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" MACHINE A TAILLER LES ROUES D'ENGRENAGES, ROUES CONIQUES A
DENTURE SPECIALE, ET OUTILS POUR LEUR TAILLAGE ", ayant fait l'objet des brevets français des 3 AOUT 1926, 13 AVRIL 1927 et 5 NOVEMBRE 1926, au nom de M. Georges VEBER, et dont
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M ./COUTAK3? est l'ayant-droit'. la présente invention a pour premier objet une ma- chine à tailler les roues d'engrenages.
Cette machine est caractérisée par l'utilisation de fraises sur la périphérie desquelles des parties lisses alternent avec des parties den-
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tées, et dont la rotation est commandée de manière qu'une partie lisse et la partie dentée consécutive défilent devant la pièce à travailler pendant que celle-ci tourne des an- gles qui correspondent respectivement à une dent et à un creux de la roue à établir.
Une telle machine est apte à tailler aussi bien les roues d'angle, à dents rectilignes ou courbes, que les roues droites, et cela avec une égale rapidité et la même simplici- té de manoeuvre.
L'invention a encore pour objet plus particulier des roues coniques, dont la denture est telle qu'on peut les tailler à partir d'ébauches animées d'un mouvement de rota- tion continu, fonction de celui d'une fraise qui, suivant l'invention, et conformément, à ce qui a déjà été indiqué, se trouve pourvue, sur une partie seulement de son pourtour, de dents rangées suivant un arc d'hélice et qui avancent parallèlement au fond des creux de la denture.
Suivant l'invention, les profils de la dent à tail- ler, aux divers points de sa. longueur, sont constitués par des arcs sensiblement superposables d'une même développante; ce résultat est obtenu en faisant varier en conséquence l'an- gle de pression de l'une des extrémités à l'autre des dents,
Les arêtes des dents ne convergent plus, mais l'en- grènement reste cependant correct, pourvu que la môme varia- tion de l'angle de pression existe dans les deux roues conju- guées. Une roue conique peut, en effet, être considérée comme formée par l'assemblage d'une infinité de disques coniques, de diamètres décroissants, emboîtés l'un dans l'autre, et dentés sur leurs bords.
Il suffit que les dents de chacun de ces disques élémentaires puissent engrener avec celles du disque correspondant sur la roue conjuguée, pour que l'engrènement des roues soit satisfaisant,
Une roue possédant une denture du genre défini ci- dessus, peut être taillée au moyen d'une fraise d'un profil
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uniforme, qui est celui de la plus grande section de la denture à tailler.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple seu- lement, une des formes d'exécution de la machine, et des schémas et épures relatifs à la fabrication de la roue conique.
La figure 1 est une vue en élévation, à grande échelle, de la. fraise taillant une roue conique.
La figure 2 est une vue de côté correspondante.
La figure 3 est une vue de face, partielle, de la machine.
La figure 4 est une vue de détail de celle-ci, Les figures 5 à 8 montrent comment on peut obte- nir diverses formes de dents.
La figure 9 est une élévation schématique d'une machine à plusieurs fraises,
Les figures 10 et 11 montrent la façon de tail- ler les dents en chevrons ou en flèches.
La figure 12 est un schéma du mécanisme de trans- mission de mouvement dans la machine de la figure 3.
La figure 13 montre comment varie le profil le long d'une dent taillée à la manière ordinaire.
La figure 14 est une coupe axiale, schématique, d'un couple de rouesconiques.
Les figures 15,16 et 17 sont des épures montrant comment sont tracées les dents des toues suivant l'invention.
La figure 18 montre que le profil des dites dents reste pratiquement identique sur toute leur longueur.
La figure 19 est une coupe de la fraise par un plan axial.
La figure 20 montre la fraise de face, et la figure 21 la montre de coté.
Dans l'exemple d'exécution de la machine représen- tée au dessin, la fraise 1 (figures 1 et 2) est dentée seu- lement sur la moitié de sa périphérie, Les dents 2 sont rangées suivant un arc d'hélice dont le pas est égal à celui
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de la denture de la roue à obtenir si cette roue est droite ou au pas inférieur de cette roue, si elle est conique.
