle 43, de pignons 44 permettant de changer la vitesse de l'outil, d'un arbre 45 disposé suivant l'axe 12 du berceau, de pignons d'angle 46, d'arbres 47, de pignons d'angle 48, d'arbres 49, de pignons d'angle 51, de roues dentées 52 et d'arbres- manivelles 53. Ces derniers arbres sont destinés à faire pivoter les outils alternativement dans un sens et en sens inverse et, par l'intermédiaire de méca nismes non représentés, à provoquer alternative ment l'avance et le recul des axes de pivotement des outils, de telle sorte que chaque outil d'une paire effectue la taille pendant l'oscillation de retour à vide de l'autre outil.
Ces mécanismes sont disposés à l'intérieur de carters porte-outil 54 qui sont ajusta- bles sur le berceau 11 de telle manière que les outils T et T' puissent représenter une dent d'une roue génératrice de toutes les dimensions et formes ren trant dans la capacité de travail de la machine. A cette fin, les arbres 49, 49 et les pignons 48, 48 sont ajustables, conjointement avec leurs têtes res pectives 54, radialement et angulairement par rap port au berceau.
En fonctionnement, la taille par les outils s'effec tue pendant que la came 28 communique au berceau son roulement générateur autour de son axe 12 et pendant que la pièce G tourne simultanément. A l'achèvement du roulement générateur, la carne 32 agit de manière à rappeler le socle coulissant 17 et à amener ainsi ladite pièce à l'écart des outils. Le roulement de retour du berceau s'effectue alors et, au cours de ce roulement, la pièce continue sa rota tion, amenant ainsi un creux de dent suivant à la position voulue pour la taille qui s'effectue pendant le roulement générateur suivant du berceau.
A l'achèvement du roulement de retour, la came 32 fait avancer le socle coulissant, ce qui ramène la roue à tailler à la position de taille, préparatoire- ment au roulement de génération suivant. Le cycle décrit est répété jusqu'à ce que tous les creux de la pièce ou roue à tailler aient été taillés par génération.
Dans le cas d'un pignon d'angle ou roue dentée conique de faible conicité et à petit nombre de dents, la courbure du profil des dents est relativement grande, comme représenté à la fig. 5, alors que, dans le cas contraire (grand angle et nombre de dents élevé), le profil des dents n'est que légèrement recourbé, comme représenté à la fig. 6.
A la fig. 5, pendant que s'effectue la taille, les outils de coupe T, T', dont le contour du profil composite a été représenté, occupent les positions successives par rapport à un creux de dent en cours de taillage, qui ont étéi indiquées en<I>a, b, c, d</I> et e, ces positions étant atteintes pendant que le roulement du berceau s'effectue autour de l'axe 12 et que la rotation de la pièce autour de l'axe 14 s'accomplit par dépla cements angulaires successifs égaux depuis le début de la taille jusqu'à la moitié de la génération.
Dans l'exemple représenté, le bord extrême ou pointe t du profil de l'outil pénètre dans le creux des dents par incréments qui diminuent progressivement pour des incréments égaux du mouvement relatif de géné ration, l'avance étant maximum de a à b et mini mum de d à e (position centrale). Les surfaces acti ves des dents sont taillées par les bords latéraux s et s' des outils, mais bien que la taille commence à la position<I>a,</I> ce n'est qu'à la position<I>f,</I> indiquée par des traits discontinus, que le bord s commence à engendrer le profil p de la dent finie. Ce n'est qu'un peu au-delà de la position e que le bord opposé s' commence à tailler par génération le profil de dent opposé p'.
La génération et la taille sont terminées et le retrait de la pièce peut commencer lorsque le tranchants' est tangent au point le plus haut du profil p', ceci étant la position des outils qu'indique la ligne en trait mixte g, qui est l'inverse, ou symétrique, de la position f. Dans cet exemple, la génération de la surface de dent comprise entre les positions f et g est une grande fraction du rou lement générateur total (s'étendant de a à g) qui est affecté à la taille. De la position e à la position g, la taille n'est effectuée que par le bord latéral s' et par l'angle arrondi, compris entre s et t, qui engen dre la courbe r du congé de la racine.
