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La société dite "THE UNITED GLASS BOTTÉE MANUFACTURERS
LIMITED à Londres W.C. 2 (Angleterre). Mécanisme de profilage.
Convention Internationale : Demande de brevet anglais 371 déposée le 7 janvier 1944 par la demanderesse ,et Edgar Philip Dorman dont elle est l'ayant-droit.
La présente inventian concerne des mécanismes ou des machines deprofilage et. elle a pour objet principal de fournir une forme perfectionnée d'un semblable mécanisme qui convient pour profiler simultanément un certain nombre de tonnes ou toutes les formes d'une série dé formes identiques' se reproduisant régulièrement air ou dans un corps, en particulier un corps de forme circulaire ou de section transver- - sale circulaire .
L'invention est particulièrement applicable au profilage d'objets tels que des roues rotatives d'impulsion.
Les roues d'impulsion qui font partie des sur-. chargeurs et d'organes analogues combinés aux unités motrices d'avions, tout en variant considérablement de forme, vu qutel- les sont dans certains cas à double face et dans d'autres cas à simple face, comprennent toutes une série circulaire d'aubes régulièrement espacées,'se reproduisant par places et alternant avec,des passages de gaz.
Ces, roues d'impulsion tournent à des vitesses très élevées,,impliquant des tensions physiques qui peuvent être supportées seulement par ltemploi de matériaux à limite de rupture élevée, produits à l'état forgé. Par suite de consi-
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dérations aérodynamiques et physiques, elles doivent aussi nécessairement être formées avec une grande précision.
Il est en gênerai avantageux par conséquent de forger une ébauche'ayant les dimensions extérieures approximatives de la roue d'impulsion, ébauche qui est tournée ensuite pour recevoir sa forme extérieure correcte, et d'entailler ensuite dans la matière solide la matière représentant les passages des gaz et en laissant des aubes radiales eh saillie sur le flasque ou le bossage dont elles partent.
Dans certains cas, 1'ensemble de,ces aubes disposées ra-
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dialement,considéré en coupe trmsversale, est parallèle à l'axe de rotation de la roue d'impulsion, Liais,dans d'autres cas, une partie seulement des aubes radiales, considérée en coupe transversale, est parallèle à cet axe, d'autres parties
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de l'cube tout en restant radiales en vue axiale peuvent être -::¯o,res,ive:i;?ent inclinées en vue en coupe transversale, depuis un état dans lecluel elles sont parallèles à l'axe de rotation, Jusqu'à celui dans lequel elles sont apÎl'oxi11B.tive- .,1 en"" en hélice par rapport à cet axe.
Des aubes de cette dernière nature offrent des diffi cul- tés particulières à la formation à partir d'une ébauche pleine et pour éviter cette difficulté ces aubes sont parfois faites
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par usinage sous la forme simple àér-s laquelle elles sont dans leur ensemble radiales et parallèles à l'axe de rotation, et ensuite une partie de chaque aube est repliée ou façonnée sous.
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une forme approxi?!.-tivemen hélicoïdale. L'aube ainsi produite est seulement une approximation de'la forme correcte .et a en outre l'inconvénient d'être chargée excentriquement sous l'ac-
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tison de la force centrifuge.
Dans les méthodes connues d'usinage des passages de gaz et des aubes en question sous leur forme correcte, on emploie l'opération connue dans le métier sous le nom d'usinage au profil et pour cette opération on a eu l'habitude jusqu'à pré-
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sent d'employer u.n,ab,:2rît principal, représentant une passage de gaz et un côté de chacune des deux aubes contig3Sos et à partir de ce gabarit principal d'usiner'au profil les passages de gaz, un à la fois, dans la roue d'impulsion.
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Comme il y a en général un nombre considérable de passages de gaz et d'aubes à tailler dans chaque roue d'im- pulsion et.comme un seul outil est en action- à la fois et peut par nécessité avoir des proportions minces prescrites par .la forme du travail, l'opération est excessivement dif- ficile et coûteuse.
