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perfectionnements aux procédés et aux machines pour tailler les engrenages .
La présente invention a pour objet un procédé et une machine pour la taille des engrenages.
L'invention est ci-dessous appliquée à une machine des- tinée à tailler les engrenages hélicoïdaux coniques et, pour la commodité de l'exposé, c'est une machine de ce genre qui sera présentement décrite, mais il est bien entendu que la descrip- tion de cette machine particulière et du procédé de taille des engrenages à l'aide de cet appareil, a été simplement faite à titre d'exemple de réalisation et qu'elle n'est pas limitative de l'invention dont les principes peuvent recevoir des appli- cations diverses.
Le but de l'invention est, en marne temps qu'un procédé, une machine à tailler les engrenages dans laquelle l'outil et
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l'engrenage brut à tailler tournent à vitesse constante et en même temps se déplacent l'un par rapport à l'autre de telle sorte que l'outil a un mouvement de translation relatif le long de l'engrenage, en effectuant des taillées successives qui donnent à la pièce sa forme définitive.
La nature et l'objet de l'invention seront mieux expli- qués par la description d'une machine spéciale comportant l'ap- plication des principes de l'invention, description accompa- gnée des dessins annexés.
La figure 1 est une vue en plan de la machine à tailler les engrenages conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue de côté de la même machine re- présentant le guidage de l'outil disposé à angle droit par rapport à l'arbre principal de la machine, au lieu de l'être sous un angle oblique pour la taille des engrenages coniques, comme dans le cas de la fige 1.
La figura 3 représente de côté un détail de l'appareil.
La figure 4 est une vue en bout de la machine dans la direction de la flèche 4 de la fige 1.
La figure 5 est une vue de l'extrémité opposée dans le sens de la flèche 5 de la fig. 1.
La fige 6 est'.une coupe par l'axe de l'arbre porte-outil quand il est dans sa position centrale, suivant la ligne 6-6 de la fig. 2.
La fige 7 est un plan représentant le mode d'inversion du mouvement de translation à l'effet de changer la course de la machine pendant laquelle a lieu la taille de l'engrenage.
La fig. 8 est une vue de côté, partiellement en coupe. du mécanisme de changement de sens du mouvement de l'arbre qui fait avancer l'outil le long de la pièce à tailler.
La fige 9 est une vue en bout du même dispositif dans le sensde la flèche 9 de la fige 8.
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La figure 10 est une coupe par la ligne 10-10 de la fig.8.
La figure 11 est une coupe par la ligne 11-11 de la fig.8.
La figure 12 est un plan correspondant à la fig. 11.
La figure 13 est une vue en bout du support de .tête.
La figure 14 est une vue d'arrière d'une partie de cet organe, dans le sens de- la flèche 14 de la fig. 13.
La figure 15 est une coupe horizontale par la ligne 15-15 de la fig.. 13.
La figure 16 est une vue d'arrière partiellement en coupe, du manchon coulissant de la vis qui sert à fixer la pièce à tailler.
Les figures 17 et 18 sont des vues, en bout et de côté respectivement, de la coulisse qui commande le manchon.
La figure 19 est un plan à plus grande échelle avec l'en- grenage à' tailler en coupe représentant le travail de la taille telle que la machine .L'exécute.
La figure 20 est une perspective de la disposition des transmissions de mouvement, sous forme schématique, dans la- quelle ne sont pas représentés les supports ou dispositifs de réglage de ces organes.
La figure 21 est une vue de face d'une roue d'angle héli- coïdale taillée sur la machine.
La figure 22 est une vue en bout de cette même pièce.
Le dispositif général des principaux organes de la machine, représente à titre explicatif, est indiqué par les figures 19 et 20. Le procédé de taille des engrenages et le fonctionnement de la machine comportant la rotation de l'outil 13 et de l'en- grenage à tailler 26 à des vitesses relatives déterminées par le nombre respectif des dents de chacune'des deux -pièces.L'ou- til est poussé lentement sur l'engrenage en donnant des tailles successives dirigées de telle sorte que, lorsque l'outil a
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traversé l'engrenage, la taille de celui-ci se trouve entiè- rement achevée. Les faces tranchantes des dents de l'outil sont disposées sur la face externe ou latérale de l'outil, c'est-à-dire sur le dessus de cet outil tel que représenté en fig.20.
Pendant la rotation relative de l'engrenage et de l'outil chaque dent de celui-ci s'engage dans l'intervalle entre les dents de l'engrenage à tailler et donne une taille légère. L'outil avance assez lentement pour que chaque passe n'aille qu'un peu plus loin dans l'intervalle entre les dents de l'engrenage que la passe correspondante précédente. Quand l'outil a dépassé la face latérale de la pièce à tailler, la taille se trouve achevée.
La machine comporte une base 10 avec un montant vertical 11 au dos duquel est disposé un support 14 fixé par un moyen approprié. Au-dessus de la base 10 est disposé l'arbre moteur 15, portant une poulie 16 ou un organe équivalent, servant à transmettre à l'arbre une force provenant d'un moteur approprié.
Cet arbre 15 commande, par des engrenages 16¯µ¯,!'arbre prin- cipal 17 de la machine. L'arbre 17 est muni d'une longue cla- vette 18 au moyen de laquelle il peut faire tourner un pignon 19 en restant en liaison avec ce pignon quand celui-ci se déplace dans un sens ou dans l'autre avec le support sur le- quel il est monté. La roue dentée 19 engrène avec la roue 20 de l'arbre 21 qui porte la pièce à tailler. Dans l'intérieur de cet arbre 21 passe unetige 25 qui est munie d'une tête co- nique 22. Un mécanisme de commande 23 est disposé sur cette pièce de manière à mouvoir la tige 25 en avant et en arrière.
Ce mécanisme fait avancer la tête conique 22 dans un arbre fendu 24. La tête conique 22 qui agit à l'intérieur de cet arbre le fait appuyer contre l'intérieur de la pièce à tailla: (figs. 1, 2 et 15).