Dans l'un et l'autre cas, l'axe qui porte la fraise est incliné sur le plan tangent à la pièce au point d'attaque, d'un angle égal à l'inclinaison de la tangente au filet, afin que toutes les dents attaquent la pièce normalement. L'avance de la fraise se fait parallèlement au fond des dent s.
L'arbre 3 de la fraise (figure 3) est porté par un chariot 4, susceptible de coulisser le long d'une glissiè- re 5, qu'on peut orienter à volonté dans le plan vertical, selon la forme de la roue a à tailler. Cette-ci est montée sur un axe vertical 6, commandé de manière à ce que la roue tourne d'un angle correspondant à une dent et à un creux de la roue, pendant que la fraise tourne d'un tour.
Le mécanisme de transmission de mouvement utilisé à cet effet peut être celui que montre schématiquement la figure 12.
L'arbre moteur 7 entraîne, par couple conique, un arbre intermédiaire vertical 8, qui attaque par roue droi- te un arbre vertical 9 sur lequel est monté, à clavette longue, un pignon d'angle 10. Ce pignon commande l'axe 3 de la fraise 1 par l'intermédiaire du renvoi 11 et des deux couples coniques 12 et 17, qui permettent l'orienta- tion en tous sens. Sur l'arbre 9 est, d'autre part, calé un pignon 13 qui entraîne l'arbre porte-pièce 6 par l'in- termédiaire d'un harnais 14 dont on peut changer les roues suivant le besoin, et d'une vis sans fin 15.
Toutes les dents de la fraise viennent successive- ment attaquer la pièce et tailler une certaine longueur du creux de la dent, après quoi c'est la partie lisse de la fraise qui se présente devant la pièce et laisse passer sans attaque une fraction de la roue, qui correspond au plein de la dent.
Après un tour complet de la pièce, la fraise ayant subi une certaine avance, sa première dent revient attaquer la
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pièce en un point du tracé voulu pour la dent, et ainsi de suite, jusqu'à façonnage complet. la figure 3 montre la machine disposée pour le taillage d'un pignon conique du type ordinaire, Dans ce cas, l'avance de la fraise se fait dans un plan qui passe par l'axe de la roue, Pour pouvoir tailler aussi sur la machine des engrenages hyperboloïdes il suffit d'être à même de dé- placer le plan de taille de la fraise pour qu'il ne passe plus par l'axe de la roue a à tailler.
A cet effet, on déplace simplement le plateau circulaire, au centre duquel se dresse l'arbre porte-pièce (figure 6). L'arbre porte-fraise 3 est monté sur un chariot secondaire 16, monté lui-même à glissiè- re sur le chariot 4, de manière à être capable de/coulisser perpendiculairement à ce chariot (figure 4). la commande de la fraise est assurée, pour toutes les positions du chariot 16, par un couple de pignons 17 - 17a (déjà mentionné) dont l'un, 17, qui entraîne l'arbre 3 par olavetage allongé, est lui-même immobilisé dans le sens longitudinal de cet arbre.
Les glissières du chariot 16 sont supportées par une plaque 18 qui peut pivoter autour de l'axe du pignon de commande 17a. La pivotement est, par exemple, obtenu au moyen d'une vissans fin 19,
En provoquant le mouvement d'avance de la fraise par rotation du chariot 16, on obtient des dents à tracés courbes (taille Gleason ou hypold) (figures 7 et 8).
En combinant un mouvement de translation du chariot 16 avec un mouvement de rotation de son support, on peut ob- tenir des dents dont le tracé longitudinal est en développante de cercle ou en spirales de diverses formes.
On remarquera que, lorsque la fraise-vis représentée est utilisée pour tailler les engrenages d'angle, elle taille d'autant plus large qu'elle avance davantage le long de la dent, d'abord paroe qu'elle taille plus profondément, mais surtout parce que la vitesse circonférencielle de la pièce au
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point d'attaque croit en même temps que le diamètre de la pièce. La fraise peut donc tailler les flancs des dents de manière à ce qu'ils convergent au sommet du cône primitif.