Le but principal de la présente invention est de fournir un procédé perfectionné de réalisation de ces opé- rations,et. une machine perfectionnée pour mettre en pratique ce procédé, et grâce à laquelle le temps nécessaire pour ef- fectuer ces opérations de profilage peut être fortement ré- duit ,
Un autre but de l'invention est de fournir une forme perfectionnée de machine ou de mécanisme, qui, lorsqu'el- ,le est utilisée à propos du profilage d'objets tels que des roues d'impulsion rotatives,
donne la certitude que toutes les aubes et les passages de gaz ainsi taillés ou formés sont exactement uniformes et qu'on évite la distorsion de la pièce traitée par suite de tensions intérieures qui peuvent résulter de ce qu'on taille seulement une aube ou un passàge de gaz 4-la fois,, 'Un autre but de l'invention est de fournir une méthode de traitement qui'permet d'employer des outils @ de coupe de forme plus rigide. Un autre but de l'invention est de fournir une forme perfectionnée .de machine ou de'mécanisme qui peut 'être mise en action par une main dtoeuvre semi- expérimentée.
L'invention consiste en un mécanisme ou en une ma- chine pour profiler simultanément un certain nombre de formes ou toutes les formes d'une'série de formes identiques se reproduisant régulièrement sur ou'dans un corps, en partiou- lieir un corps de forme circulaire ou de section transversale circulaire,, le mécanisme comprenant un dispositif ou un or- gane de disposition centrale destiné à,supporter la pièce à traiter et un gabarit principal ayant la forme, la dis-position au la configuration d'une, des formes ou des passages à.
produire, en relation mutuelle fixe et de façon qu'ils sciant oapables d'effectuer ensemble un mouvement par rapport à une série annulaire d'outils de coupe rotatifs, disposés auto= de la pièce à. traiter avec leurs axes placés radialement ou
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sensiblement radialement par report à celle-ci.
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, les outils de coupe rotatifs sont montés et disposés de façon à être capables d'être déplacés axialement pour se rapprocher ou s'écarter du centre de la pièce à traiter, la disposition étant telle que 'les outils de coupe ou leurs montures sont reliés entre eux et destinés à être déplacés simultanément et identiquement.
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, un traceur est prévu pour coopérer avec le gabarit principal et de façon à déterminer la figure commune taille, e simultanément par tous les outils de coupe rotatifs en limitant à la fois le déplacement axial et- oscillatoire du sup-. port de la pièce et le déplacement axial des outils-de coupe lorsqu'ils se meuvent vers le centre de la pièce.
Dans la mise en pratique de l'invention, suivant un mode de réalisation approprié appliqué par exemple à la production d'une roue dtimpulsion à aubes multiples, l'ébauche et un gabarit principal ayant la forme dtun des passages ou d'une des cavités dans la roue d'impulsion sont montés en relation mutuelle fixe et en alignement axial commun sur un organe de support disposé centralement, dont l'axe peut avantageusement être vertical, destiné.à être soulegé et abaissé axialement et mis en rotation alternativement dans l'un et l'autre sens.
En combinaison avec ces dispositifs, on a prévu un certain nombre d'outils rotatifs de coupe par le bout, destinés à agir sur la pièce pressée, un outil étant prévu pour chaque passage de gaz à tailler dans la roue dtimpulsion, ces outils étant disposés en une série circulaire à espacement uniforme, les axes de chaque outil étant horizontaux si on les regard:dans un plan et étant exactement radiaux par rapport à l'organe supportant la pièce, si on regarde dans un autre plan, l'ensemble de tous les outils rotatifs de coupe par l'extrémité étant destiné à être simultanément et uniformément déplacé axialement vers le centre de la pièce et en stécartant du centre;
un organe traceur destiné à coopérer avec-le gabarit principal et monté sur un des organes de support d'outil ou coopérant avec celui-ci est destiné inversement en coopération avec le gabarit principal, à commander les mouvements de tous
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les outils de coupe par l'extrémité.