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On voit en conséquence que l'engrenage à tailler 26 est tenu sur l'arbre 21 par un mécanisme 2 et que cet arbre tour- ne d'un mouvement continu aussi longtemps qu'il est actionné par la poulie de commande. Le mécanisme de mise en marche 23 est actionné par la manette 28 ; il comprend un organe 29 à cône réglable et à levier disposé de façon à faire revenir la tige 2uand on pousse la manette en arrière. Par ce moyen on serre la pièce à tailler.
La roue dentée 20 est munie d'un support anti-friction disposé entre cette roue et la surface fixe du support 14, et l'arbre 21 est muni d'un filetage qui permet de la régler à l'aide d'un écrou comme le dessin le représente. Le coussinet de l'arbre est conique de manière qu'on puisse rattraper l'u- sure en réglant la position longitudinale de l'arbre. Les or- ganes ci-dessus décrits constituent le système par lequel on actionne la pièce à tailler 26.
La base 10 de la machine est munie d'une partie horizon- tale courbe sur laquelle est monté à pivot un support 11 qui peut tourner autour d'un axe vertical central 12. Cette pièce 11 porte l'arbre 43 sur lequel est monté l'outil de taille 13; cet arbre 43 est parallèle à l'arbre 12 et présente à l'égard de celui-ci diverses autres relations dont il sera question plus loin.
L'arbre 17 commande, par des roues d'angle ou par un autre moyen, un arbre vertical 30, qui à son tour, par des roues d'angle, commande un arbre horizontal 31 qui longela base de la machine de façon à rencontrer l'axe de l'arbre 12, qu'il commande par des roues d'angles. Cet arbre 12 est monté sur la partie fixe de la base 10 et constitue l'axe de rotation ou pivot du. support 11. L'arbre 12 porte une roue d'angle 32 à son extrémité supérieure; un autre arbre 33 horizontal passe par
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dessus l'arbre 31 dans une direction transversale à celui-ci.
L'arbre 33 est porté sur le support 11; il est pourvu de deux roues d'angle 34 disposées vis-à-vis de la roue 32 et de maniè- re à engrener alternativement avec cette dernière, Ces roues sont maintenues sur l'arbre 33 par une clavette à coulisse d'un système bien connu. Suivant le mouvement imprime par les engrenages 34, l'arbre 33 tournera dans un sens ou dans l'au- tre.
Ce dispositif n'est pas un mécanisme de changement de marche ordinaire parce que, quand la machine est mise en train pour tailler l'une des deux pièces d'une paire de roues coni- ques engrenant entre elles, l'arbre 31 tourne dans un seul sens et jamais en sens contraire jusqu'à ce que la machine soit mise en train pour tailler l'autre pièce de la mâraa paire d'en- grenages, En conséquence il n'y a pas lieu d'envisager des moyens da commande rapide pour cet arbre; le seul dispositif prévu consiste en un couple de rainures 35 (fig.4) pratiquées dans le bâti tournant 11 et en -des boulons 36 servant à fixer un cadre 37 dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes.Le cadre 37 porte les deux pignons d'angle 34. Il détermine le Sens de la translation.
L'arbre 33, par le changement de vitesse 39, commande un arbre 40 qui porte une vis sans fin 41 laquelle engrène avec une roue hélicoïdale 42, montée sur un arbre vertical porte- outil 43. Cet arbre porte-outil est situé directement au-dessus de l'arbre 12, dans l'une de ses positions) mais il peut se déplacer latéralement dans un plan passant par l'axe'de l'arbre 12. L'outil 13 est situé au sommet de cet arbre 43. Cet outil qui est tracé en plan sur la fige 19, comporte un nombre de dents qui est dans un certain rapport avec le nombre de dents de l'engrenage à tailler. Les vitesses relatives des ar- bres 21 et 43 sont déterminées par le nombre de dents de l'ou- til et da l'ongrenage à tailler.
Les dents de l'outil sont, de
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préférence, inclinéessous un angle peu ouvert. Gemme on le voit, la ligne médiane de chaque dent est tangente à un petit cercle tracé au centre de l'outil. Les dents sont aussi incli- nées dans le sens de la longueur, par rapport à l'axe de l'ou- til en correspondance avec l'angle de la spirale de l'inter- valle 26b compris entre les dents de l'engrenages à tailler comme l'indique la fige 21.
La vitesse de rotation exacte de l'arbre portant la pièce à tailler et de l'axe porte-outil 43 et la vitesse de rota- tion de la vis de translation 57/dépendant de l'angle de la spi- rale de l'engrenage à tailler. On comprend que s'il n'y avait pas de mouvement de translation relatif de l'outil par rap- port à l'engrenage à tailler, les vitesses de rotation des ar- bres 21 et 43 seraient entre elles dans le même rapport que le nombre des dents de l'outil et celui des dents de l'engrenage à tailler: mais quand on taille la spirale, la vitesse de ro- tation relative doit varier suivant la vitesse de translation et l'angle de la spirale.
Le mouvement composé résultant, quand les diver&es vites- ses sont convenablement proportionnées, amène chacune des dents à entrer dans l'intervalle entre deux dents de l'engre- nage à tailler et à en sortir dans le sens de la longueur de l'intervalle entre les dents, pendant chaque rotation et, com- me l'outil a un mouvement de translation relatif le long de l'engrenage à tailler, les tailles, données dans les rota- tions successives, iront chaque fois relativement plus avant dans les intervalles entre les dents. De cette façon l'engre- nage se trouvera entièrement taillé au cours d'une translation complète de l'outil le long de l'engrenage tandis que la ro- tation continue.
