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Perfectionnements aux procédés et appareils pour tailler des rainures, creux et analogues,
La présente invention est relative au taillage de rainures ou creux dans des alésages intérieurs, comme par exemple le taillagede rainures annulaires à l'intérieur d'écrous ou pièces brutes pour écrous pour donner des proprié- tés de verrouillage automatique aux écrous achevés.
Si une rainure de section en V est découpée suivant le procédé ordinaire au moyen d'un outille même forme que celle de la rainure voulue, il y a nécessairement une augmentation progressive dans la longueur du bord coupant à mesure que l'outil est introduit dans la substance, et ceci présente des inconvénients surtout lorsque des pièces brutes d'écrou de faible alésage sont travaillées ; le corps de l'outil doit alors avoir des dimensions faibleset aura par conséquent une tendance à casser sous l'effort du découpage. Un autre procédé impliquant l'emploi de deux outils insérés dans l'alésage à partir d'extrémités opposées et l'alimentatioh des outils de telle manière que chacun découpe un côté de la rainure, permet d'employer du jeu et de réduire la...
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.... longueur du bord coupant et de la tenir constante, mais est limité dans son application à des écrous au-dessus d'environ 5/16" B.S.F. et de plus ne peut pas être appliqué à la formation de rainures d'écrous d'obturation ou à chapeau tels que par exemple ceux employés dans les roues amovibles de véhicules ou pour d'autres usages.
L'objet de la présente invention est de donner un procédé perfectionné pour tailler des rainures comme dit ci-dessus, tout en évitant des difficultés telles que celles mentionnées et de donner des appareils perfectionnés et simplifiés pour réaliser le dit procéda
L'invention consiste en un procédé pour tailler des rainures annulaires ou creux dans un alésage intérieur tout en maintenant petite et substantiellement constante la longueur du bord coupant, suivant laquelle un seul outil plus ou moins pointu avec jeu latéral pendant qu'il est introduit dans la substance, est soumis à un mouvement vibratoire translatoire rapide endéans les limites requises pour la rainure.
De plus, l'invention consiste en un procédé suivant l'alinéa précédentappliquée au taillage de rainures de section en V ou autre section rétrécissante en réduisant progressivement l'amplitude de la vibration de la région coupante lorsqu'elle est introduite dans la substance.
L'invention consiste encore en un procédé suivant l'ali- néa précédent et suivant laquelle l'amplitude de la vibration est réduite à zéro en même temps que le bord coupant atteint la profondeur finale requise.
L'invention consiste encore en un appareil servant de support d'un outil et/1). donner à celui-ci des mouvements comme dit ci-dessus, comprenant deux éléments reliés ensemble, dont l'un glisse obliquement par rapport à l'autre ...
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.. un plongeur ou autre élément analogue supporté par,et ayant un mouvement alternatif axial par rapport au dit élément glissant et portant l'outil, et des moyens pour donner le mouvement alternatif ou vibratoire du dit plongeur.
L'invention consiste encore en un appareil suivant l'alinéa précédent ayant des moyens pour faire varier l'amplitude de vibration du plongeur ou analogue par exemple suivant l'importance du déplacement entre les dits éléments reliés ensemble.
L'invention consiste encore en un appareil suivant n'importe lequel des deux alinéas précédents ayant des moyens pour réduire à zéro l'amplitude de vibration du plongeur ou analogue pour une position relative déterminée des deux éléments reliés ensemble.
L'invention consiste encore en un appareil suivant n'importe lequel des trois alinéas précédents, dans lequel le mouvement vibratoire du plongeur ou analogue est obtenu d'une manivelle ou analogue par l'intermédiaire d'un levier articulé oscillé par celle-ci et fonctionnant d'un côté ou actionnant un côté de son pivot sur le dit plongeur.
L'invention consiste encore en un appareil suivant l'alinéa précédent dans lequel l'amplitude de la vibration de l'outil est modifiée en changeant le déplacement entre le pivot de levier oscillatoire et le point d'application de la force motrice à l'élément plongeur, la dite amplitude pouvant être réduite zéro, en faisant venir le dit pivot et le dit point en alignement axial.
L'invention consiste également en un appareil suivant n'importe lequel des trois alinéas avant les deux derniers, dans lequel le mouvement vibratoire de l'élément plongeur est obtenu par l'action d'un mécanisme à plateau tournant, par exemple par l'intermédiaire d'un élément pouvant se mouvoir axialement à une inclinaison par rapport à l'axe....
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... du dit plongeur par engagement avec une surface inclinée d'extrémité d'un élément rotatif actionné d'une manière convenable.
L'invention consiste encore en un appareil suivant l'alinéa précédent dans lequel l'amplitude de la vibration de l'outil est modifiée en changeant le déplacement entre l'axe du dit élément intermédiaire et l'axe du dit élément rotatif et peut être réduite à zéro ou substantiellement à zéro en réduisant le dit déplacement.
L'invention consiste encore en un appareil suivant n'importe lequel des quatre alinéas précédents dans lequel des moyens sont prévus pour régler la position du dit pivot de levier oscillant par rapport à l'axe de plongeur ou la position de l'axe du dit élément intermédiaire par rapport à l'axe du dit élément rotatif pour toute position relative des @ dits éléments reliés entr'eux.