De plus, le déplacement relatif de l'engrenage qu'on taille par rapport à la fraise, améliore le profil en dévelop- pante de cercle, par un effet de génération, sur toute la lon- gueur de la dent.
D'ailleurs, en ce qui concerne les engrenages coni- ques, il n'est pas strictement nécessaire d'avoir recours à une fraise-vis. On pourrait utiliser, dans oe cas, une fraise mince ayant des dents situées dans un même plan,
Pour tailler des roues de grand diamètre avec rapi- dité, on peut les attaquer en plusieurs points de leur périphé- rie (figure 9) par des fraises suivant l'invention, montées sur des supports orientables, tels que 20.
En montant deux fraises suivant l'invention sur le même arbre (figures 10 - 11), on peut arriver à tailler des en- grenages ayant des dents en forme de chevron ou de flèche, sui- vant que l'arbre porte-fraise est animé d'un. mouvement de trans- lation ou d'un mouvement de rotation; cette taille est effec- tuée en une seule opération. Les deux parties diversement inclinées des dentures sont alors à séparer par une rainure circulaire 21.
La machine peut être encore rendue plus apte au tail- lage des engrenages hélicoïdaux, moyennant l'adjonction d'une fraise-vis supplémentaire 22, du type ordinaire.
Cette fraise-vis est montée sur un arbre 23, dis- posé sur le chariot 4:, transversalement à la direotion d'a- vancement de ce chariot. L'arbre 23 est supporté par une plaque 24 qu'on peut faire tourner par rapport au chariot 4.
Ce dernier étant orienté de façon à ce que son avancement se fasse suivant l'inclinaison des dents à tailler, on incline l'arbre 23 de façon à ce que le filet taillant de la frai- se-vis se trouve dans la direotion de l'avance.
Quand la machine est pourvue du dispositif qui
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vient d'être décrit, elle permet de tailler tous les genres de Boues, soit droites, avec denture ordinaire ou hélicoïdale, soit coniques, avec denture rectiligne ou courbe (Gleason, hypoîd, en développante de cercle ou en spirales, en chevron ou en flèche), soit des roues hyperbolotdes.
Elle permet, en particulier, de tailler des roues coniques, à denture spéciale, conformes à l'invention, telles qu'elles ont été décrites dans la préambule du présent mémoire.
Ces toues font l'objet de la description qui suit, faite en référença aux figures 13 à 21 du dessin.
Dans une roue conique ordinaire, où les flancs des dents convergent (figure 13), toutes les coupes exécutées transversalement aux dents donnent des sections semblables, dont les dimensions vont en diminuant. Les deux bords cour- bes de ces sections sont toujours deux arcs de développante de cercle, Le rayon du cercle développé qui les a engendrés varie proportionnellement au rayon du cercle primitif de la denture à la section considérée, et l'angle de pression (14 30') reste le même tout le long de la dent.
On conçoit qu'un pareil flanc, formé d'une succes- sion de courbes semblables, mais de dimensions différentes, ne puisse être taillé par une seule fraise, quelque complexe que soit son profil. La figure 13, qui représente trois coupes faites dans une dent à angle de pression constant, montre l'impossibilité de ce taillage.
Suivant la présente invention, l'angle de pression ne reste pas constant, mais varie d'une façon continue le long de la dent, Les profils des sections successives ne sont plus semblables entre eux, mais sensiblement superposables.
Une telle forme de dents conserve un bon engrènement, tout en simplifiant énormément le taillage.
L'engrènement des dentures ainsi obtenues est théo- riquement parfait. En effet, un engrenage conique peut être considéré comme formé par l'assemblage d'une infinité de dis- ques coniques de diamètres décroissants, emboîtés les uns dans
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les autres et dentés sur leur bord (figure 14). Il suffit que les dents de chaque disque élémentaire 25,26, 27, puissent engrener avec celles du disque correspondant de la roue conjuguée 25', 26', 27', pour que l'engrènement des roues soit satisfaisant. Ce résultat est obtenu pi la varia- tion progressive de l'angle de pression est la même pour les deux roues en contact.