Le support mobile 11 et ses dispositifs d'attache sont
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disposés de manière à, faire mouvoir l'arbre porte-outil 43, Sur ce support pivotant est placé un guidage 45 (fige, 1 et 6) sur lequel est montée une glissière 46 présentant des portées pour recevoir le guidage. La glissière 46 est soutenue non seulement par le guidage 45 en haut, mais aussi, dans le bas, par un second guidage 47, les deux guidages 46 et 47 faisant partie du bâti oscillant 11.
Les glissières 46 sont maintenues à l'aide de rondelles 48 boulonnées au dos des guidages 45 et 47 comme on le compren- dra aisément. De cette façon, la glissière 46 peut se déplacer le long du guidage 45. Le bâti tournant 11 est pourvu de boulons de fixation 38 qui pénètrent dans une rainure circulai- re, ou au moins courbe, 49, du soubassement 10 et la pièce 11 est placée de telle sorte que le guidage 45 est parallèle au fond des dents à tailler sur l'engrenage. Une graduation 50 indique la position angulaire.
Pour faire avancer automatiquement la glissière 46 le long de la pièce à tailler, on commande, de l'axe 33, un ar- bre vertical 52 (figs. 4 et 20) au moyen d'engrenages coniques ou d'un autre moyen approprié. Cet arbre actionne, à plus ou moins grande vitesses, un arbre 53 par un train de changement de vitesse 54. sur l'arbre 53 est montée une vis sans fin 55 qui actionne une roue hélicofdale 56 montée sur un arbre file- té 57. Le filetage de cet arbre 57 pénètre dans un écrou de la glissière ou tête 46 et fait avancer cette glissière le long de ses guidages en suivant la vitesse des pièces.
Le dispositif ci-dessus comprend un mécanisme d'embrayage et de changement de marche, sur la vis sans fin 56 sont dispo- sées des dents d'embrayage 59 (figs. 8 et 10) qui engrènent avec une denture correspondante, montée sur un collier coulis- sant 60 qui porte comme d'ordinaire une rainure 61 et qui est
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commandé par un étrier 62 relié à une manette 75. Ce collier coulissant peut se mouvoir en arrière et en avant pour embrayer et débrayer la roue hélicoïdale 56 de l'arbre 57.
A l'autre extrémité du collier 60, se trouve une sur- face de friction conique 65 disposée pour entrer en contact avec la surface correspondante 66 d'une roue qui peut tourner sur l'arbre 57 et qui est munie de dents hélicofdales exté- rieures 67, lesquelles engrènent avec une roue hélicoïdale montée sur l'arbre 52. La taille s'effectue en faisant avancer la glissière 46 au moyen de la vis sans fin 55 et de la roue 56. Les roues 67 assurent un retour rapide.
Fonctionnement de la machine.
On a décrit., ci-dessus le dispositif essentiel de la machine en se référant spécialement à la figure schématique 20 mais aussi dans certains cas à d'autres figures. Ceci posé le fonctionnement de la machine est le suivant, la description de ce fonctionnement étant interrompue, de temps en temps, pour traiter de certains organes additionnels dont il n'a pas été question ci-dessus.
Quand on veut mettre la machine en route pour tailler l'engrenage 26 représenté dans les dessins, on desserre les boulons 36 et 38 (fig.6), on fait tourner le cadre pivotant 11 à la position dans laquelle la glissière 45 et les pièces qui la guident sont parallèles à la ligne des.rainures des dents finies. Le plan dans lequel se meut l'arbre 43 est paral- lèle à un plan vertical tangent à un cône limité par les ra- cines des dents.
On serre ensuite les boulons 38 de manière à fixer la glissière sous cet angle. Le cadre 37 portant les deux roues 34 est poussé dans le sens longitudinal jusqu'à, ce que celle
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de gauche vienne à engrener avec la roue 32 de l'arbre 12 de manière à tailler une spire 4 gauche comme on le voit sur le dessin. Ensuite on serre les boulons 32 et les pièces restent en position aussi longtemps que l'on veut façonner cet engre- nage. La pièce conique à tailler 26 est placée sur l'arbre expansible 24 et la manette 28 est tirée en avant pour amener la tige 25 diane la position opposée et serrer la pièce à tra- vailler sur l'arbre.
La manette 95 est en place pour porter l'engrenage à tailler à la position où il sera travaillé, comme le dessin le montre, seit avant soit après ce mouvement, on met la machine en marche en poussant vers l'arrière un le- vier de mise en marche 70. Ce levier, par un mécanisme facile à imaginer, actionne un levier 71 et un organe d'embrayage 72 pour embraver la poulie 16 sur l'arbre 15 sur lequel cette poulie tourne folle normalement. Maintenant cet arbre 15 est relié à la source de force motrice et actionne d'un mouvement continu l'arbre 21 et par conséquent l'arbre 12 et par celui-ci l'arbre 52 aussi bien que l'arbre porte-outil 43. En outre) l'arbre 15 commande une pompe à huile 73 (fig.5),au moyen d'une courroie 74 et distribue l'huile par un tube 73a, (fig.4) sur l'engrenage soumis à la taille.
L'outil 13 tourne alors fou parce que le levier d'embra- yage 75 est à la position neutre, Ce levier est maintenant poussé en avant en comprimant un ressort 76 (fig.4), placé sur une tige 77 reliée à ce levier; il agit sur une tige 78 et l'écarte d'un arrêtoir 79 de la glissière 46.
Le mouvement du levier 75 fait agir un ergot 80 sur un verrou 81 qui pivote sur un prolongement du cadre rotatif 11.
Ce verrou est pourvu d'un contrepoids 82 qui normalement le tient relevé dans la position opérante, Mais ensuite l'ergot 80 se porte du côté opposé à celui figuré sur le dessin, En
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conséquence le verrou 81, étant tenu relevé par le contrepoids, empêche le levier 75 de revenir en arrière. Le déplacement de ce levier, par l'intermédiaire d'un arbre 83 sur lequel il est monté, déplace le collier 60 de façon que se denture engrène avec celle de la roue hélicoïdale 56 pour entrainer la vis sans fin 53.