Avec une semblable disposition, comme tous les outils de coupe sont établis de façon à traiter la pièce simultanément, toutes les aubes et tous les passages de gaz sont en cours de formation au même moment et le temps nécessaire par conséquent pour achever le façonnage de l'ensemble de
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ceux-ci peut être réduit approx1mtivement'au temps actuelle- ment nécessaire pour tailler un des passages de gaz avec un des. deux côtés de chacune des deux aubes contigües.
D'autre.part, coma tous les outils sont'commandés à partir d'une seule source , c'est à dire à partir du traceur unique coopérant avec le gabarit 'principal, il en ré-
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sulte'que ,si tous les outils sont identiques et sont également placés'et espacés dans le premier cas, et si les mouvements de tous les -outils sont transmis à ceux-ci à partir du traceur coopérant avec le gabarit principal, par des moyens positifs identiques,.les trajets parcourus par cha- cun des nombreux outils seront identiques et par corollaire, les formes taillées ou façonnées dans ou. sur la pièce par les nombreux outils de coupe seront identiques., l'une à l'autre et à la forme du gabarit.
On remarquera 'que cette caractéristique est dtune
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grande impcr tanee dans une pièce de la nature considérée ici, où non seulement de légères variations par exempts. entre un passage de gaz et un autre sont nuisibles, mais où, ce qui est'. d'une importance plus immédiate, la variation
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'résultante dans ltéisseur d'une aube peut, en affectant-. ltâquilibre dynamique de la roue aux vitesses extrêmement élevées, avoir des effets désastreux ,sur les paliers.
Dans la forme de réalisation de la machine qui sera décrite.; les mouvements de l'organe..supportant la pièce,
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- aussi bien lem:ouvement;.axial que le m.ouvement. osaLllato'ire, et le déplacement axial de l'outil de-coupe vers la pièce et ens'écartant de celle-,ci, se font par des ' moyens ma-
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miels mais il doit être bien entendu qu'une machine fa3-otionnant #Umne on l'a décrit convient particulièrement pour être àctiônnée par une force électrique ou hydraulique, les mouvements des;
'dîf±érentes pièces étant commandés automatiquement par ce qu'onàppelle dams le métier un trac-telur élec-
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trique qui coopère avec le gabarit principal, tel que celui décrit par exemple au brevet anglais 318.587 du 31 juillet 1930, Keller et Alla.
Pour que l'invention soit clairement comprise et facilement mise en pratique, elle sera décrite avec plus de détails avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
Les fig. lA et 1B montrent une coupe verticale d'une forme de la machine établie conformément à la présente invention.
La fig.2 est une vue en plan parallèle de La machine, représentée aux fig.lA et 1B, la vue en plàn partielle s'étendant de la ligne radiale' 0 - 1 à la ligne radiale 0 - II.
La fig.3 est une vue en plan partielle de la machine en coupe par la ligne A-A des fig. lA et 1B, la coupe stétendant de la ligne radiale 0 - II à la ligne radiale 0 - III.
Les fig.4A et 4B montrent'une coupe horizontale partielle de la machine par la ligne B-B des fig. lA et 1B; montrant un chariot à outils dans une position extérieure ou inactive et d'autres chariots à outils dans une position intérieure ou active, cette vue en plan partielle s'étendant de la ligne 0 - III à la ligne 0 -.IV.
La fig.5 est une coupe en plan partielle de la machine par la ligne C-C des fig. lA et 1B, cette vue étànt comprise entre des lignes radiales 0 - IV et 0 - I.
La'fig.6 est une vue partiellede la machine en élévation, montrant le support du traceur et les arbres à outils destinés à être-actionnés par une courroie sans fin. -
Les fig.7,8 et 9 sont en, partie des vues de la machine en plan et en partie en élévation et en coupe verticale, montrant un arbre à outil destiné à être actionné par un moteur électrique individuel.