Similairement, au cours de la taille d'une roue dentée de grande conicité et à nombre de dents élevé, comme représenté à la fig. 6, le taux d'avance du bord extrême t diminue pendant que le roule ment générateur du berceau et de la pièce s'effectue de la position a'-b' à la position c'-d' et jusqu'à la position centrale de génération é .
Toutefois, la par tie du roulement consacrée à la génération réelle de la surface de la dent est beaucoup plus petite que dans le cas représenté à la fig. 5, étant donné que, alors que la taille s'effectue de la position a' à la position g', où le tranchant latéral s' est tangent au profil de dent p g' au sommet dudit profil, la géné ration des profils<I>p g</I> et<I>p g'</I> n'a lieu que pendant le mouvement de la position f' à la position g'.
Il a été déterminé empiriquement que lorsque le roulement générateur s'est effectué pendant les trois quarts environ de son amplitude angulaire comprise entre le début de la taille (position<I>a</I> ou d) et la position centre ou milieu de génération e ou e', c'est-à-dire lorsqu'il s'est effectué approximativement jusqu'à la position<I>d</I> ou<I>d',</I> le taux d'avance du bord t est suffisamment faible pour empêcher le risque d'endommagement des pointes des outils lorsque le taux de roulement atteint le maximum admissible pour la génération du flanc de dent p'<I>ou p g'</I> et pour le roulement de retour.
En conséquence, pour permettre à la taille d'être effectuée dans le mini- mum de temps sans que l'extrémité des outils risque d'être endommagée, il importe que le taux de rou lement soit minimum à la position<I>a</I> ou<I>a'</I> et qu'il s'accélère, à partir de cette position, jusqu'au maxi mum, à la position<I>d</I> ou<I>d'.</I> Il convient toutefois de noter que, dans le cas représenté par la fig. 5, l'an gle de roulement X pendant lequel il convient que l'accélération s'effectue de la position a à la position d est environ la moitié de l'angle de roulement total, désigné par Y, au cours duquel s'effectue la taille, alors que dans le cas de la fig. 6,
l'angle correspon dant X' dans lequel il importe que le taux de roule ment augmente de la position<I>a'</I> à la position<I>d',</I> est une fraction nettement plus grande de l'angle total Y' de s' à g'. Pour résoudre ces différents problèmes la machine a été pourvue du dispositif, que l'on va maintenant décrire, servant à faire varier la vitesse du moteur 19.
Comme représenté aux fig. 2, 3 et 4, une vis sans fin 101, fixée à l'arbre principal 24 du train générateur entraîne une roue à vis sans fin 102 cla- vetée sur une des extrémités d'un arbre 103 touril- lonnant dans le bâti 10. A l'extrémité opposée de l'arbre 103 est fixée de façon amovible une came discoïde 104, qui peut être un des éléments d'un jeu de cames interchangeables. Un galet de came 105 est porté par un levier 106 pivotant sur le bâti autour d'un axe 107.
Un ressort 108 reliant ce levier au bâti sollicite constamment ledit levier dans le sens dextrorsum de la fig. 4 autour de l'axe 107, de manière à maintenir le galet contre la came. Le levier 106 porte un secteur denté 109 qui engrène avec un pignon 111 fixé à l'arbre 112 d'un auto- transformateur à tension variable 113 monté sur le bâti et constituant, dans cette forme d'exécution, le dispositif prévu pour faire varier la vitesse du mo teur 19.
L'enroulement de l'auto-transformateur 113 est branché sur des lignes Ll et L2 provenant d'une source appropriée de courant alternatif ; et dans le circuit secondaire de l'auto-transformateur, qui com prend un doigt de contact 114 porté par l'arbre 112, est monté un redresseur de courant 115. Le moteur 19 est branché sur les jonctions à courant continu positive et négative de ce redresseur.
La disposition est telle que, lorsque la came 104 tourne dans le sens dextrorsum (sur la fig. 4) sa portion périphérique comprise entre les points 116 et 117 agit sur le galet 105 de manière à communi quer une rotation sinistrorsum au levier 106, ce qui fait tourner l'arbre 112. Le doigt 114 effectue de ce fait un mouvement, le long de l'enroulement de transformateur, dans le sens voulu, pour accroître le nombre de spires dudit enroulement que comporte le circuit secondaire et, par suite, la tension de cou rant continu appliquée au moteur 19, qui accélère le mouvement angulaire du train générateur compre nant l'arbre principal 24.