Cette vis est actionnée par ce mécanisme dans une direc- tion telle qu'elle pousse la glissière 46 sur ses supports dans un sens où elle met l'outil en prise aveo l'engrenage à tailler et où l'outil taille les dents de celui-ci, c'est-à- dire dans la direction vers l'angle supérieur de droite de la figure 1. Quand l'engrenage est entièrement taillé, ce qui se fait en peu de temps, 1'outil se porte de l'autre côté de la pièce, l'arbre 43 à peu 'Près dans l'alignement de l'arbre 21. La glissière ou chariot 46 sera évidemment dans une posi- tion plus avancée vers la droite que celle représentée dans les fige. 4 et 1.
L'opération suivante consiste à inverser la vis 57. On peut la réaliser en actionnant à la main un levier 85 (fige, 1 et 15), Ce levier est porté en arrière vers l'arbre sur le- quel est montée la pièce à tailler contraitement à l'action d'un ressort 86. Il est munit d'un ergot qui pénètre dans la rainure d'un boulon 87 dont l'extrémité entre dans une rainure 88 d'une glissière carrée ou rectangulaire 89. Au bout de cet- te glissière est fixée une' tige 90 (fige,, 13, 14, 17 et 18), sur laquelle est enroulé un ressort 91 dont on peut régler la tension.
Ce ressort est puissant et, quand on libère la glis- sière en'retirant le boulon 87, il peut tirer la tige 90 et la glissière 89 vers le bas (fig.13). Un des effets de ce mou- vement est de mettre le bout de la tige 90 en contact avec un bras d'un levier coudé 92 et de tirer une corde 93 contrairement
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à l'action d'un ressort 94. Cette corde est reliée au levier équilibré 81 (fig.9) et tire celui-ci vers le bas pour permet- tre à l'ergot 80 du levier de changement de marche 75 de sor- tir de la position à laquelle il a été mis pendant que l'ou- til se déplaçait vers l'avant. Il s'ensuit que le ressort 76 (fig.4) est libre de pousser le levier 75 de la position in- clinée correspondant à l'opération de la taille à la position inverse.
Le levier 75, par l'intermédiaire de l'arbre 83 et de la fourche 62, actionne l'embrayage 60 pour dégager la dentu- re 5.9 et embrayer l'embrayage à friction 65, de l'autre côté avec la surface de friction 66. En conséquence l'arbre fileté 57 tourne dans le sens opposé, par l'intermédiaire des roues hélicoïdales, et l'outil revient rapidement à sa position primitive,
Lorsque l'outil revient à cette position, l'arrêtoir 79, de la glissière 46 de l'outil, agit sur la tige 78 et rappelle la tige 77 en arrière. Cette dernière ramène le levier inver- seur 75 à sa position neutre première, montrée en fig.4. Alors tous les organes sont prêts à être mis en marche de nouveau.
Lorsque l'outil a achevé sa passe et a fini la taille da l'engrenage, il continue évidemment à tourner et doit être ramené à sa position de départ comme il a été expliqué. Pour que l'outil ne vienne pas toucher l'engrenage taillé pendant son mouvement de retour on déplace l'engrenage dans la sens de l'axe. A cat effet, la glissière 89 porte un appendice obliqua 98 logé dans une rainure 99 d'un manchon 100 (fig.16).Ce man- chon est monté sur un arbre fileté 101. Le mouvement vertical de la pièce 89 fait agir le saillant 98 sur la rainure 99 et ramène le manchon 100 et la vis 101 horizontalement vers l'ar- rière. La vis entraîne son écrou et aussi la pièce 14 qui est montée de manière à glisser sur ses guidages.
Le manchon 100 bute d'un bout contre un collier monté
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sur la vis 101, et de l'autre bout, porte une douille 102 munie d'une graduation 103 qui correspond au point zéro du manchon 100. On peut obtenir un réglage de la vis 101, avec tou- te la précision désirable, en faisant tourner son extrémité 104 au moyen d'une clé jusqu'à la position voulue. Dans la douille 102 est logé un collier 106 auquel est fixé, par une vis 107, le manchon 102; le collier 105 est claveté sur l'ar- bre de la vis 101.
11 a été expliqué que la manette 85;peut libérer la glissière 89 en retirant la cheviller? de la rainure 88 et en laissant ainsi le ressort 91 tirer la tige 90 vers le bas et, avec celle-ci, la glissière 89. Ceci a pour effet, en outre, de ramener la vis 101 et l'engrenage à tailler en arrière, de sorte que l'outil peut revenir à sa position normale sans endommager l'engrenage taillé.
Ce mécanisme peut être actionné automatiquement au lieu de l'être à la main, et ce de la manière suivante. Sur la glis- sière 46 se trouve un saillant 110 (figs. 2 et 6). Quand cette pièce atteint un point où elle rencontre une manette à segment denté 111, elle fait tourner le segment, entrains une crémail- lère 112 et fait osciller un levier coudé 113 contrairement à l'action d'un ressort 114. L'extrémité supérieure de ce levier pénètre dans une gorge 115 du boulon 117 et le mouvement du levier rappelle le boulon. L'effet produit est le même que celui qui est dû à la manette 85 dans la direction opposée à celle indiquée par la flèche de la figure 15. Une manette 95, représentée sur la Fig. 14, est en réalité une manivelle des- tinée à ramener l'engrenage à tailler dans la position opéran- te.
Cette.manivelle porte un bouton qui pénètre dans une rai- nure 96 du haut de la glissière 89, de sorte que, quand la manette est ramenée en arrière, la glissière se relève. Ces
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opérations s'effectuent sans qu'il y ait a débrayer l'engre- nage à tailler d'avec le mécanisme moteur.