La fig. 10 est une coupe verticale à plus grande échelle d'une partie de l'organe supportant lièce traitée.
La machine représentée aux fig. 1A et 1B des dessins annexés comprend un bâti A de forme annulaire ayant à son ex- trémité inférieure un pied continu Al convenant pour la fixa tion au plancher ou à une base en fer, età son extrémitésupérieure un rebord à interruptions A2. Deux tablettes annulai- res Bl et B2 faisant saillie vers l'inférieur à partit du bâti,
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annulaire et vers le centre de celui-ci supportent respecti- vement un palier supérieur C1 et une palier, inférieur C2.
Un organe cylindrique D est disposé de façon à pouvoir être mis en oscillation et, en mouvement de coulissement axial dans des'deux paliers. A son extrémité supérieure, l'organe D se termine par un 'rebord extérieur Dl et à son extrémité in- férieure par ,un rebord intérieur D2.
, ,On a boulonné au rebord Dl un autre rebord E1 auquel est attachée rigidement une broche E2 faisant saillie vers le haut.
Sur ce rebord El repose la pièce'à. traiter ou ébauche E7, cen- trée par une cheville E8 qui est formée sur la pièce et qui pénètre et s'adapte dans une cavité formée dans ce but dans le rebord E1.
Traversant l'organe El et partant de celui-ci, des goujons ES s'avancent dans la pièce à traiter E7 pour donner la certitude que la pièce E7 et l'organe El restent en rela- tion constante l'un avec l'autre. A l'extrémité supérieure de la pièce E7, un rebord E4 est fixé par goujons, d'une manière analogue, à ,la pièce enE5.
Un écrou E6 sur l'extrémité du boulon' E2 maintient la bride E4, la.pièce traitée E7 et le rebord El ensemble de façon sûre. Sur le rebord E4 repose le gabarit principal Fl qui con- tient la contre-partie F3 d'une des nombreuses cavités à tail- ler dans ou sur la pièce, ce gabarit principal étant pourvu d'une bride à son extrémité inférieure pour la fixation par boulons à la bride E4 et à son extrémité supérieure pour la fixation par boulons à un prolongement F2 dirigé vers le haut, pourvu d'une bride appropfiée à son extrémité inférieure dans ce but.
Des supports appropriés R, R, s'étendant vers le haut à partir dubâti A, ont une forme telle ' à leur extrémit é su- périeure, qu'ils sont capables de supporter rigidement l'or- gane de palier Rl en porte-à-faux, formant à l'axe de la ma- chine un palier E2 destiné à supporter et à guider en vue du déplacement axial et rotatif le prolongement F2 du gabarit principal F1.
La surface extérieure ou périphérique du rebord Dl est filetée (.voir .également fig.10) et on a monté sur' celle-ci un anneau D3 fileté intérieurement de façon appropriée qui s'a-
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dapte librement, étant pourvu à son extréraité 'supérieure d'un anneau ou d'une garniture de caoutchouc ou d'une.autre ratière élastique à laquelle on fera référence dans la suite.
La portion cylindrique de la pièce D est nervurée extérieurement (voir fig.5) pour venir en prise avec une roue de vis sans fin G, nervurée intérieurement de façon appropriée pour la recevoir. Cette roue de vis sans fin est empêchée de se déplacer axialement par le logement Gl et est commandée pour la rotation par une vis sans fin G2 montée sur un arbre G3 destiné à être actionné par un volant à main G4. L'organe D est destiné à être soulevé et abaissé axialement par la vis H à laquelle il est attaché de façon à permettre la rotation, cette vis se déplaçant dans un écrou Hl qui a extérieurement la forme d'un engrenage hélicoïdal.