La grande simplification du taillage provient du fait qu'une denture à angle de pression variable peut être taillée au moyen d'une fraise de profil uniforme, En effet, soit (figures 15, 16, 17) trois sections faites dans une dent d'engrenage conique, aux deux extrémi- tés et au milieu. les rayons R, R', R" des cercles primi- tifs 28, 29,36 diminuent dans la même proportion que les rayonsdes cercles de pieds et tête des dents. Si l'on donne aux angles de pression des valeurs différentes : a - a' - an, les rayons des cercles à développer r, r' , r" ne seront plus dans un même rapport avec R, R', R"; les développantes d, d', d", construites avec les cercles de rayon r, r', r" ne seront plus semblables.
Si l'on superpose ces trois dé- veloppantes (figure 18) en faisant coïncider, non les origines, mais les points 0 où les développantes coupent les cercles primitifs, on voit que, pour des angles de pression a - a' - a", convenablement gradués (ici : 22 - 21 - 20 ),on ar- rive à obtenir une coïncidence presque absolue, de l'ordre du centième de millimètre, sur une longueur égale ou supérieure à la hauteur de la dent.
La première développante a correspond au grand module de la dent; elle se confond avec la seconde dévelop- pante a' (tracée au module moyen) sur une longueur h-n, hau- teur de la dent à cet endroit, et, avec la troisième dévelop- pante a" (correspondant au petit module) sur toute la hauteur de la dent au petit module.
On peut donc considérer la développante a comme
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donnant le profil très exact de la dent sur toute sa lon- gueur, en admettant que l'angle de pression a varié cons- tamment.
En pratique, cet angle varie de 18 à 25 , suivant la longueur relative de la dent. Comme la roue conjuguée est taillée par la même méthode, à chaque point de contact des roues, se'trouvent deux développantes tracées avec le même angle de pression et le roulement est parfait.
Sur la machine, l'ébauche à tailler tourne conti- nuellement avec une vitesse v ; la fraise tourne à la vi- tesse V telle que V = n x v , n étant le nombre des dents de la roue à tailler. les flancs de la fraise ont pour profil une dévelop- pante de cercle figure 19), tracée avec un angle de pression de 22 dans l'exemple ci-dessus.
La fraise n'est dentée que sur un angle A (figures 20 et 20 bis) et ses dents sont rangées sur un arbre d'hélice de pas p.
Les dents de la fraise s'enfoncent de plus en plus dans l'ébauche au fur et à mesure que l'avancement se pour- suit. L'épaisseur d'une dent de la fraise (figure 19) au niveau des cercles primitifs, au petit, au moyen et au grand modules est respectivement e-e'-e". Les dents de la fraise taillent des creux de largeur 1 - 1' - 1 ", sur ces divers cercles primitifs.
Ces largeurs sont égales à celles des dents de la fraise au niveau du cercle primitif considéré, augmentée du déplacement circulaire de l'engrenage pendant le passage des dents de la fraise et diminuée du déplacement de ces dents pendant le même temps, du fait de leur disposition sur un arc d'hélice.
On a donc, pour les sections extrêmes de la denture, les deux équations suivantes :
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dans lesquelles : e - e" sont les largeurs des dents de la fraise à la hauteur... des deux cercles primitifs considérés. v, A', v", A' sont les déplacements circulaires de l'engre- nage pendant la.taille d'une dent, ces déplacements sont égaux à la circonférence primitive multipliée par A et di- visée par 3 60. p.A' représente le déplacement latéral des dents de la fraise pendant la taille; il est égal à p. le pas de la fraise, multiplié par A et divisé par 360.
1 et 1" sont les largeurs que doivent avoir les dents oreusées sur les deux cercles primitifs considérés.
En résolvant ces deux équations, on trouve p le pas de la fraise et A l'angle denté de la fraise,
Au milieu de la longueur de la dent, la large@r et de la fraise au niveau du cercle primitif correspondant, le déplacement circulaire v' .A' de l'ébauche pendant la taille, le pas p de la fraise, son angle denté et la lar- geur du creux taillé en ce point, sont liés par l'équation : et + v' .A' - p. A' = l' (figure 15).