Pour résumer brièvement 1'opération, on peut dire d'abord que, pour une position appropriée de l'outil et un engrenage brut, fixé sur son axe et porté à la position d'opération; la machine toute entière est mise en marche à l'exception de la vis de translation 57. Alors le levier d'embrayage 75 est pous- sé de manière à faire tourner la vis de translation et avancer l'outil, celui-CI tournant toujours sur son axe propre et travaillant comme un outil de tour. -Au point voulu, la glis- sière 46 de l'outil lâche le verrou 81.
Le mécanisme décrit permet à la tige portant l'engrenage à tailler de reculer suffi- samment pour qu'elle ne rencontre pas l'engrenage lorsque l'ou- til revient en arrière, Lorsque l'axe 21 qui porte l'engrenage à tailler a reculé jusqu'à la limite de son parcours, la tige 90 abandonne le verrou 81 et permet au ressort d'écarter l'em- brayage de la vis de translation et de le faire entrer en pri- se, par friction, pour actionner la vis de translation 57 dans le sens opposé et à plus grande vitesse. Ainsi l'outil se trouve rapidementramené au point de départ choisi.
A ce moment, l'arrêtoir 79,-par l'intermédiaire de la glissière 46, pousse la tige 77, contrairement à l'action du ressort 76, agit sur le levier d'embrayage, et,, de cette fa- çon, ramène l'embrayage à sa position neutre, de sorte que la vis de translation cesse de tourner. Ce mouvement achève le cycle des opérations et la machine est disponible pour recevoir un nouvel engrenage brut à tailler .
On a admis, dans la description qui précède, que l'engre- nage à tailler est une roue conique à spirale à gauche,toile que celle représentée sur la figure 21. Si l'on a à tailler un engrenage avec spirale à droite, on règle la machine de maniera
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que la taille ait lieu alors que l'outil se déplace dans la direction opposée. Pour régler la machine en vue de tailler un engrenage avec spirale à droite, la partie pivotante 11 du bâti est amenée à l'angle voulu et les roues dentées 34 sont disposées de manière à mettre l'engrenage à droite ( fig.20), en prise avec le pignon de commande 32. Cette ma- noeuvre renverse le sens de la rotation de l'arbre 52, et la course qui donne la taille correspond au déplacement de la glissière 46 vers la gauche.
Lorsque la taille de l'engrenage est achevée, on écarte l'embrayage de la vis sans fin et l'on met l'embrayage à friction 65, en action, le tout automatique- ment comme il a été dit plus haut. 'L'arbre qui porte l'engrenage à tailler est ramené en arrière, comme il a été expliqué pré- cédemment et l'outil est transporté vis-à-vis de l'extrémité de l'arbre portant l'engrenage , tout prêt à répéter l'opéra- tion de taille. Le cycle des opérations se poursuit quel que soit le sens de la taille.
On remarquera que la trajet de l'outil, pendant l'opé- ration, est tel que le profil des dents, dans une section: faite par une génératrice du cône et dans un plan radial, est
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affeettveiaent ou approx1mati vaIllent le profil du contour d'une crémaillère. Cette crémaillère peut être, si l'on veut, du type développante et, dans ce cas, les dents de l'outil doivent présenter un profil conforme.
La description qui précède se réfère à un appareil et à un procédé pour la taille d'engrenages coniques à spirale,mais il est bien entendu que les principes de l'invention ne sont pas nécessairement limités à cette application et peuvent fa- cilement s'adapter à des machines à tailler des engrenages d'autres types, sans qu'on se départisse de l'esprit de l'in- vention.
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improvements to processes and machines for cutting gears.
The present invention relates to a method and a machine for the size of gears.
The invention is hereinafter applied to a machine for cutting bevel helical gears and, for convenience of disclosure, it is such a machine which will be described hereinafter, but it is understood that the description of this particular machine and of the method for cutting gears using this apparatus, has been given simply by way of example of embodiment and that it is not limiting of the invention, the principles of which can be receive various applications.
The object of the invention is, as a method, a gear cutting machine in which the tool and
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the rough gear to be cut rotate at constant speed and at the same time move relative to each other so that the tool has a relative translational movement along the gear, performing successive cuts which give the room its final shape.
The nature and object of the invention will be better explained by the description of a special machine incorporating the application of the principles of the invention, a description accompanied by the accompanying drawings.
Figure 1 is a plan view of the gear cutting machine according to the invention.
Figure 2 is a side view of the same machine showing the tool guide arranged at right angles to the main shaft of the machine, instead of at an oblique angle for the size of the machines. bevel gears, as in the case of freeze 1.
Figure 3 shows a detail of the device from the side.
Figure 4 is an end view of the machine in the direction of arrow 4 in fig 1.
FIG. 5 is a view of the opposite end in the direction of arrow 5 in FIG. 1.
The pin 6 is a section through the axis of the tool-holder shaft when it is in its central position, along line 6-6 of FIG. 2.
Fig. 7 is a plane showing the mode of reversal of the translational movement in order to change the stroke of the machine during which the size of the gear takes place.
Fig. 8 is a side view, partially in section. the shaft movement direction change mechanism which advances the tool along the workpiece.
Fig 9 is an end view of the same device in the direction of arrow 9 of fig 8.
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Figure 10 is a section taken along line 10-10 of Fig.8.
Figure 11 is a section taken on line 11-11 of Fig.8.
FIG. 12 is a plan corresponding to FIG. 11.
Figure 13 is an end view of the head support.
FIG. 14 is a rear view of part of this member, in the direction of arrow 14 of FIG. 13.
Fig. 15 is a horizontal section taken along the line 15-15 of Fig. 13.
Figure 16 is a rear view, partially in section, of the sliding sleeve of the screw which serves to fix the workpiece.
Figures 17 and 18 are end and side views respectively of the slide which controls the sleeve.
Figure 19 is an enlarged plan with the bevel gear in cross section showing the work of pruning as the machine performs it.