En prise avec cet écrou en forme de roue' dentée Hl, on a placé une roue à denture hé- licoidale E2 montée sur/arbre H3 qui est destiné à être ac- tionné par un volant à main H4. La vis H, l'écrou à engrenage Hl et la roue H2 sont tous contenus dans un prolongement dirigé vers le bas, comportant des pièces C3, C4 et C5 dirigées vers le bas à partir du palier intérieur C2, la vis H étant empêchée de tourner par des clavettes H5 qui font partie du pro- longement C5 dirigée vers le bas.
Sur une partie dirigée vers le haut du palier Cl peut tourner librement une roue J qui est empêchée de se déplacer axialement par un rebord Jl et une partie du palier Cl. Sur une partie du bord extérieur de cette roue J, on a formé des dents J2 convenant pour venir en prise avec une vis sans fin J4 et sur une autre partie du bord, on a taillé des dents d'engenage coniques J3. La vis sans fin J4 est montée sur un arbre J5 destiné à être actionné par un volant à main J6. En prise, avec les dents d'engrenage conique J3, on a placé une série circulaire de pignons coniques K,K,K, etc.. disposés axialement à des intervalles égaux autour du centre de la machine, un pignon étant prévu pour chaque tête à outil.
Chacune de ces roue coniques est montée dans un palier Kl attaché au bâti A et est calée à un arbre K2 s'étendant extérieurement, qui est fileté sur une partie de sa longueur.
A l'intérieur des interruptions déjà mentionnées dans le rebord supérieur A2, on a formé des glissières A3 également
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espacées, disposées, radialement par rapport au centre de la maohine, et à l'intérieur de ces glissières sont montés des paliers L,L,L, etc.. comportant chacun un organe L1 dirigé vers'le bas, se teminant par un'renflément fileté intérieure- ment destiné à venir en prise avec le pas de vis formé sur un des arbres K2. Chacun -de ces- paliers L est foré de façon à loger un arbre L2 qui est libre de tourner à l'intérieur du palier mais est retenu, pour ce qui concerne le mouvement axial, par le rebord L3 et un porte-outil 14.
A son extrémité interne, l'arbre formé comme un pacte-outil en L4, sert de monture à l'outil de coupe L5 tandis qu'à son extrémité ex- terne, il est prolonge en un'arbre L6 pourvu, d'une nervure.
'Une poulie M tournant dans un palier Ml, attaché au hâti A est nervurée intérieurement pour venir- en prise avec l'arbre L6 et, destinée à permettre à l'arbre L6 de glisser- librement dans celle-ci tout en faisant en sorte que la poulie et l'arbre tournent ensemble.
A partir d'un palier de la série de paliers L, un organe en saillie, vers le haut N supporte en position régla- ble 'verticalement un logement Nl dans lequel est monté, de façon à être réglable axlalement, un organe traceur N2.
Dans.le but d'actionner les arbres à outil L2 par l'intermédiaire de leurs poulies M, la méthode suivante peut être adoptée: Vers l'extrémité infériaure du bâti A, on a monté une poulie P sur l'extrémité externe d'un arbre Pl qui est supporté dans un plaier P2 attaché du bâti A , et sur l'extrémité interne de cet arbre ést montée la roue droite P3 qui peut âvantageusement être en prise avec un pignon monté -sur l'arbre d'induit d'un. moteur électrique non représenté.
A intervalles autour 'delà partie inférieure du bâti A on a monté une série de,poulies folles Q,Q,Q etc.. Une courroie continue P4 passe autour de la partie inférieure de la poulie de commande P, s'élève et passe sur une des poulies M, des- cend et passe sur la première des poulies folles Q, remonte pour passer au-dessus de la, poulie, suivante M, etc.. etc..
Suivant une variante, chaque tige d'outil peut être actionnée indépendamment par un moteur électrique individuel S (voir fig.7,8 et 9) monté sur un manchon SI logé de façon à pouvoir coulisser dans un palier S2 qui est attaché au bord A2,
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fondé sur l'extrémité supérieure du bâti A. En pareils cas, l'induit du moteur peut être monté directement sur un prolongement S5 de la tige d'outil S9, qui est destiné à tourner à l'intérieur du manchon SI. et est empêché de se mouvoir axialement par rapport à ce,dernier par le potte-outil S7 etpar un collier S8. attaché à la tige d'outil S9, lesquels viennent sn prise en coopération, avec les extrémités du manchon SI.