L'invention consiste de plus en un appareil suivant l'alinéa précédent suivant lequel les axes de l'arbre à manivel- le et l'outil portant le plongeur susdit sont fixés l'un par rapport à l'autre et à l'élément glissant, le pivot pour le levier oscillatoire étantfixé de manière réglable par rapport à l'autre élément.
L'invention consiste encore en un appareil suivant l'alinéa avant le dernier dans lequel l'axe de l'élément rotatif du mécanisme à plateau tournant susdit, est fixé par rapport à l'un des dits éléments reliés entr'eux et l'axe du plongeur intermédiaire est fixé de manière réglable par rapport à l'élément glissant.
L'invention consiste encore en un procédé perfectionné pour tailler des rainures et creux substantiellement,comme décrit ci-après.
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L'invention consiste encore en un appareil convenant et pour la réalisation du procédé ci-dessus,en formes de tels appareils substantiellement comme décrit ci-après.
En se rapportant aux descriptions ci-jointes :
Figure I est une vue schématique à échelle plus grande montrant une application du procédé suivant la présente inven- -tion pour tailler des rainures en V;
Figure 2 est une élévation latérale, en partie en coupe; d'une forme d'appareil suivant la présente invention et ,convenant pour la réalisation du dit procédé.
Figure 3 est une élévation sectionnelle le long de'la ligne .5-3 de la figure 2;
Figure 4 est une élévation sectionnelle d'une forme alternative d'appareil dont : la Figure 5 est une élévation sectionnelle d'une certai- ne partie intérieure prise dans un plan différent, et la Figure 6 est un plan renversé.
En réalisant l'invention dans la pratique dans une forme d'exécution appliquée pour tailler une rainure annulaire inté- rieure dans des écrous ou pièces alésées à écrous ou autres, la pièce' travailler est supportée pour être tournée dans un mandrin ou autre dispositif convenable et un outil coupant de forme pointue supporté convenablement, est inséré dans l'alésa- -ge à la distance requise et à mesure que la pièce à travail- ler est tournée, l'outil est alimenté radialement vers l'extérieur en engagement avec l'alésage.
En se reportant à la figure 1 dans laquelle l'alésage de la pièce à travail- ler est indiqué par b, à mesure que l'outil a est alimenté ainsi, il est également soumis à un mouvement vibratoire relativement rapide dans la direction de l'axe de la pièce à travailler avec une amplitude qui dépend de la largeur de la rainure qui doit être taillée et du rapport à celle-ci de la largeur et de la forme de l'outil.
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Par les moyens ci-dessus la longueur du bord coupant offerte à la pièce à travailler est tenue petite et constante quelle que soit la profondeur de pénétration de l'outil dans la substance et on peut prévoir un jeu latéral suffisant.
Dans la figure 1, une rainure de section en V est montrée en voie d'être taillée de la manière ci-dessus, le nez al de l'outil suivant un chemin tel que celui-ci est montré par la ligne en pointillé x.
Pour tailler des rainures en V on emploie un outil ayant comme dans la figure 1, un rayon de pointe égal au rayon requis au fond de la rainure achevée, mais son angle Ó est moindre que l'angle entre les côtés opposés de la rainure.
Ainsi si ce dernier angle est de 45 , l'angle Ó de l'outil pourrait être par exemple environ 30 . Lorsqu'on taille une rainure en V, comme ci-dessus, l'amplitude du mouvement alternatif de l'outil doit être réduite progressivement de sorte que comme dans la figure 1, le bord coupant doit en effet se mouvoir dans la substance en zig-zag endéans les limites d'un triangle imaginaire auquel la rainure doit s'adapter, le dit mouvement cesse à la profondeur requise et le mouvement coupant final achevant le rayon au fond de la rainure.
Diverses formes d'appareils peuvent être imaginés pour réaliser le procédé ci-dessus et un tel appareil sous forme d'un support d'outil ou fixture telle qu'elle pourrait être supportée par la tête d'une machine adaptée également pour d'autres opérations, telles que tarauder l'écrou, est montré dans les figures 2 et 3.
Le dispositif comprend un élément c, ayant un corps c1 se terminant'. une extrémité en un bloc de section plus ou moins carré c2, ayant une surface d'extrémité c3inclinée par exemple à 45 par rapport à l'axe du corps, lequel angle peut être modifie dans certains cas.
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En coopération avec le dit élément c et muni d'une surface inclinée d1 supplémentaire et adaptée à glisser sous un guide convenable sur la surface inclinée c3 du précédent se trouve un autre élément d de construction plus ou moins creuse et de préférence comme montré en un nombre de parties convenablement fixées ensemble, cet élément d portant l'outil sur un axe qui est parallèle à, et normalement colcidant ou approximative- ment coicidant avec l'axe du corps ci. La forme de connexion entre les dits deux éléments c et d est telle que si l'un est forcé axialement vers l'autre, les axes de l'outil a et le corps c1 respectivement seront déplacés latéralement d'une quantité plus ou moins grande.
Des ressorts e logés par exemple dans des creux e1 dans les deux éléments, c et d qui glissent l'un par rapport à l'autre, sont prévus et disposés à faire revenir les
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dits éléments à leur positionirelative Originalepoaxia1e ou autre lorsque la force de déplacement est enlevée.