FIG. 20 is a perspective of the arrangement of the motion transmissions, in schematic form, in which the supports or adjustment devices of these members are not shown.
Figure 21 is a front view of a cut helical angle wheel on the machine.
Figure 22 is an end view of the same part.
The general device of the main parts of the machine, represented by way of explanation, is indicated by Figures 19 and 20. The method of cutting gears and the operation of the machine comprising the rotation of the tool 13 and of the drive. grinding to be cut 26 at relative speeds determined by the respective number of teeth of each of the two -pieces. The tool is pushed slowly over the gear giving successive sizes directed so that when the tool at
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passed through the gear, the cutting of the latter is completely completed. The cutting faces of the teeth of the tool are arranged on the external or lateral face of the tool, that is to say on the top of this tool as shown in FIG. 20.
During the relative rotation of the gear and the tool each tooth of the latter engages in the gap between the teeth of the gear to be cut and gives a light size. The tool advances slowly enough that each pass goes only a little further into the gap between the teeth of the gear than the previous corresponding pass. When the tool has passed the side face of the workpiece, the cut is complete.
The machine comprises a base 10 with a vertical upright 11 at the back of which is arranged a support 14 fixed by suitable means. Above the base 10 is arranged the motor shaft 15, carrying a pulley 16 or equivalent member, serving to transmit to the shaft a force from a suitable motor.
This shaft 15 controls, by gears 16¯µ¯, the main shaft 17 of the machine. The shaft 17 is provided with a long key 18 by means of which it can turn a pinion 19 while remaining in connection with this pinion when the latter moves in one direction or the other with the support on. which he rode. The toothed wheel 19 meshes with the wheel 20 of the shaft 21 which carries the piece to be cut. In the interior of this shaft 21 passes a rod 25 which is provided with a conical head 22. A control mechanism 23 is arranged on this part so as to move the rod 25 forward and backward.
This mechanism moves the conical head 22 in a split shaft 24. The conical head 22 which acts inside this shaft causes it to press against the inside of the piece to be cut: (figs. 1, 2 and 15).
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It can therefore be seen that the gear to be cut 26 is held on the shaft 21 by a mechanism 2 and that this shaft rotates in a continuous movement as long as it is actuated by the control pulley. The starting mechanism 23 is actuated by the lever 28; it comprises a member 29 with an adjustable cone and a lever arranged so as to return the rod 2uand the lever is pushed back. By this means we tighten the piece to be cut.
The toothed wheel 20 is provided with an anti-friction support arranged between this wheel and the fixed surface of the support 14, and the shaft 21 is provided with a thread which allows it to be adjusted using a nut as the drawing represents it. The shaft bearing is conical so that the wear can be taken up by adjusting the longitudinal position of the shaft. The organs described above constitute the system by which the workpiece 26 is actuated.
The base 10 of the machine is provided with a curved horizontal part on which is pivotally mounted a support 11 which can rotate about a central vertical axis 12. This part 11 carries the shaft 43 on which the support is mounted. 'size 13 tool; this shaft 43 is parallel to the shaft 12 and has with respect to the latter various other relationships which will be discussed later.
The shaft 17 controls, by angle wheels or other means, a vertical shaft 30, which in turn, by angle wheels, controls a horizontal shaft 31 which runs along the base of the machine so as to meet the axis of the shaft 12, which it controls by angle wheels. This shaft 12 is mounted on the fixed part of the base 10 and constitutes the axis of rotation or pivot of. support 11. The shaft 12 carries an angle wheel 32 at its upper end; another horizontal tree 33 goes through
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above the shaft 31 in a direction transverse thereto.
The shaft 33 is carried on the support 11; it is provided with two angle wheels 34 arranged vis-à-vis the wheel 32 and so as to mesh alternately with the latter. These wheels are held on the shaft 33 by a sliding key of a system well known. Depending on the movement imparted by the gears 34, the shaft 33 will rotate in one direction or the other.
This device is not an ordinary gear change mechanism because, when the machine is started to cut one of the two pieces of a pair of bevel wheels meshing with each other, the shaft 31 turns in one direction and never in the opposite direction until the machine is started to cut the other part of the maraa pair of gears. Consequently there is no need to consider means of quick order for this tree; the only device provided consists of a pair of grooves 35 (fig.4) made in the rotating frame 11 and bolts 36 serving to fix a frame 37 in one or the other of its extreme positions. carries the two angle gears 34. It determines the Direction of the translation.
The shaft 33, by the speed change 39, controls a shaft 40 which carries a worm 41 which meshes with a helical wheel 42, mounted on a vertical tool-holder shaft 43. This tool-holder shaft is located directly at the bottom. above the shaft 12, in one of its positions) but it can move laterally in a plane passing through the axis of the shaft 12. The tool 13 is located at the top of this shaft 43. This tool, which is drawn in plan on the pin 19, has a number of teeth which is in a certain relationship with the number of teeth of the gear to be cut. The relative speeds of the shafts 21 and 43 are determined by the number of teeth of the tool and of the grinding to be cut.
The teeth of the tool are, of
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preferably tilted at a slightly open angle. Gem we see, the center line of each tooth is tangent to a small circle drawn in the center of the tool. The teeth are also inclined in the direction of the length, with respect to the axis of the tool in correspondence with the angle of the spiral of the interval 26b included between the teeth of the gears. to be pruned as shown in fig 21.
The exact rotational speed of the shaft carrying the workpiece and of the tool-holder axis 43 and the rotational speed of the translating screw 57 / depending on the angle of the spiral of the gear to be cut. It will be understood that if there were no relative translational movement of the tool with respect to the gear to be cut, the speeds of rotation of the shafts 21 and 43 would be in the same relation to each other as the number of teeth of the tool and that of the teeth of the gear to be cut: but when cutting the spiral, the relative speed of rotation must vary according to the speed of translation and the angle of the spiral.