Le manchon SI est empêché de tourner dans son palier S2 par des parties S4 de ce dernier qui s'avancent vers le bas de fa- çon à s'adapter librement entre les côtés d'une ouverture axiale S10 formée dans la base du palier S2 et se terminant par un renflement fileté S5 destiné à coopérer avec une des tiges filetées K2.
Les poids combinés des pièces FI et F2, El, E2, E4 et E5, D et H, et de toutes les pièces s'attachant à celles-ci qui sont établies de façon à être soulevées ou abaissées axialement ensemble, sont équilibrés avec soin par des moyens tels qu'une chaîne ou un câble T s'attachant à l'extrémité supérieure du prolongement F2, qui s'élève vers le haut et passe sur une poulie Tl attachée 'Lui support supérieur non représenté, passe ensuite latéralement sur une autre poulie T2 et descend pour supporter, un poids approprié.
Le fonctionnement de la machine décrite ci-dessus à commande à la main se fait comme suit :
Une ébauche tournée E7, dans laquelle les ailettes et les passades de-gaz peuvent avoir été formés d'avance gressiè- rement, est mise en position sur le rebord El, les chevilles E3 sont introouites dans les deux pièces pour empêcher un mouvement angulaire relatif et le rebord E4 estplacé en position au--des- sus de la pièce à trciter. Les chevilles E5 sont alors introduites à travers le rebord E4 dans l'extrémité supérieure de la pièce traitée E7 et l'écrou E6 est serré vers le, bas,
de façon fixer ensemble le rebord E4, la pièce E7 et le rebord de supportEl de la pièce traitée. Le calibre principal F1, avec son prolongement F2 auquel il est boulonné, est alors mis en position sur le rebord E4 et boulonné à celui-ci, des boulons adaptés et/ou des chevilles étent prévus pour empêcher le mouvement relatif entre ces deux pièces.
Tout le travail d'assemblage qui précède peut avan- tageusement avoir été exécuté en dehors de la 'machine et Lors-
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qu'il est achevé les pièces assemblées sont montées en position ensemble dans la machine, le rebord El étant centré par la partie supérieure à rebord Dl du support D de la pièce et reposant sur cette partia. Dès-boulons d'adaptation et/ou des chevilles sont alors introduits à travers le rebord Dl et dans le rebord F1, ce qui relie ces deux rebords ensemble-de iaçon sûre pour empêcher le mouvement angulaire relatif.
.Le. support en portè-à-faux R1 est alors placé en position sur ses organes d'appui R, R, le palier central entourant et supportant le prolongement F2 et les. écrous sont serrés sur les organes d'appui R, R.
L'anneau DS filaté intérieurement est alors mis en rotation dans un sens approprié sur l'extérieur fileté du rebord Dl, jusqu'à ce que l'anneau ou la garniture en matière élastique appropriée D4 dont la face. supérieure de l'anneau D3 est pourvue vienne en prise, tout autour d'une zone. circulaire, avec le'côté.'inférieur de la pièce traitée E7 près de sa péri phérie, et l'anneau est vissé à fond de façon à comprimer légèrement la matière de la garniture D4.
Ce dispositif a pour fonction d'a mortir les vibrations provoquées'par l'action des outils de coupe agissant sur les sections plus minces de la pièce près de sa circonférence, vibrations qui, si elles ne sont pas combattues, tendent à s'aggraver en affectant finalement la vitesse de rotation a laquelle Les couteaux peuvent être mis en mouvement, et la profondeur de coupe et letaux d,'avancement qui, seraient autrement possibles.
