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Dispositif pour le filetage correct de pas et de profils sur des surfaces de révolution et outils pour le taillage de ces filetages,.
La. présente invention se rapporte à l'exécution de filetages spéciaux, extérieurs ou intérieurs, à un ou plusieurs filets, sur des surfaces de révolution dont les génératrices peuvent affecter une forme quelconque et en particulier âtre des courbes géométriques, Ces génératrices peuvent âtre constituées par exemple par des lignes droites ou brisées, dont une ou plusieurs peuvent âtre parallèles à l'axe de révolution de la surface,
Le profil des filets peut âtre quelconque et présenter singulièrement une des formes usuellement adoptées :
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triangulaire, trapézöïdale, etc... ces filets peuvent. dif rer, dans un plan passant par l'axe de révolution, par loi pas, leurs dimensions, la forme de leur profil et, par su les sommets et les fonds de ces filets ne sont pas nécessa rement situés sur des surfaces engendrées par des générât] ces parallèles entre elles, à la différence de ce qui a li pour les filetages usuels sur les surfaces coniques ou ana gués.
L'invention vise plus particulièrement la réalisat de filetages sur des surfaces coniques, telles que surface) intérieures de brides et extérieures de tuyaux, réalisation à laquelle on se référera de préférence par la suite mais i laquelle, bien entendu, elle n'est nullement limitée. 'En pa tioulier, les filetages suivant l'invention pourraient fort bien être réalisés sur des pièces isolées sur des parties q ne seront pas assemblées,en vue d'obtenir par exemple le ta lage continu d'ailettes de refroidissement sur l'extérieur bombé de cylindres de moteurs.
Pour exécuter un filetage conique ordinaire, on se sert habituellement de filières et de tarauds coniques qui présentent les principaux inconvénients suivants :
1.- Les dents coupent par leurs flancs et produisent des copeaux en V, encombrants, difficiles à évacuer, et qui nuisent à l'efficacité de l'arrosage.
2. - Au fur et à mesure que l'outil avance dans la pièce, la longueur développée active des dents augmente, et à la fin de l'opération tous les profils de toutes les dents viennent en contact avec la pièce.
L'effort de coupe augmente donc continuellement et atteint finalement un taux considérable avant l'arrêt par coincement de l'outil, d'où dangers de rupture de celui-ci et nécessité d'employer des machines puissantes dont le rendement moyen est faible .
3.- Les filières et tarauds pour filetages coniques
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,doivent eux-mêmes présenter les dimensions diamétrales des filetages à réaliser et sont d'autant plus coûteux qu'ils doivent nécessairement être détalonnés pour éviter qu'un des flancs de leurs dents soit à contre-dépouille,
4. - Ce détalonnage provoque fréquemment le bris de l'outil, lors du.
détournement de ce dernier, par suite du coincement de copeaux ou de particules de métal entre les flancs des filets de la pièce et ceux de l'outil,
5,- Celui-ci avance dans la pièce à la façon d'un tire-bouchon dans un bouchon, et ainsi la valeur exacte du pas n'est généralement pas assurée avec précision,
Lorsqu'un mécanisme d'avancement positif existe, la différence pratique entre le pas résultant de l'action de ce mécanisme et le pas de l'outil risque d'engendrer des efforts parfois énormes qui brisent l'outil, ou la machine, en arrachent le filetage.
60- L'outil, lors de son entrée en prise avec la pièce, est soumis à un couple qui tend à l'engager de biais, car les extrémités des tranchants ne peuvent pres- que jamais toutes être situées dans un plan perpendicu- laire à l'axe de rotation.
7.- Au moment où s'arrête le mouvement de l'outil dans la pièce terminée, chaque dent a encore devant elle une épaisseur de métal qu'elle couperait si l'outil con- tinuait à tourner.
Mais comme l'action de coupe cesse obligatoirement, ces épaisseurs de métal subsistent dans la pièce et la marquent d'échelons correspondants à la position d'arrêt de chaque rangée de dents de l'outil, Ces brusques ressauts détruisent la continuité du filetage, et comme ils existent séparément sur le mâle et sur la femelle dans des régions différentes, il en résulte un assemblage
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défectueux des deux pièces,
Les fonds de filets ne sont d'ailleurs pas si- tués sur la surface conique où ils devraient être, mais sur des cylindres de diamètres différents,
En résumé, les paragraphes 1 - 2 - 3 - 4 montrent que la simple exécution d'un filetage conique ordinaire comporte à la fois des difficultés considérables et des frais élevés de machinerie et d'outillage.