The resulting compound motion, when the various speeds are suitably proportioned, causes each of the teeth to move into the gap between two teeth of the gear to be trimmed and out along the length of the gap. between the teeth, during each rotation and, as the tool has a relative translational movement along the gear to be cut, the sizes, given in the successive rotations, will each time go relatively further in the intervals between the teeth. In this way the gear will be completely cut during a complete translation of the tool along the gear while the rotation continues.
The mobile support 11 and its attachment devices are
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arranged so as to move the tool-holder shaft 43, on this pivoting support is placed a guide 45 (pin, 1 and 6) on which is mounted a slide 46 having bearing surfaces for receiving the guide. The slide 46 is supported not only by the guide 45 at the top, but also, at the bottom, by a second guide 47, the two guides 46 and 47 forming part of the oscillating frame 11.
The slides 46 are held by means of washers 48 bolted to the back of the guides 45 and 47 as will easily be understood. In this way, the slide 46 can move along the guide 45. The rotating frame 11 is provided with fixing bolts 38 which penetrate into a circular groove, or at least curved, 49, of the base 10 and the part 11 is placed so that the guide 45 is parallel to the bottom of the teeth to be cut on the gear. A graduation 50 indicates the angular position.
In order to automatically advance the slide 46 along the workpiece, a vertical shaft 52 (figs. 4 and 20) is controlled from the axis 33 (figs. 4 and 20) by means of bevel gears or other suitable means. . This shaft operates, at varying speeds, a shaft 53 by a gear change train 54. On the shaft 53 is mounted a worm 55 which actuates a helical wheel 56 mounted on a threaded shaft 57. The thread of this shaft 57 enters a nut of the slide or head 46 and causes this slide to advance along its guides, following the speed of the parts.
The above device comprises a clutch and gear change mechanism, on the worm 56 are arranged clutch teeth 59 (figs. 8 and 10) which mesh with a corresponding toothing, mounted on a sliding collar 60 which carries as usual a groove 61 and which is
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controlled by a caliper 62 connected to a lever 75. This sliding collar can move back and forth to engage and disengage the helical wheel 56 from the shaft 57.
At the other end of collar 60 is a tapered friction surface 65 disposed to contact the corresponding surface 66 of a wheel which can rotate on shaft 57 and which is provided with outer helical teeth. rieures 67, which mesh with a helical wheel mounted on shaft 52. Pruning is effected by advancing slide 46 by means of worm 55 and wheel 56. Wheels 67 provide rapid return.
Machine operation.
The essential device of the machine has been described above with special reference to the schematic figure 20 but also in some cases to other figures. This being said, the operation of the machine is as follows, the description of this operation being interrupted from time to time to deal with certain additional components which have not been discussed above.
When you want to start the machine to cut the gear 26 shown in the drawings, loosen the bolts 36 and 38 (fig. 6), turn the pivoting frame 11 to the position in which the slide 45 and the parts which guide it are parallel to the line of the finished teeth. The plane in which the shaft 43 moves is parallel to a vertical plane tangent to a cone limited by the roots of the teeth.
The bolts 38 are then tightened so as to fix the slide at this angle. The frame 37 carrying the two wheels 34 is pushed in the longitudinal direction until, that
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left comes to mesh with the wheel 32 of the shaft 12 so as to cut a left turn 4 as seen in the drawing. Then the bolts 32 are tightened and the parts remain in position as long as it is desired to shape this gear. The tapered workpiece 26 is placed on the expanding shaft 24 and the lever 28 is pulled forward to move the rod 25 to the opposite position and clamp the workpiece to the shaft.
The lever 95 is in place to take the gear to be cut to the position where it will be worked, as the drawing shows, either before or after this movement, the machine is started by pushing a lever backwards. 70. This lever, by a mechanism easy to imagine, actuates a lever 71 and a clutch member 72 to engage the pulley 16 on the shaft 15 on which this pulley turns idle normally. Now this shaft 15 is connected to the source of motive force and actuates in a continuous movement the shaft 21 and therefore the shaft 12 and thereby the shaft 52 as well as the tool-holder shaft 43. In addition) the shaft 15 controls an oil pump 73 (fig.5), by means of a belt 74 and distributes the oil through a tube 73a, (fig.4) on the gear subjected to size.
Tool 13 then turns crazy because clutch lever 75 is in the neutral position. This lever is now pushed forward by compressing a spring 76 (fig. 4), placed on a rod 77 connected to this lever ; it acts on a rod 78 and moves it away from a stopper 79 of the slide 46.
The movement of the lever 75 causes a lug 80 to act on a latch 81 which pivots on an extension of the rotary frame 11.
This lock is provided with a counterweight 82 which normally keeps it raised in the operating position, but then the lug 80 is carried on the side opposite to that shown in the drawing, In
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consequently the latch 81, being held up by the counterweight, prevents the lever 75 from going back. The movement of this lever, by means of a shaft 83 on which it is mounted, moves the collar 60 so that the teeth mesh with that of the helical wheel 56 in order to drive the worm 53.
This screw is actuated by this mechanism in a direction such that it pushes the slide 46 on its supports in a direction where it engages the tool with the gear to be cut and where the tool cuts the teeth of it. here, that is, in the direction towards the upper right-hand corner of FIG. 1. When the gear is completely cut, which is done in a short time, the tool goes from the On the other side of the room, shaft 43 roughly in line with shaft 21. Slide or carriage 46 will obviously be in a more forward position to the right than that shown in the figures. 4 and 1.
The following operation consists in reversing the screw 57. It can be carried out by actuating by hand a lever 85 (pin, 1 and 15). This lever is carried back towards the shaft on which the part to be mounted is mounted. cut counter to the action of a spring 86. It is provided with a lug which penetrates into the groove of a bolt 87, the end of which enters a groove 88 of a square or rectangular slide 89. At the end of this slide is fixed a 'rod 90 (pin, 13, 14, 17 and 18), on which is wound a spring 91 whose tension can be adjusted.