Des. outils L5 ayant été mis en position dans les supports L6, des soins ayànt été pris pour que leurs extrémités soient toutes à une distance uniforme du centre de la pièce traitée, l'extrémité du traceur N2 est alors placée dans le logement Nl à une égale distance du centre du gabarit principal et le logement N1 est règle-en position sur le prolongement vers le haut N de l'un des paliers L jusqu'à ce que l'axe du traceur N2 soit séparé verticalement des axes des outils L5 de la même distan:- ce que celle qui sépare le gabarit principal F1 et la pièce traitée E7.
La force motrice ayant été appliquée pour faire tourner les différents outils, l'opérateur peut alors, par une rotation appropriée des volants à main H4 et G4, respectivement, soulever ou abaisser,et faire tourner dans le sens des aiguilles dtune
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montre ou sens inverse, la pièce traitée E7 et le gabarit prin- cipal Fl sur le support D, jusqu'à ce que la forme F3 sur le gabarit principal F1, qui doit être tailléen un grand nombre d'exemplaires donsla pièce E7, se présente dans un aspect désiré au traceur N2.
Par une rotation appropriée du volant à main J6, l'opérateur peut alors faire avancer tous les outils L5 jusqu'à ce qu'ils soient en position pour agir sur la pièce E7, et il peut alors les faire avancer davantage jusqu'à' ce qu'ils commencent à tailler, et il peut faire tourner la pièce et le gabarit sur le support D au moyen du volant J6, l'ensemble des outils agissant tous sur la pièce simultanément. La continuation de la rotation, dans cette direction, de la pièce et du gabarit est finalement empêchée par une partie de la forme F3 venant en contact avec le traceur N2.
L' opérateur peut alors soulever ou abaisser le support de pièce D par l'actionnement approprié du volant à main H4 et faire avancer les outils par rapport au centre de'la pièce et il peut alors faire tourner la pièce et le gabarit dans la direction opposée de façon que les outils recommencent tous à agir sur¯la pièce.
En soulevant et en abaissant alternativement la pièce traitée et le gabarit principal, en avançant ou en retirant les outils et le traceur par rapport au centre de la pièce et du gabarit principal, et en faisant tourner alternativement la pièce et le gabarit principal,dans ;1?une ou l'autre direction, il est possible d'obliger le traceur à rencontrer et à parcourir toute partie du gabarit principal, tous le$ outils suivant entretemps exactement le même trajet sur la pièce.
Il est sans importance que-les mouvements relatifs des outils et de la pièce traitée représentent une succession. de passes radiales ou de passes circonférentielles ou de passes verticales sur la pièce traitée, ou qu'on adopte une combinaison de deur de ces passes ou de toutes, mais une méthode avantageuse consistera à obliger les outils à tailler radialement vers l'intérieur de la pièce, et ensuite de changer de direction de façon à tailler circonférentiellement à la pièce, ensuite de changer de nouveau de direction de façon à tailler radialement à 1?extérieur de la pièce, èt à répéter continuelle- ment cette fagon de procéder.
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The company known as "THE UNITED GLASS BOTTÉE MANUFACTURERS
LIMITED in London W.C. 2 (England). Profiling mechanism.
International Convention: English patent application 371 filed on January 7, 1944 by the applicant, and Edgar Philip Dorman of which she is the beneficiary.
The present invention relates to profiling mechanisms or machines and. its main object is to provide an improved form of such a mechanism which is suitable for simultaneously profiling a certain number of tons or all the forms of a series of identical forms regularly reproducing in air or in a body, in particular a body circular in shape or circular cross-section.
The invention is particularly applicable to the profiling of objects such as rotary impulse wheels.
The impulse wheels which are part of the sur-. loaders and the like in combination with aircraft power units, while varying considerably in shape, since they are in some cases double-sided and in other cases single-sided, all include a circular series of vanes regularly spaced, 'recurring in places and alternating with, gas passages.
These impulse wheels spin at very high speeds, involving physical stresses which can be supported only by the use of high tensile strength materials produced in the forged condition. As a result of
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aerodynamic and physical derations, they must also necessarily be formed with great precision.