Si l'on porte dans cette équation les valeurs de p et de A tirées des équations 1 et 2, ces valeurs véri- fient l'équation 3 avec une approximation très grande, plus que suffisante dans la pratique.
Par exemple, pour une fraise taillant une roue de 42 dents, avec un module maximum de 3, aux modules 3-2, 5 et 2, on a les valeurs suivantes pour e : 3,10 mm, 3,63 mm, 4,14 mm, ce qui, avec les déplacements relatifs, correspond à des largeurs de taillage de 3,14 mm, 3,92 mm, 3,71 mm.
L'angle A est de 60 , le pas p, de 6 mm.
Les largeurs e sont d'ailleurs à rectifier, car, pendant la taille, la fraise dont l'axe reste en réa- lité fixe, semble osciller de droite à gauche par rapport aux dents qui exécutent une rotation. On corrige cet effet
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en faisant pivoter le profil de la fraise, autour de son origine, à l'extrémité de la dent, d'un angle égal à 360 ,
2n n étant le nombre de dents de la toua à tailler. Ce pivote- ment à lieu dans le sens de la diminution de la largeur de la dent. la denture suivant l'invention peut aussi être taillée sur des machines ordinaires, aveo un oouteau de pro- fil approprié.
Le mouvement de oe couteau le long des gé- nératrices du cône à denter n'est plus alors accompagné que d'une simple rotation de l'ébauche, au lieu des déplacements complexes usuels.
Il est à mentionner que l'invention s'étend à tous moyens permettant de tailler des roues coniques de telle manière que le profil de la denture, en divers points, soit constitués par des arcs de développante superposables, avec angles de pression variables ; enparticulier, on peut utiliser des fraises qui, au lieu de comporter une partie lisse, comportent des parties de pas différent. En général, le mode de taillage peut être quelconque.
REVENDICATIONS.
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"MACHINE FOR CUTTING GEAR WHEELS, CONICAL WHEELS A
SPECIAL TEETH, AND TOOLS FOR THEIR CUTTING ", having been the subject of French patents of 3 AUGUST 1926, 13 APRIL 1927 and 5 NOVEMBER 1926, in the name of Mr. Georges VEBER, and of which
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M ./COUTAK3? is the beneficiary '. The first object of the present invention is a machine for cutting the gear wheels.
This machine is characterized by the use of cutters on the periphery of which smooth parts alternate with sharp parts.
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tees, and the rotation of which is controlled so that a smooth part and the consecutive toothed part pass in front of the workpiece while the latter rotates at angles which correspond respectively to a tooth and to a hollow of the wheel at establish.
Such a machine is able to cut both angle wheels, with rectilinear or curved teeth, as well as straight wheels, and that with equal speed and the same maneuvering simplicity.
A more specific subject of the invention is bevel gears, the teeth of which are such that they can be cut from blanks having a continuous rotational movement, depending on that of a milling cutter which, according to the invention, and in accordance with what has already been indicated, is provided, on only part of its periphery, with teeth arranged in a helical arc and which advance parallel to the bottom of the hollows of the teeth.
According to the invention, the profiles of the tooth to be cut, at the various points of its. length, consist of substantially superimposable arcs of the same involute; this result is obtained by varying the pressure angle from one end to the other of the teeth accordingly,
The edges of the teeth no longer converge, but the meshing nevertheless remains correct, provided that the same variation in the pressure angle exists in the two combined wheels. A bevel wheel can, in fact, be considered as formed by the assembly of an infinity of conical discs, of decreasing diameters, nested one inside the other, and toothed on their edges.
It suffices that the teeth of each of these elementary discs can mesh with those of the corresponding disc on the conjugate wheel, so that the engagement of the wheels is satisfactory,
A wheel having a toothing of the type defined above, can be cut by means of a cutter with a profile
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uniform, which is that of the largest section of the teeth to be cut.
The appended drawing represents, by way of example only, one of the embodiments of the machine, and diagrams and drawings relating to the manufacture of the bevel wheel.
Figure 1 is an elevational view, on a large scale, of the. milling cutter cutting a bevel wheel.
Figure 2 is a corresponding side view.