Le mouvement latéral comme ci-dessus est utilisé pour alimenter le bord coupant de l'outil dans la substance de la pièce brute qui doit être rainurée, la construction décrite étant convenablement supportée par le corps c, et arrangée de manière qu'elle puisse être déplacée entièrement vers la pièce à tranvailler pour insérer l'outil dans la position taillante désirée Des arrêts f sont prévus et logés de telle manière fixe par rapport à la pièce à travailler que lorsque l'outil a été inséré dans la positioh taillante requise, il s'engagera par l'extrémité d2 de l'élément glissantet arrêtera tout autre mouvemant axial.
La pièce à travaille ,tant tournée de manière convenable,continue le mouvement axial de l'élément c vers la pièce à travailler et fera que le bord coupant a sera déplacé radialement et appliqué à l'alésage et forcé dans la substanceour l'opération de tailla- ge. Afin de limiter la profondeur à laquelle l'outil peut être inséré, un bouton r1 est prévu dans la partie c2sur un axe parallèle aux surfaces glissantes c3,d1.
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Un plateau r2 est fixé à la surface supérieure de l'élément d et une partie en porteà faux r3 est prévue avec un trou par le- quel passe le bouton r1. Des écrous r4 sont prévus pour former l'arrêt nécessaire dans la direction de l'alésage tandis que l'engagement du plateau r2 avec la surface supérieure de la partie c2 forme l'autre arrêt c'est-à-dire pour le placement des axes du piston g qui porte l'outil a et le cporps c en posi- tion co-axiale ou autre position neutre convenable.
Pour donner la vibration axiale rapide requise au bord taillant, comme indiqué ci-dessus, tout en alimentant l'outil radialement vers l'extérieur l'outil est adapté à exécuter un tel mouvement @ par rapport à l'élément glissant d décrit ci-dessus.
Ainsi, dans la forme montrée, l'outil est porté de manière convenable dans l'extrémité d'un plongeur g adapté seulement au mouvement alternatif endéans un creux de guidage supllémentaire convenable, formé dans l'élément glissant d et le mouvement alternatif est réalisé au moyen d'une manivelle h supportée sur un arbre h1 disposé dans des tourillons dans le dit élément d avec son axe à quelque distance fixée au delà de, et à angle droit par rapport à l'axe du plongeur.
L'arbre est actionné d'une manière convenable par une poulie h2 logée à l'extérieur.
La cheville p de l'arbre h qui est logée à l'intérieur creux de l'élément glissant d est munie d'un bloc de friction p1 qui est logé de manière à pouvoir glisser à l'intérieur d'un creux g formé au côté d'un levier qui est également logé à l'intérieur du dit élément et est articulé en -il sur un axe parallèle à l'axe de l'arbre et à une distance convenable dégagé du chemin de la cheville p .
La rotation de la manivelle h fait osciller le levier j autour de son pivot Il et du levier j, le plongeur porte-outil g prend un mouvement alternatif d'une cheville p2 qui est égale- ment munie d'un bloc de frottement p3 s'engageant de manière .
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à pouvoir glisser dans la dite rainure dans le levier.
La région de l'engagement du bloc de cheville du plon- geur p3 avec le levier 1 est en général comme montré, logée du côté opposé à celui du centre oscillant y du levier et peut être située d'habitude considérablement plus près du pivot du levier que l'axe de l'arbre hl,, de sorte que la course de l'outil est considérablement moindre que le diamètre du chemin de la cheville de manivelle.
La fréquence du mouvement alternatif de l'outil obte- nue comme ci-dessus est variable avec la vitesse de rotation de la manivelle h et son amplitude dépend de la distance entre des plans parallèles contenant respectivement l'axe du plongeur g, l'axe de l'arbre h1 et l'axe y du pivot de levier oscillant en j1. Dans la construction ci-dessus la distance entre les deux premiers de ces axes est fixée, et l'amplitude du mouvement de l'outil peut être variée en déplaçant ces axes ensemble par rap- port à l'axe y du pivot du levier oscillant et de plus les parties sont disposées et fixées de telle manière que les axes z et y de la cheville du plongeur p2 et le pivot de levier j1 respectivement peuvent être amenés en coïncidence et dans cette condition le plongeur cessera son mouvement alternatif quoique le levier continuera à osciller.
La construction décrite ci-dessus est destinée en premier lieu pour tailler des rainures en V et l'amplitude de vibration de l'outil doit par conséquent diminuer progressivement, attein- dre zéro lorsque l'outil est au fond de la rainure, et ceci a lieu automatiquement avec le déplacement latéral décrit ci- dessus de l'élément glissant d d'alimentation de l'outil radialement.
Le pivot de levier oscillant j1 est prévu sur un bloc, glissière ou analogue k fixé de manière réglable par rapport à l'élement c du support de sorte que lorsque l'outil
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.. est déplacé latéralement comme dit ci-dessus, le pivot de levier preste fixe et la cheville du plongeur p2 s'appro- che le long de la rainure du levier oscillant g plus près du dit pivot et finalement en une position telle que les axes Z et z soient en coïncidence.