Les paragraphes 5 - 6 - 7 indiquent au surplus que le résultat est imparfait, et manque de précision,
Aussi, les filetages coniques ne sont-ils pré- sentement l'objet que d'application assez grossières, et seulement sous des formes simples qui ne répondent pas à des conditions d'utilisation spéciales (telles pàr exemple que des assemblages de brides et tuyaux devant résister à des efforts importants, et assurer l'étanchéité sous des pressions et des températures élevées).
La présente invention vise à réduire les incon- vénients pratiques énoncés par les paragraphes 1 - 2 - 3 -
4, et de permettre l'exécution de filetages variés, déjà utilisés ou non, età supprimer sur ces filetages les incorrections décrites par les paragraphes 5 - 6 - 70
Suivant l'invention, on adjoint à une machine à fileter, de type connu ou autre, un mécanisme provoquant par rapport aux surfaces à fileter des mouvements relatifs appropriés des outils, assurant la correction géométrique des filetages spéciaux à exécuter,
Ces mouvements ont pour effet de déplacer dans un plan quelconque passant par l'axe de la pièce,
chaque point du profil de l'outil de façon que les ordonnées et les abcisses de chacun de ces points par rapport à un système de coordonnées constitué par l'axe de révolution
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et un plan perpendiculaire à cet axe, aient les valeurs définies par la loi de génération du filetage particu- lièrement envisagéo
Ils sont de préférence réalisés par une trans- mission liée à la commande de la rotation de la pièce à travailler et avantageusement en faisant porter la pièce ou l'outil directement ou non par un chariot se déplaçant parallèlement à un plan perpendiculaire à l'axe de révo- lution sous l'influence d'une came gabarit trains d'en- grenages ou analogues, lié à la commande du mouvement de rotation de la pièce à travailler, ce déplacement ayant lieu sur un deuxième chariot,
mobile parallèlement au dit axe de révolution de la pièce sous l'influence dune came, gabarit, trains d'engrenages ou analogues, lié à la dite commande.
Le mouvement de la pièce ou de l'outil décrit ci- dessus peut être combiné à un mouvement analogue de l'ou- til ou de la pièce qui peut être dans ce but porté par un chariot. le profil de l'outil devra être étudié pour coopé- rer avec une telle machine, et la présente invention com- prend également dans son cadre des outils construits pour réaliser exactement chacun des filetages envisagés.
Ces outils travaillent avec le minime de frais car chacun d'eux pourra en général fileter sans subir des variations excessives d'efforts de coupe des profils identi- ques ou analogues sur des pièces de diamètres différents.
Ces outils pourront être en plusieurs pièces dis- posées concentriquement sur un corps ou en une seule pièce à dents unique ou multiples (outil à fileter simple, fraise plate de forme, meule de forme, molette, outil prismatique, fraises à fileter, etc,)
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qui va suivre, en référence au dessin annexé, donné uni- quement à titre d'exemple, et sur lequel la fig, 1 est une vue schématique en plan d'un mécanisme suivant l'in- vention, les cames étant représentées à c6té en élévation, (figs. lbis et lter).
Les figs. 2 à 8 montrent quelques exemples de fi- letages pouvant être taillés selon les principes exposés.
La fig. 6bis étant une vue en bout correspondante à la fig. 6.
Suivant le mode de réalisation représenté à la fige 1 la machine comporte essentiellement :
Un bane a (représenté par pointillé sur lequel est fixée la poupée b dont la broche porte un platean c recevant la pièce à fileter p.
La broche est mise en rotation par un mécanisme quelconque (figuré ici par une roue creuse d commandée par la vis sans fin e dont l'arbre porte une poulie f reliée par courroie à la transmission).
Un trainard g coulisse parallèlement à la broche sur le banc a. Le mouvement de ce trainard est produit par une came changeable h agissant sur une tige t et recevant sa rotation de la broche par l'intermédiaire d'un couple d'engrenages, ici coniques i j, pouvant être changé selon les besoins, de façon à fournir le rapport voulu.