FIG. 3 is a partial front view of the machine.
Figure 4 is a detail view thereof. Figures 5 to 8 show how various shapes of teeth can be obtained.
FIG. 9 is a schematic elevation of a machine with several cutters,
Figures 10 and 11 show how to cut chevron or arrow teeth.
Figure 12 is a schematic of the motion transmission mechanism in the machine of Figure 3.
Figure 13 shows how the profile varies along a tooth cut in the ordinary way.
Figure 14 is an axial section, schematic, of a pair of conical wheels.
FIGS. 15, 16 and 17 are sketches showing how the teeth of the tines according to the invention are drawn.
FIG. 18 shows that the profile of said teeth remains practically identical over their entire length.
Figure 19 is a sectional view of the cutter on an axial plane.
Figure 20 shows the cutter from the front, and figure 21 shows it from the side.
In the example of execution of the machine shown in the drawing, the cutter 1 (figures 1 and 2) is toothed only on half of its periphery, The teeth 2 are arranged in a helical arc whose not is equal to that
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the toothing of the wheel to be obtained if this wheel is straight or at the lower pitch of this wheel, if it is conical.
In either case, the axis which carries the milling cutter is inclined on the plane tangent to the part at the point of attack, by an angle equal to the inclination of the tangent to the thread, so that all the teeth attack the part normally. The feed of the cutter is parallel to the bottom of the teeth.
The shaft 3 of the cutter (FIG. 3) is carried by a carriage 4, capable of sliding along a slide 5, which can be oriented at will in the vertical plane, according to the shape of the wheel a to prune. This is mounted on a vertical axis 6, controlled so that the wheel rotates at an angle corresponding to a tooth and a hollow in the wheel, while the cutter rotates by one revolution.
The movement transmission mechanism used for this purpose may be that shown schematically in figure 12.
The motor shaft 7 drives, by conical torque, a vertical intermediate shaft 8, which drives a vertical shaft 9 by means of a straight wheel on which is mounted, with a long key, an angle pinion 10. This pinion controls the axis 3 of the cutter 1 via the return 11 and the two conical pairs 12 and 17, which allow orientation in all directions. On the shaft 9 is, on the other hand, wedged a pinion 13 which drives the workpiece shaft 6 by means of a harness 14, the wheels of which can be changed as required, and a worm 15.
All the teeth of the milling cutter successively attack the part and cut a certain length of the hollow of the tooth, after which it is the smooth part of the milling cutter which comes in front of the part and allows a fraction of the tooth to pass without attack. wheel, which corresponds to the fullness of the tooth.
After a complete revolution of the part, the cutter having undergone a certain advance, its first tooth returns to attack the
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part at a point on the desired line for the tooth, and so on, until complete shaping. figure 3 shows the machine arranged for cutting a bevel pinion of the ordinary type, In this case, the feed of the cutter is done in a plane which passes through the axis of the wheel, To be able to cut also on the hyperboloid gear machine it suffices to be able to move the cutting plane of the cutter so that it no longer passes through the axis of the wheel to be cut.
For this purpose, we simply move the circular plate, in the center of which stands the workpiece shaft (figure 6). The cutter-holder shaft 3 is mounted on a secondary carriage 16, itself slidably mounted on the carriage 4, so as to be able to / slide perpendicularly to this carriage (FIG. 4). the control of the cutter is ensured, for all the positions of the carriage 16, by a pair of pinions 17 - 17a (already mentioned), one of which, 17, which drives the shaft 3 by elongated olavage, is itself immobilized in the longitudinal direction of this tree.
The slides of the carriage 16 are supported by a plate 18 which can pivot about the axis of the drive pinion 17a. The pivoting is, for example, obtained by means of an end screw 19,
By causing the feed movement of the cutter by rotating the carriage 16, teeth with curved lines (Gleason or hypold size) are obtained (FIGS. 7 and 8).
By combining a translational movement of the carriage 16 with a rotational movement of its support, teeth can be obtained whose longitudinal outline is involute of a circle or in spirals of various shapes.