Le bloc k susdit est adapté à être réglé par une vis 1 ou autres moyens par rapport à l'élément c le long d'une ligne à angle droit par rapport à l'axe du plongeur porte-outil de manière à permettre la coïncidence du pivot de levier oscillant j1, et de la cheville du plongeur p2 avec élimination de vibrations ,.de l'outil, ce qui sera obtenu avec l'élément glis- sant d en toute position désirée par rapport à l'élément c, c'est-à-dire avec l'outil à la profondeur désirée dans la substance de la pièce à travailler.
Dans la description qui précède, il est fait référence . au fait que la pièce à travailler est tournée alors que l'outil ne l'est pas, mais il est entendu que les conditions opposées peuvent exister par exemple lorsqu'on taille des rainures dans des alésages de corps ayant des dimensions relativement gran- des et/ou tels qu'ils ne puissent pas être tournés facilement.
Sous ce rapport, une construction en général semblable à celle décrite ci-dessus peut être supportée de telle manière qu'elle ne puisse pas être tournée dans l'ensemble, l'actionnement de la manivelle étant convenablement modifié.
Une construction convenable modifiée de dispositif suivant laquelle l'outil et ses parties alliées sont tournés est illustrée dans les Figures 4, 5 et 6.Dans ces figures c1 est un corps destiné à tenir par exemple une tige de foreuse tandis que les éléments marqués c et d respectivement corres- pondent dans leurs fonctions aux parties marquées d'une manié- -re semblable dans les figures 2 et 3.
Dans le cas présent l'élément c a une construction...
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creuse ouverte à l'extrémité et l'élément glissant obliquement d qui porte l'outil a est contenu surtout à l'intérieur c, les chevilles inclinées r actionnées vers l'intérieur par les parois opposées de l'élé,emt c dans des trous correspon- dants faits dans l'élément d fournissant des guides inclinés correspondant aux surfaces d1. c3 du dispositif précédent.
Un arrêt réglable tel que la vis r1 est prévu pour limiter le mouvement latéral de l'élément d et son outil porté a dans une direction par rapport à l'élément c, tandis qu'un plongeur actionné par ressort e guidé dans, et coaxial avec le corps c, est employé comme décrit -ci-après d'une manière plus précise, pour retenir l'élément d d'une manière élastique dans une position neutre ou coaxiale contre un arrêt r5 formé par un épaulement local dirigé vers l'intérieur à l'embouchure de l'élément c.
Comme dans l'arrangement précédent l'outil est porté à l'extrémité d'un plongeur ± pouvant recevoir un mouvement alternatif mais empêché de tourner à l'intérieur d'un creux ou trou de guidage convenable dans l'élément glissant d, mais les moyens pour donner le mouvement alternatif au plongeur sont nécessairement modifiés pour permettre la rotation en entier de la construction décrite et il est avan- tageux d'employer le mécanisme à plateau tournant.
Le plongeur g se termine par une surface g1 se trou- vant dans un plan parallèle aux chevilles r et à une distance convenable en avant de la face d'extrémité d3 de l'élément d qui est également parallèle aux dites chevilles. Adapté à se mouvoir à travers la surface d3 convenablement guidé, se trouye un élément glisseur k1 par lequel passe à glissement un petit plongeur g2 ayant son axe z1 normal aux dites surfa- ces g1 et d3. L'une des surfaces d'extrémité g3 du plongeur
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g2 est adaptée à engager par glissement la surface tandis que son extrémité opposée g4 est arrondie comme montré.
Le mouvement alternatif requis est donné au plongeur E dans une direction positivement par le petit plongeur g1 et dans la direction opposée au moyen de plongeursà ressort e2 qui pénètrent obliquement dans l'extrémité de l'élément d ( comme montré dans la figure 5) et adapté à s'appuyer contre un épaulement annulaire e3 formé de manière convenable dans le plongeur en réduisant le diamètre en biseau en e4.
En se repportant de nouveau à la fig.4 le plongeur e susdit s'appuie contre l'élément d par la glissière k1 contre une surface plate k2 qui en fait partie. l'extrémité arrondie g4 du plongeur gl, s'engage dans une surface d'extrémité con- venablement inclinée si d'une tige s tourillonnée dans l'élé- ment ± sur un axe y1disposé parallèlement à l'axe z1 susdit et . la dite tige s est actionnée par un train de roues d'en .
-grenages coniques t, t1, cette dernière étant tourillonée sur le corps c1, et étant fixée contre tout mouvement axial au moyen d'un collier t3 et actionnée au moyen d'une poulie t2.
La poulie étant tournée par rapport au corps ci et les parties attachées y compris l'outil, la tige s sera tournée dans son support et par l'action positive du petit plongeur g2, et l'action élastique de retour des plongeurs e2, le plongeur principal et l'outil oscilleront avec une amplitude qui dépend du déplacement des azes z1 et y1 et également de l'inclinai- son de la surface d'extrémité si de la tige s, par rapport à son axe y1.