Il s'ensuit que, par rapport à la rotation de la broche, le mouvement du trainard g dépend uniquement du contour de la came h, et peut ainsi répondre à n'importe quelle loi dictée par les nécessités de chaque application
Sur le trainard g se trouve un chariot transver- sal k @ pouvant être déplacé par une came 1, chan- geable, portée par l'arbre coulissant m, lequel reçoit son mouvement de la broche par l'intermédiaire d'un train d'en-
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grenages q r également changeable selon le rapport désiréo
Le chariot k est donc lié à la rotation de la pièce p et au mouvement du trainard g,
mais obéit à la came 1 dont le profil peut affecter .'n'importe quelle forme exigée par le travail particulièrement envisagé sur la pièce 2 @
Le profil de la came 1 détermine en principe les ordonnées des fonds de filets par rapport à l'axe du fi- letage et joue, dans la présente invention, un rôle essen- tiel pour la correction de la continuité des filets.
Le chariot k est lui-même surmonté d'un chariot S servant principalement aux réglages, et pouvant au besoin pivoter sur k , Le chariot S porte l'outil et son mécanis- me d'entraînement s'il y a lieu (ici, une fraise à file- ter à dents multiples, montée sur une broche V comman- dée par moteur électrique Z).
Les mouvements conjugués produits par les cames h et 1 permettant de réaliser tous les filetages sur surfa- ces courbes répondant à la définition précédemment exposée, et de faire varier en outre les caractéristiques de ces filetages en modifiant la nature et le profil des outils, sauf, bien entendu, les impossibilités démontrées par les 'mathématiques ou la pratique.
La figure 1 n'étant que schématique, cette machine peut recevoir toutes les simplifications technologiques qui découleraient de la simplification de l'usinage à exécuter.
En particulier, si le mouvement du trainard doit être uniforme, le dispositif à came h peut se remplacer par une commande par vis-mère et écrou,
De même,la came rotative 1 peut être remplacée par une came plate fixée sur le banc à, ou par un équipe..
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ment d'engrenages commandant une vis actionnant le cha- riot et débrayable s'il en est besoin.
?sa machine peut également revêtir toutes dispositions connues, en vue de faciliter la mise en place des pièces, des outils et d'aboutir au moindre prix de revient dans le cas considéré.
Par exemple : Outils et dispositifs les actionnant montés sur la broche tournante, pièce fixée sur le chariot S, mouvements de rotation planétaires etc...
Applications.- Les figures 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 montrent, à titres d'exemples, quelques uns des filetages pouvant être taillés selon les principes exposas : Dans chacune de ces figures, l'axe de rotation de la fraise est parallèle à l'axe de la pièce, laquelle est repérée p.
Fig. 2 - Filetage cylindrique courant, obtenu avec un outil courant, par came h en spirale d'Archimède, ou.par vis-mère, l'action de la came 1 étant supprimée.
Fig. 5 - Filetage conique ordinaire, obtenu avec une fraise à fileter conique, le trainard k étant commandé par vis-mère et la came 1 étant une spirale d'Archimède procurant un recul n par tour de pièce.
Fig. 4 - Filetage triangulaire à pas constant, sur une tige en forme de paraboloïde, obtenu avec une fraise plate isocèle, le trainard avançant par vis-mère de 1 pas pour un tour de pièce, et la came 1 ayant un contour étudié pour produire le mouvement continu de recul correspondant aux variations de distanoes du fond de filet à l'axe de la pièce.
Fige 5 - Filetage conique intérieur à pas régulièrement décroissant obtenu à l'aide d'une fraise plate isocèle à 60 : les cames h et 1 possèdent des contours
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de formes appropriées, et les trains dtengrenages i j et g r sont calculés pour que chacune de ces cames effec- tue un peu moins de un tour pendant que la broche tourne d'un nombre de tours égal au nombre de filets à taillero
Fig. 6 - Filetage intérieur à pas constant de brides à filets cylindre-coniques.