Cette vitesse angulaire du train reste constante, à sa valeur maximum, étant donné que la partie de repos de la came qui va du point 117 au point 118 dans le sens sinistrorsum passe au-dessous dudit galet de came. Ensuite, lors que c'est la partie de ladite came allant du point 118 au point 116 qui devient active, l'arbre 112 reçoit une rotation sinistrorsum, ce qui diminue la vitesse angulaire du train générateur. Les rapports de transmission utilisés dans la machine sont tels que la came 104 effectue une révolution pour cha que tour de la came 28 de roulement du berceau.
On voit ainsi que la came 104 et le galet de came 105 constituent un dispositif qui travaille en syn chronisme avec le train générateur pour actionner l'auto-transformateur et fait ainsi varier la vitesse de rotation du berceau et de l'arbre porte-pièce au cours de la génération des dents d'engrenage.
La courbe de la fig. 7 montre la relation qui existe entre cette variation de vitesse et la position angulaire de la came 28 pendant un tour complet de cette dernière. La forme de la came 28 et sa position angulaire sur l'arbre 27 sont telles que ladite came effectue le roulement de retour du berceau pendant une fraction mineure de sa révolution, lors que la partie de la came 104 qui va - dans le sens sinistrorsum - du point 119 au point 121 est active, et qu'elle effectue le roulement générateur pendant la fraction majeure restante de sa révolution, la partie de cette came qui va dans le sens sinistrorsum du point 121 au point<B>119</B> (119' sur la courbe)
étant alors active. Pendant la majeure partie du roulement vers le haut, c'est-à-dire entre les points 116 et 122 de la courbe, la rotation communiquée au berceau par la came 28 est dans un rapport de vitesse cons tant avec la rotation du train générateur compre nant l'arbre porte-pièce 13, bien que, en raison de la vitesse variable du moteur 19, sa vitesse varie en valeur absolue.
Une fraction aussi grande que possi ble de la fraction à rapport de vitesse constant du roulement générateur est utilisée pour la taille, le tout étant, de préférence, utilisé à l'exception de la fraction comprise entre les points 123 et 122, qui est utilisée pour le mouvement de retrait du socle coulissant 17, la fraction comprise entre les points 116 et<B>123</B> étant par conséquent disponible pour la taille.
Pour la taille d'une roue dentée dont l'angle de conicité et le nombre de dents sont faibles (condi tions indiquées à la fig. 5) où l'angle de roulement intervenant pendant la taille (de a à d) est approxi- mativement la moitié de l'angle de roulement total (de a à g), la came 104 reçoit une forme telle que le point<B>117</B> (où se termine l'accélération du train générateur) est situé à mi-distance entre les points 116 et 123.
Toutefois, pour la taille de roues den tées ayant un angle de conicité moyen (engrenages à onglet ou similaires) et dont le nombre de dents est moyen, la came 104 est remplacée par une came de forme différente, afin que la période d'accéléra tion soit prolongée jusqu'à un point 117', comme représenté par la ligne pointillée de la fig. 7.
Par ailleurs, dans le cas de roues dentées ayant une coni- cité et un nombre de dents élevés, comme représenté à la fig. 6, la came 104 peut encore être remplacée par une autre came à l'effet de prolonger la période d'accélération, comme indiqué par la ligne en trait mixte, jusqu'au point 117". Lorsque la machine est appelée à être utilisée pour la taille de nombres rela tivement faibles de roues dentées d'un seul modèle, un jeu de trois cames sera ordinairement suffisant pour effectuer, avec une efficacité raisonnable, la taille de la série entière des roues pouvant être tail lées sur la machine.
Toutefois, s'il s'agit d'obtenir une très grande quantité de roues. d'un modèle quel conque, il peut être préférable, en vue du maximum d'efficacité, d'établir une came spéciale 104 dont la forme soit telle que les points correspondant aux points<B>116</B> et 1-17 où l'accélération commence et se termine occupent les positions les plus favorables, conformément aux principes précédemment exposés.