Avant de mettre le dispositif en fonctionnement, : la glissière k1, est réglée par rapport à l'élément d par des moyens tels qu'une vis 11 accessible par une ouverture 12 de telle manière que, avec l'élément d pressé vers le bas par le plongeur e jusqu'à l'arrêt r5, l'axe z1 du plongeur g2 est déplacé de l'axe y1 du plongeur s par une distance convena- blement liée à la distance de laquelle l'axe du plongeur g
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... doit se mouvoir par rapport à l'axe de la tige de la foreuse en alimentant l'outil dans la substance de la pièce à travailler jusqu'à la profondeur requise.
Cette préparation ayant été effec- tuée, un actionnement convenable est appliqué d'ordinaire par courroie par les engrenages t, t1, à la tige s et la tige de la foreuse est mise en rotation, et celle-ci est alors alimentée axialement pour faire entrer l'outil dans l'alésage qui doit être travaillé. L'alésage peut être par exemple celui b d'un écrou de recouvrement v tenu par exemple par un dispositif convenable dans la position indiquée dans la fig.4, c'est-à-dire co-axiale avec la tige de la foreuse.la pointe d1 de l'outil étant juste dégagée de l'alésage.
Dans un tel cas, l'extrémité d2 d'une pièce convenable creuse de prolongement d4 de longueur convenable fixée par des vis de pression à l'extrémité de l'élément d est amenée contre la face extrème v de l'écrou et alors comme la tige de la machine est forcée vers le bas, le mouvement de l'élément d est limité par les chevilles r à un mouvement radial, vers l'extérieur par rapport à l'écrou et l'ou- -til est forcé dans la substance avec son amplitude originale d' : oscillation étant progressivement diminuée à mesure que l'axe Z. se déplace vers le bas avec l'élément c se mouvant vers coinciden.
-ce avec l'axe z1,
Il est entendu que dans toute construction d'appareil suivant les lignes de l'une ou l'autre des deux formes décrites ci-dessus, l'angle le long duquel l'élément qui supporte l'outil est déplacé par rapport à la tige de la machine, est en relation définie avec les moyens pour faire vibrer l'outil et ceux-ci ayant été fixés, la forme de creux annulaire qui peut être taillée, est également fixée.
Il est bien entendu que les formes d'appareils décrites ci -dessus sont données à titre d'exemple seulement et que d'autres réalisations de l'invention sont possibles. Le procédé et appareil,pourrait. avec des modifications surtout quant aux positions relatives ou des moyens de support du pivot de levier
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..oscillant, le centre de l'arbre et l'axe du plongeur d'outil dans la première forme d'appareil décrite ci-dessus et les éléments correspondants dans le dispositif alternatif, être appliqué dans certains cas pour tailler des râinures de section carrée ou des rainures dont les côtés divergent dans la profondeur et quoique dans le cas de rainures carrées le procédé ordinaire employant un bord coupant plus ou moins plat substantiellement aussi large que la rainure requise et son alimentation sans vibration dans la substance,
pourrait permettre du jeu et ne pas nécessiter de variation dans la longeur du bord coupant., il implique une lon- gueur de bord qui est grande par rapport à celle d'un outil employé suivant la présente invention, cette dernière présentant des avantages danstoutes ses applications sur les procédés connus pour éviter d'abîmer le bord coupant par des tournures ou décou- pures lorsque l'espace est limité. De même l'on peut ajouter que n'importe laquelle des formes d'appareils décrits ci-dessus, peut être comprise dans une machine complète spécialement construite dans ce but, et si on le désire pour l'exécution d'autres opéra- tions sur la pièce à travailler dans laquelle l'article à employer et/ ou l'outil peuvent être tournés, comme requis.
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Improvements in methods and apparatus for cutting grooves, hollows and the like,
The present invention relates to the cutting of grooves or recesses in internal bores, such as for example the cutting of annular grooves inside nuts or blanks for nuts to give automatic locking properties to the completed nuts.
If a V-shaped groove is cut by the ordinary process using a tool of the same shape as the desired groove, there is necessarily a gradual increase in the length of the cutting edge as the tool is introduced into the groove. substance, and this has drawbacks especially when small bore nut blanks are worked; the body of the tool must then have small dimensions and will consequently have a tendency to break under the force of cutting. Another method involving the use of two tools inserted into the bore from opposite ends and feeding the tools such that each cuts one side of the groove, allows play to be employed and the gap to be reduced. ..
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.... length of the cutting edge and keep it constant, but is limited in its application to nuts above about 5/16 "BSF and moreover cannot be applied to the groove forming of nuts shutter or cap such as for example those used in removable wheels of vehicles or for other uses.
The object of the present invention is to provide an improved process for cutting grooves as said above, while avoiding difficulties such as those mentioned, and to provide improved and simplified apparatuses for carrying out said process.
The invention consists of a method for cutting annular or hollow grooves in an internal bore while keeping the length of the cutting edge small and substantially constant, whereby a single more or less sharp tool with lateral play as it is introduced into the cutting edge. the substance, is subjected to a rapid translatory vibratory movement within the limits required for the groove.
In addition, the invention consists of a method according to the preceding paragraphapplied to cutting grooves of V-section or other narrowing section by gradually reducing the amplitude of the vibration of the cutting region when it is introduced into the substance.
The invention also consists of a method according to the preceding paragraph and according to which the amplitude of the vibration is reduced to zero at the same time as the cutting edge reaches the required final depth.