It will be noted that, when the screwdriver shown is used to cut the angle gears, it cuts all the wider as it advances further along the tooth, first because it cuts more deeply, but especially because the circumferential speed of the part at
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point of attack increases at the same time as the diameter of the part. The cutter can therefore cut the flanks of the teeth so that they converge at the top of the pitch cone.
In addition, the relative displacement of the gear that is being cut with respect to the milling cutter improves the developing profile of a circle, through a generation effect, over the entire length of the tooth.
Moreover, with regard to bevel gears, it is not strictly necessary to have recourse to a screw milling cutter. One could use, in this case, a thin bur having teeth located in the same plane,
To cut large diameter wheels with speed, they can be attacked at several points on their periphery (figure 9) by cutters according to the invention, mounted on orientable supports, such as 20.
By mounting two cutters according to the invention on the same shaft (figures 10 - 11), it is possible to cut gears having teeth in the shape of a chevron or an arrow, depending on whether the cutter shaft is animated by a. translational movement or rotational movement; this pruning is carried out in a single operation. The two variously inclined parts of the teeth are then to be separated by a circular groove 21.
The machine can be made even more suitable for cutting helical gears by adding an additional screw mill 22 of the ordinary type.
This screw milling cutter is mounted on a shaft 23, placed on the carriage 4 :, transversely to the advancement direction of this carriage. The shaft 23 is supported by a plate 24 which can be rotated relative to the carriage 4.
The latter being oriented so that its advancement takes place according to the inclination of the teeth to be cut, the shaft 23 is inclined so that the cutting thread of the auger is in the direction of the 'advanced.
When the machine is fitted with the device which
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has just been described, it allows to cut all kinds of sludge, either straight, with ordinary or helical toothing, or conical, with rectilinear or curved toothing (Gleason, hypoid, involute of circle or spirals, chevron or arrow), or hyperbolot wheels.
It makes it possible, in particular, to cut bevel gears, with special teeth, in accordance with the invention, as they have been described in the preamble of this memory.
These toues are the subject of the following description, made with reference to Figures 13 to 21 of the drawing.
In an ordinary bevel gear, where the flanks of the teeth converge (Figure 13), all cuts made transversely to the teeth result in similar sections, the dimensions of which decrease. The two curved edges of these sections are always two involute arcs, The radius of the developed circle which generated them varies in proportion to the radius of the pitch circle of the toothing at the section considered, and the pressure angle (14 30 ') remains the same all along the tooth.
It is understandable that such a flank, formed of a succession of similar curves, but of different dimensions, cannot be cut by a single cutter, however complex its profile. Figure 13, which shows three cuts made in a tooth at a constant pressure angle, shows the impossibility of this cutting.
According to the present invention, the pressure angle does not remain constant, but varies continuously along the tooth. The profiles of the successive sections are no longer similar to each other, but substantially superimposable.
Such a shape of teeth retains good meshing, while greatly simplifying cutting.
The meshing of the teeth thus obtained is theoretically perfect. Indeed, a bevel gear can be considered as formed by the assembly of an infinity of conical discs of decreasing diameters, nested in each other.
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the others and toothed on their edge (figure 14). It suffices for the teeth of each elementary disc 25, 26, 27 to be able to mesh with those of the corresponding disc of the conjugate wheel 25 ', 26', 27 ', so that the meshing of the wheels is satisfactory. This result is obtained where the progressive variation of the pressure angle is the same for the two wheels in contact.
The great simplification of the cutting comes from the fact that a toothing with a variable pressure angle can be cut by means of a milling cutter of uniform profile, In fact, either (figures 15, 16, 17) three sections made in a tooth of bevel gear, at both ends and in the middle. the radii R, R ', R "of the pitch circles 28, 29,36 decrease in the same proportion as the radii of the circles of the feet and head of the teeth. If the pressure angles are given different values: a - a '- an, the radii of the circles to be developed r, r', r "will no longer be in the same relation with R, R ', R"; the involutes d, d', d ", constructed with the circles of radius r, r ', r "will no longer be alike.