This spring is powerful and, when the slide is released by removing the bolt 87, it can pull the rod 90 and the slide 89 down (fig.13). One of the effects of this movement is to put the end of the rod 90 in contact with an arm of an angled lever 92 and to pull a rope 93 unlike
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to the action of a spring 94. This cord is connected to the balanced lever 81 (fig.9) and pulls the latter downwards to allow the lug 80 of the gear shift lever 75 to be released. shot from the position it was put in while the tool was moving forward. It follows that the spring 76 (fig.4) is free to push the lever 75 from the inclined position corresponding to the pruning operation to the reverse position.
The lever 75, through the shaft 83 and the fork 62, actuates the clutch 60 to disengage the toothing 5.9 and engage the friction clutch 65, on the other side with the friction surface. 66. Consequently the threaded shaft 57 turns in the opposite direction, by means of the helical wheels, and the tool quickly returns to its original position,
When the tool returns to this position, the stop 79, of the slide 46 of the tool, acts on the rod 78 and returns the rod 77 back. The latter returns the reversing lever 75 to its first neutral position, shown in fig.4. Then all the organs are ready to be started again.
When the tool has completed its pass and has finished cutting the gear, it obviously continues to rotate and must be returned to its starting position as explained. So that the tool does not come into contact with the cut gear during its return movement, the gear is moved in the direction of the axis. To this end, the slide 89 carries an oblique appendage 98 housed in a groove 99 of a sleeve 100 (fig.16). This sleeve is mounted on a threaded shaft 101. The vertical movement of the part 89 causes the actuator to act. protruding 98 over groove 99 and brings sleeve 100 and screw 101 horizontally backwards. The screw drives its nut and also the part 14 which is mounted so as to slide on its guides.
The sleeve 100 abuts one end against a mounted collar
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on the screw 101, and on the other end, carries a sleeve 102 provided with a graduation 103 which corresponds to the zero point of the sleeve 100. The adjustment of the screw 101 can be obtained with all the desired precision, by turning its end 104 by means of a key to the desired position. In the sleeve 102 is housed a collar 106 to which is fixed, by a screw 107, the sleeve 102; the collar 105 is keyed on the shaft of the screw 101.
It has been explained that the lever 85; can release the slide 89 by removing the pin? of the groove 88 and thus allowing the spring 91 to pull the rod 90 downwards and, with this, the slide 89. This has the further effect of bringing the screw 101 and the gear to be cut back. , so that the tool can return to its normal position without damaging the cut gear.
This mechanism can be operated automatically instead of by hand, in the following manner. On the slide 46 there is a projection 110 (figs. 2 and 6). When this part reaches a point where it meets a toothed segment lever 111, it rotates the segment, drives a rack 112 and oscillates an elbow lever 113 contrary to the action of a spring 114. The upper end of this lever enters a groove 115 of the bolt 117 and the movement of the lever recalls the bolt. The effect produced is the same as that due to the lever 85 in the direction opposite to that indicated by the arrow in FIG. 15. A lever 95, shown in FIG. 14, is in reality a crank intended to return the gear to be cut into the operative position.
This crank carries a button which enters a groove 96 in the top of the slide 89 so that when the handle is pulled back the slide rises. These
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operations are carried out without disengaging the gear to be trimmed from the motor mechanism.
To briefly summarize the operation, we can first say that, for an appropriate position of the tool and a raw gear, fixed on its axis and brought to the operating position; the whole machine is started with the exception of the translation screw 57. Then the clutch lever 75 is pushed so as to turn the translation screw and advance the tool, the latter still turning. on its own axis and working as a lathe tool. -At the desired point, the slide 46 of the tool releases the lock 81.
The mechanism described allows the rod carrying the gear to be cut to move back enough so that it does not meet the gear when the tool goes back, when the axis 21 which carries the gear to be cut has retreated to the limit of its travel, the rod 90 releases the latch 81 and allows the spring to move the clutch away from the translation screw and to engage it, by friction, to actuate the translation screw 57 in the opposite direction and at higher speed. The tool is thus quickly returned to the chosen starting point.
At this time, the stopper 79, -by the intermediary of the slide 46, pushes the rod 77, contrary to the action of the spring 76, acts on the clutch lever, and, in this way, returns the clutch to its neutral position so that the translation screw stops turning. This movement completes the cycle of operations and the machine is available to receive a new raw gear to be cut.
It has been admitted, in the preceding description, that the gear to be cut is a bevel wheel with a left spiral, the web as that shown in figure 21. If we have to cut a gear with a right spiral, we adjust the machine
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that pruning takes place while the tool is moving in the opposite direction. To adjust the machine with a view to cutting a gear with a right spiral, the pivoting part 11 of the frame is brought to the desired angle and the toothed wheels 34 are arranged so as to put the gear on the right (fig. 20), in engagement with the drive pinion 32. This operation reverses the direction of rotation of the shaft 52, and the stroke which gives the size corresponds to the displacement of the slide 46 to the left.
When the size of the gear is complete, the worm clutch is moved apart and the friction clutch 65 is put into action, all automatically as mentioned above. 'The shaft which carries the gear to be cut is brought back, as explained above, and the tool is transported opposite the end of the shaft carrying the gear, quite ready. to repeat the pruning operation. The cycle of operations continues regardless of the size direction.
It will be noted that the path of the tool, during the operation, is such that the profile of the teeth, in a section: made by a generator of the cone and in a radial plane, is
EMI15.1
affeettveiaent or approx1mati vaIllent the profile of the contour of a rack. This rack can be, if desired, of the involute type and, in this case, the teeth of the tool must have a conformal profile.
The foregoing description refers to an apparatus and method for cutting spiral bevel gears, but it should be understood that the principles of the invention are not necessarily limited to this application and can readily be understood. adapting to machines for cutting gears of other types, without departing from the spirit of the invention.