The invention also consists of an apparatus serving as a support for a tool and / 1). give it movements as said above, comprising two elements connected together, one of which slides obliquely with respect to the other ...
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.. a plunger or other similar element supported by, and having an axial reciprocating movement with respect to said sliding element and carrying the tool, and means for giving the reciprocating or vibratory movement of said plunger.
The invention also consists of an apparatus according to the preceding paragraph having means for varying the amplitude of vibration of the plunger or the like, for example according to the magnitude of the displacement between said elements connected together.
The invention also consists of an apparatus according to any of the two preceding paragraphs having means for reducing to zero the amplitude of vibration of the plunger or the like for a determined relative position of the two elements connected together.
The invention also consists of an apparatus according to any of the three preceding paragraphs, in which the vibratory movement of the plunger or the like is obtained from a crank or the like by means of an articulated lever oscillated by it and operating on one side or actuating one side of its pivot on said plunger.
The invention also consists of an apparatus according to the previous paragraph in which the amplitude of the vibration of the tool is changed by changing the displacement between the oscillatory lever pivot and the point of application of the driving force to the plunger element, said amplitude being able to be reduced to zero, by causing said pivot and said point to come into axial alignment.
The invention also consists of an apparatus according to any of the three paragraphs before the last two, in which the vibratory movement of the plunger element is obtained by the action of a turntable mechanism, for example by the intermediary of an element capable of moving axially at an inclination with respect to the axis ....
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... of said plunger by engagement with an inclined end surface of a rotatable member actuated in a suitable manner.
The invention also consists of an apparatus according to the previous paragraph in which the amplitude of the vibration of the tool is modified by changing the displacement between the axis of said intermediate element and the axis of said rotary element and can be reduced to zero or substantially to zero by reducing said displacement.
The invention also consists of an apparatus according to any of the four preceding paragraphs in which means are provided for adjusting the position of said oscillating lever pivot with respect to the plunger axis or the position of the axis of said intermediate element with respect to the axis of said rotary element for any relative position of said elements connected to each other.
The invention further consists of an apparatus according to the preceding paragraph according to which the axes of the crankshaft and the tool carrying the aforesaid plunger are fixed with respect to each other and to the element. sliding, the pivot for the oscillating lever being fixed in an adjustable manner with respect to the other element.
The invention also consists of an apparatus according to the paragraph before the last one in which the axis of the rotary element of the aforesaid turntable mechanism is fixed with respect to one of said elements connected between them and the axis of the intermediate plunger is fixed in an adjustable manner relative to the sliding element.
The invention also consists of an improved method for cutting substantially grooves and hollows, as described below.
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The invention further consists of an apparatus suitable and for carrying out the above method, in the forms of such apparatus substantially as described below.
With reference to the attached descriptions:
Figure I is a schematic view on a larger scale showing an application of the method according to the present invention for cutting V-grooves;
Figure 2 is a side elevation, partly in section; of a form of apparatus according to the present invention and suitable for carrying out said method.
Figure 3 is a sectional elevation taken along line 5-3 of Figure 2;
Figure 4 is a sectional elevation of an alternative form of apparatus of which: Figure 5 is a sectional elevation of some interior part taken from a different plane, and Figure 6 is an inverted plane.
By realizing the invention in practice in one embodiment applied to cut an inner annular groove in nuts or nut-bored or other parts, the workpiece is supported for rotation in a chuck or other suitable device. and a properly supported sharp-shaped cutting tool is inserted into the bore the required distance and as the workpiece is rotated the tool is fed radially outwardly into engagement with the workpiece. 'bore.
Referring to Figure 1 in which the bore of the work- piece is indicated by b, as the tool a is thus fed it is also subjected to a relatively rapid vibratory movement in the direction of l 'axis of the workpiece with an amplitude which depends on the width of the groove to be cut and the relation thereto of the width and shape of the tool.
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By the above means the length of the cutting edge offered to the workpiece is kept small and constant regardless of the depth of penetration of the tool into the substance and sufficient lateral play can be provided.
In Fig. 1, a V-section groove is shown being cut in the above manner, the tool nose al following a path such as this is shown by the dotted line x.
To cut V-grooves a tool is used having, as in Figure 1, a tip radius equal to the radius required at the bottom of the completed groove, but its angle Ó is less than the angle between the opposite sides of the groove.
So if this last angle is 45, the angle Ó of the tool could be for example around 30. When cutting a V-groove, as above, the amplitude of the reciprocating movement of the tool should be gradually reduced so that as in figure 1, the cutting edge should indeed move in the substance in a zig. -zag within the limits of an imaginary triangle to which the groove must adapt, said movement ceases at the required depth and the final cutting movement completes the radius at the bottom of the groove.
Various forms of apparatus can be imagined to carry out the above method and such an apparatus in the form of a tool holder or fixture such that it could be supported by the head of a machine suitable also for other operations, such as tapping the nut, is shown in Figures 2 and 3.
The device comprises an element c, having a body c1 ending '. one end in a block of more or less square section c2, having an end surface c3 inclined for example at 45 with respect to the axis of the body, which angle can be modified in certain cases.