If we superimpose these three developpers (figure 18) by making coincide, not the origins, but the points 0 where the involutes intersect the pitch circles, we see that, for pressure angles a - a '- a " , suitably graduated (here: 22 - 21 - 20), we manage to obtain an almost absolute coincidence, of the order of a hundredth of a millimeter, over a length equal to or greater than the height of the tooth.
The first involute a corresponds to the large modulus of the tooth; it merges with the second developing factor a '(traced with the average modulus) over a length hn, the height of the tooth at this location, and, with the third developing a "(corresponding to the small modulus) over any the height of the tooth at the smallest modulus.
We can therefore consider the involute a as
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giving the very exact profile of the tooth over its entire length, assuming that the pressure angle has varied constantly.
In practice, this angle varies from 18 to 25, depending on the relative length of the tooth. As the conjugate wheel is cut by the same method, at each point of contact of the wheels, there are two involutes drawn with the same pressure angle and the ride is perfect.
On the machine, the blank to be trimmed continuously rotates at a speed v; the cutter rotates at speed V such that V = n x v, n being the number of teeth of the wheel to be cut. the flanks of the cutter have the profile of a developing circle (figure 19), drawn with a pressure angle of 22 in the example above.
The cutter is toothed only on an angle A (figures 20 and 20 bis) and its teeth are arranged on a propeller shaft of pitch p.
The teeth of the cutter go deeper and deeper into the blank as the feed continues. The thickness of a tooth of the cutter (figure 19) at the pitch circles, at the small, medium and large moduli is respectively e-e'-e ". The teeth of the cutter cut hollows of width 1 - 1 '- 1 ", on these various primitive circles.
These widths are equal to those of the teeth of the cutter at the pitch circle considered, increased by the circular displacement of the gear during the passage of the teeth of the cutter and reduced by the displacement of these teeth during the same time, due to their arrangement on a propeller arc.
We therefore have, for the extreme sections of the toothing, the following two equations:
EMI9.1
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where: e - e "are the widths of the teeth of the cutter at the height ... of the two pitch circles considered. v, A ', v", A' are the circular displacements of the gear during the. size of a tooth, these displacements are equal to the pitch circumference multiplied by A and divided by 360. pA 'represents the lateral displacement of the teeth of the milling cutter during trimming; it is equal to p. the pitch of the cutter, multiplied by A and divided by 360.
1 and 1 "are the widths which the perforated teeth must have on the two pitch circles considered.
By solving these two equations, we find p the pitch of the cutter and A the toothed angle of the cutter,
In the middle of the length of the tooth, the wide @ r and of the cutter at the level of the corresponding pitch circle, the circular displacement v '.A' of the blank during cutting, the pitch p of the cutter, its toothed angle and the width of the hollow cut at this point, are linked by the equation: and + v '.A' - p. A '= l' (figure 15).
If we include in this equation the values of p and A taken from equations 1 and 2, these values verify equation 3 with a very large approximation, more than sufficient in practice.
For example, for a milling cutter cutting a 42 tooth wheel, with a maximum modulus of 3, at modules 3-2, 5 and 2, we have the following values for e: 3.10 mm, 3.63 mm, 4, 14 mm, which, with the relative displacements, corresponds to cutting widths of 3.14 mm, 3.92 mm, 3.71 mm.
The angle A is 60, the pitch p, 6 mm.
The widths e are moreover to be rectified, because, during cutting, the cutter, whose axis remains in reality fixed, seems to oscillate from right to left with respect to the teeth which perform a rotation. We correct this effect
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by rotating the profile of the cutter, around its origin, at the end of the tooth, by an angle equal to 360,
2n n being the number of teeth of the toua to be cut. This pivoting takes place in the direction of the decrease in the width of the tooth. the toothing according to the invention can also be cut on ordinary machines, with an appropriate profile cutter.
The movement of the knife along the generators of the toothing cone is then only accompanied by a simple rotation of the blank, instead of the usual complex displacements.
It should be mentioned that the invention extends to all means making it possible to cut bevel gears in such a way that the profile of the teeth, at various points, is formed by superimposable involute arcs, with variable pressure angles; in particular, cutters can be used which, instead of having a smooth part, have parts of different pitch. In general, the cutting mode can be any.
CLAIMS.