Le trainard g est actionné par vis-mère le faisant avancer de un pas pour un tour de pièce,
Tant pour obtenir le profil désiré dans la pièce que pour réduire l'effort de travail supporté par la frai- se à coupes multiples, celle-ci comporte alternativement des rangées de dents A et B, différentes entre elles, mais identiques deux à deux (figo 6 et 6bis).
Les rangées A présentent d'abord une partie anté- rieure conforme à celle d'une fraise ordinaire à fileter cylindrique au même pas P que celui du filetage à produire dans la bride, puis une série de dents à un pas P + Z sur la zône devant tailler le filetage conique de la bride.
Les rangées de dents B sont conçues de même façon, mais la région devant tailler la partie conique de la bride possède un pas P - Z,
La valeur z est calculée pour que les largeurs des plats au sommet des dents de la fraise soient'égaux ou légèrement supérieurs à la moitié de la largeur des plats des entrefilets correspondants à la bride,
L'inclinaison des fonds des entre-dents de la frai- se est déterminée de façon que les flancs droits des dents de pas P + Z et les flancs gauches des dents de pas P - Z coïncident respectivement avec les flancs du profil obtenu en coupant la bride supposée finie par un plan passant par l'axe de cette bride.
La fraise pénètres d'abord en profondeur dans la
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pièce ae façon à former toute la hauteur des filets oy- lindriques, puis, pendant que le trainard g avance de un pas, la pièce effectue un premier tour complet, sans qu'agisse alors sur le chariot k la came 1, dont le con- tour est cylindrique dans cette zone, ensuite les mouve- ments précédents continuant, la came 1 présente la forme d'une spirale d'Archimède produisant sur le chariot ± un mouvement de recul uniforme ayant pour amplitude la quan- tité n, qui est égale à la différence de hauteur entre deux filets successifs de la partie conique, et ce$ pen- dant un second tour exact de la pièce,
le travail effectu par la fraise pendant ce second tour et en reculant a pour effet de raccorder progressivement et correctement les sommets et les profils des filets sur toutes les spi- res de la partie conique.
FiG. 7 - Filetage extérieur de tubes à filets cy- lindro-coniques, se vissant dans les brides précédentes.
Le mode de travail est le même que dans l'exemple précédent, mais le profil de la fraise diffère.
La fraise à fileter à dents multiples comporte, antérieurement, des dents dont les sommets sont situés sur un cône de même conicité que les fonds de filets à obtenir sur le tube, et, postérieurement, des dents parallèles-à l'axe de la fraise.
La fraise est dtabord enfoncée en profondeur dans' la pièce de fagon à, former toute la hauteur des filets oylindrique, puis, pendant que-le trainard avance uniformément de un pas, la pièce effectue un premier tour complet, sans ...agisse la oame 1, puis celle-ci entre en action et fait reculer le chariot porte-fraise k d'un mouvement uniforme et de la quantité n pendant un second tour exact de pièce.
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Lors de ce second tour, le sommet de chaque dent continue à avancer longitudinalement d'un pas p, mais, en reculant transversalement vient précisément s'enrouler sur un oône géométrique de révolution,
Sans le mouvement, de recul, chaque sommet tracerait un sillon non sur un cône, mais sur un cylindre de diamètre différent de celui taillé par le sommet voisin, d'ou incorrection et discontinuité brusque à la jonction des filets taillés par des dents voisines différentes.
Figo 8 - Filetage de pièces et génératrices courbes, selon un profil trapézoïdal disymétrique de section régulièrement croissante, et de pas régulièrement croissant,
La came 1 et la came h sont étudiées en corrélation entre elles et avec le mouvement de la broche, les trains d'engrenages j i et g v sont déterminés en conséquence
Les flancs coupants de la fraise plate, sont respectivement inclinés aux mêmes angles que les angles des flancs du filetage à obtenir, l'épaisseur de la fraise à la périphérie est égale ou.inférieure à la lar- geur de fond du plus petit filet.
Pendant un nombre de tours de pièce égal au nombre de filets à creuser, la fraise défonce le filetage et taille définitivement tous les flancs gauches des filets,conduite à oet effet par les cames, puis, celles-ci, continuant leur rotation, ramènent le chariot k en sens inverse et la fraise élargissant progressivement son action taille définitivement tous les flancs droits du filetage. logule. La génération de l'éorou s'effectue de façon analogue.