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In cooperation with the said element c and provided with an additional inclined surface d1 and adapted to slide under a suitable guide on the inclined surface c3 of the previous one is another more or less hollow construction element d and preferably as shown in a number of parts suitably secured together, this element d bearing the tool on an axis which is parallel to, and normally co-ordinating or approximately co-ordinating with the axis of the body ci. The form of connection between said two elements c and d is such that if one is forced axially towards the other, the axes of the tool a and the body c1 respectively will be moved laterally by a greater or lesser amount. .
Springs e housed for example in hollows e1 in the two elements, c and d which slide relative to each other, are provided and arranged to return the
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said elements in their original relative position or other when the displacement force is removed.
The lateral movement as above is used to feed the cutting edge of the tool into the substance of the blank to be grooved, the construction described being suitably supported by the body c, and arranged so that it can be slotted. moved completely towards the workpiece to insert the tool in the desired cutting position Stops f are provided and housed in such a fixed manner with respect to the workpiece that when the tool has been inserted in the required cutting position, it will engage by the end d2 of the sliding element and will stop any other axial movement.
The workpiece, both properly rotated, continues the axial movement of the element c towards the workpiece and will cause the cutting edge a to be moved radially and applied to the bore and forced into the substance for the operation of cutting. In order to limit the depth to which the tool can be inserted, a button r1 is provided in the part c2 on an axis parallel to the sliding surfaces c3, d1.
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A plate r2 is fixed to the upper surface of the element d and a cantilever part r3 is provided with a hole through which the button r1 passes. Nuts r4 are provided to form the necessary stop in the direction of the bore while the engagement of the plate r2 with the upper surface of the part c2 forms the other stop i.e. for the placement of the axes of the piston g which carries the tool a and the cporps c in a co-axial position or other suitable neutral position.
To give the required rapid axial vibration to the cutting edge, as indicated above, while feeding the tool radially outwards, the tool is adapted to perform such a movement with respect to the sliding element d described above. above.
Thus, in the form shown, the tool is suitably carried in the end of a plunger g adapted only for reciprocating motion within a suitable additional guiding recess formed in the sliding element d and reciprocating motion is achieved. by means of a crank h supported on a shaft h1 arranged in journals in said element d with its axis at some fixed distance beyond, and at right angles to the axis of the plunger.
The shaft is actuated in a suitable manner by a pulley h2 housed outside.
The pin p of the shaft h which is housed inside the hollow interior of the sliding element d is provided with a friction block p1 which is housed so as to be able to slide inside a hollow g formed in the side of a lever which is also housed inside said element and is articulated in -il on an axis parallel to the axis of the shaft and at a suitable distance clear of the path of the pin p.
The rotation of the crank h causes the lever j to oscillate around its pivot Il and the lever j, the tool-holder plunger g takes a reciprocating movement with a pin p2 which is also provided with a friction block p3 s 'engaging way.
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to be able to slide in said groove in the lever.
The region of engagement of the diver's ankle block p3 with the lever 1 is generally as shown, lodged on the side opposite to that of the oscillating center y of the lever and can usually be located considerably closer to the pivot of the lever. lever than the axis of the shaft hl ,, so that the stroke of the tool is considerably less than the diameter of the crank pin path.
The frequency of the reciprocating movement of the tool obtained as above is variable with the speed of rotation of the crank h and its amplitude depends on the distance between parallel planes containing respectively the axis of the plunger g, the axis of the shaft h1 and the y axis of the oscillating lever pivot at j1. In the above construction the distance between the first two of these axes is fixed, and the range of movement of the tool can be varied by moving these axes together with respect to the y axis of the pivot of the rocking lever. and furthermore the parts are arranged and fixed in such a way that the z and y axes of the diver's ankle p2 and the lever pivot j1 respectively can be brought into coincidence and in this condition the diver will cease its reciprocating movement although the lever will continue to oscillate.
The construction described above is intended primarily for cutting V-grooves and the vibration amplitude of the tool should therefore gradually decrease, reaching zero when the tool is at the bottom of the groove, and this takes place automatically with the lateral displacement described above of the sliding element d feeding the tool radially.
The swinging lever pivot j1 is provided on a block, slide or the like k fixed in an adjustable manner with respect to the element c of the support so that when the tool
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.. is moved laterally as said above, the fixed nimble lever pivot and the plunger peg p2 approach along the groove of the rocker lever g closer to said pivot and finally to a position such that the Z and z axes are coincident.
The aforesaid block k is adapted to be adjusted by a screw 1 or other means with respect to the element c along a line at right angles to the axis of the tool-holder plunger so as to allow the coincidence of the swinging lever pivot j1, and of the plunger pin p2 with elimination of vibrations,. of the tool, which will be obtained with the sliding element d in any desired position with respect to the element c, c ' that is, with the tool to the desired depth in the substance of the workpiece.
In the foregoing description, reference is made. the fact that the workpiece is turned while the tool is not, but it is understood that the opposite conditions may exist, for example when cutting grooves in body bores of relatively large dimensions and / or such that they cannot be turned easily.
In this connection, a construction generally similar to that described above can be supported in such a way that it cannot be rotated as a whole, the crank actuation being suitably modified.
A suitable modified device construction in which the tool and its alloyed parts are rotated is illustrated in Figures 4, 5 and 6 In these figures c1 is a body for holding, for example, a drill rod while the elements marked c and d respectively correspond in their functions to the parts marked in a similar manner in figures 2 and 3.
In this case the element c has a construction ...
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hollow open at the end and the obliquely sliding element d which carries the tool a is mainly contained inside c, the inclined dowels r actuated inwards by the opposite walls of the element, emt c in Corresponding holes made in element d providing inclined guides corresponding to surfaces d1. c3 of the previous device.
An adjustable stop such as screw r1 is provided to limit lateral movement of element d and its carried tool a in one direction relative to element c, while a spring-actuated plunger e guided in, and coaxial with the body c, is employed as described hereinafter in a more precise manner, to retain the element d in an elastic manner in a neutral or coaxial position against a stop r5 formed by a local shoulder directed towards the interior at the mouth of the element c.
As in the previous arrangement the tool is carried at the end of a plunger ± capable of reciprocating but prevented from rotating within a suitable recess or guide hole in the sliding element d, but the means for giving the reciprocating motion to the plunger are necessarily modified to allow the entire rotation of the construction described and it is advantageous to employ the turntable mechanism.
The plunger g ends with a surface g1 lying in a plane parallel to the pegs r and at a suitable distance in front of the end face d3 of the element d which is also parallel to said pegs. Adapted to move through the suitably guided surface d3, there is a sliding element k1 through which a small plunger g2 slidably passes having its axis z1 normal to said surfaces g1 and d3. One of the g3 end surfaces of the plunger
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g2 is adapted to slidingly engage the surface while its opposite end g4 is rounded as shown.
The required reciprocating movement is given to the plunger E in one direction positively by the small plunger g1 and in the opposite direction by means of spring plungers e2 which penetrate obliquely into the end of the element d (as shown in figure 5) and adapted to rest against an annular shoulder e3 suitably formed in the plunger by reducing the bevel diameter at e4.
Referring again to fig.4 the aforementioned plunger e leans against the element d by the slide k1 against a flat surface k2 which is part of it. the rounded end g4 of the plunger gl, engages in a suitably inclined end surface if of a rod s journaled in the element ± on an axis y1 disposed parallel to the aforesaid axis z1 and. said rod s is actuated by a set of wheels from.
-bevel gears t, t1, the latter being journalled on the body c1, and being fixed against any axial movement by means of a collar t3 and actuated by means of a pulley t2.
The pulley being turned in relation to the body ci and the attached parts including the tool, the rod s will be turned in its support and by the positive action of the small plunger g2, and the elastic return action of the plungers e2, the main plunger and the tool will oscillate with an amplitude which depends on the displacement of the azes z1 and y1 and also on the inclination of the end surface si of the rod s, with respect to its axis y1.
Before putting the device into operation,: the slide k1 is adjusted with respect to the element d by means such as a screw 11 accessible through an opening 12 such that, with the element d pressed down by the plunger e until the stop r5, the axis z1 of the plunger g2 is displaced from the axis y1 of the plunger s by a distance suitably related to the distance of which the axis of the plunger g
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... must move with respect to the axis of the drill rod, feeding the tool into the substance of the workpiece to the required depth.
This preparation having been carried out, a suitable actuation is usually applied by belt by the gears t, t1, to the shank s and the shank of the drill is rotated, and the latter is then fed axially to effect. enter the tool into the bore to be worked. The bore can be for example that b of a cover nut v held for example by a suitable device in the position indicated in fig.4, that is to say coaxial with the rod of the drill. the point d1 of the tool being just released from the bore.
In such a case, the end d2 of a suitable hollow extension piece d4 of suitable length fixed by set screws at the end of the element d is brought against the end face v of the nut and then as the rod of the machine is forced down, the movement of the element d is limited by the dowels r to a radial movement, outwards with respect to the nut and the tool is forced into the substance with its original amplitude of oscillation being progressively diminished as the Z axis moves downward with the c element moving toward coinciden.
-this with axis z1,
It is understood that in any construction of apparatus along the lines of either of the two shapes described above, the angle along which the element which supports the tool is moved relative to the rod of the machine, is in defined relation with the means for vibrating the tool and these having been fixed, the shape of annular hollow which can be cut, is also fixed.
It is understood that the forms of apparatus described above are given by way of example only and that other embodiments of the invention are possible. The method and apparatus, could. with modifications especially as regards the relative positions or the support means of the lever pivot
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..oscillating, the center of the shaft and the axis of the tool plunger in the first form of apparatus described above and the corresponding elements in the reciprocating apparatus, be applied in some cases to cut section grooves square or grooves the sides of which diverge in depth and although in the case of square grooves the ordinary method employing a more or less flat cutting edge substantially as wide as the required groove and its feed without vibration into the substance,
could allow clearance and not require a variation in the length of the cutting edge., it implies an edge length which is large compared to that of a tool employed according to the present invention, the latter having advantages in all its aspects. applications on the known methods to avoid damaging the cutting edge by turning or cutting when space is limited. Likewise it may be added that any of the forms of apparatus described above may be included in a complete machine specially constructed for this purpose, and if desired for the performance of other operations. on the workpiece in which the workpiece and / or the tool can be turned, as required.