It is generally advantageous therefore to forge a blank having the approximate outer dimensions of the impulse wheel, which blank is then rotated to receive its correct outer shape, and then score in the solid material the material representing the passages. gas and leaving radial vanes protruding from the flange or boss from which they originate.
In some cases, all of these blades arranged ra-
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dialally, considered in transverse section, is parallel to the axis of rotation of the impulse wheel, Liais, in other cases, only part of the radial blades, considered in transverse section, is parallel to this axis, of other parts
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of the cube while remaining radial in axial view can be - :: ¯o, res, ive: i;? ent inclined in cross-sectional view, from a state in which they are parallel to the axis of rotation, until 'to that in which they are apÎl'oxi11B.tive-., 1 in "" helix with respect to this axis.
Blades of the latter nature offer particular difficulties in forming from a solid blank and to avoid this difficulty these blades are sometimes made
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by machining into the simple shape in which they are as a whole radial and parallel to the axis of rotation, and then a portion of each vane is bent or shaped under.
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an approximate shape?! .- tivemen helical. The blade thus produced is only an approximation of the correct shape and has the further disadvantage of being eccentrically loaded under the action.
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brand of centrifugal force.
In the known methods of machining the gas passages and the blades in question in their correct form, the operation known in the art under the name of profile machining is used and for this operation it has been customary until to pre-
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feel to use a, ab,: 2 main line, representing a gas passage and one side of each of the two contig3Sos vanes and from this main jig machine the profile of the gas passages, one at a time, in the impulse wheel.
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As there are usually a considerable number of gas passages and vanes to be trimmed in each impulse wheel and as only one tool is in action- at a time and may of necessity have thin proportions prescribed by .the form of the work, the operation is exceedingly difficult and expensive.
The main object of the present invention is to provide an improved method for carrying out these operations, and. an improved machine for carrying out this process, and thanks to which the time necessary to carry out these profiling operations can be greatly reduced,
Another object of the invention is to provide an improved form of machine or mechanism, which, when used in connection with the profiling of objects such as rotating impulse wheels,
gives the certainty that all the blades and the gas passages thus cut or formed are exactly uniform and that the distortion of the part being treated as a result of internal stresses which can result from only cutting a blade or a passage is avoided Another object of the invention is to provide a method of processing which allows the use of cutting tools of more rigid shape. Another object of the invention is to provide an improved form of machine or mechanism which can be operated by semi-skilled workers.
The invention consists of a mechanism or a machine for simultaneously profiling a number of shapes or all of a series of identical shapes regularly reproducing on or in a body, thereby dividing a body from it. circular shape or circular cross section ,, the mechanism comprising a device or a central arrangement member intended to support the workpiece and a main jig having the shape, the arrangement or the configuration of one, the forms or passages to.
to produce, in fixed mutual relation and in such a way that they sawing oapable to effect together a movement with respect to an annular series of rotary cutting tools, arranged auto = from part to part. deal with their axes placed radially or
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substantially radially by transfer thereto.
According to another feature of the present invention, the rotary cutting tools are mounted and arranged so as to be able to be moved axially to approach or move away from the center of the workpiece, the arrangement being such that 'the cutting tools or their mounts are interconnected and intended to be moved simultaneously and identically.
According to another characteristic of the present invention, a plotter is provided to cooperate with the main jig and so as to determine the common figure size, e simultaneously by all the rotary cutting tools while limiting both the axial and oscillatory displacement of the sup-. wear of the workpiece and the axial displacement of the cutting tools as they move toward the center of the workpiece.
In the practice of the invention, according to a suitable embodiment applied for example to the production of a multi-vane impeller, the blank and a main jig having the form of one of the passages or one of the cavities. in the impulse wheel are mounted in fixed mutual relation and in common axial alignment on a centrally disposed support member, the axis of which may advantageously be vertical, intended to be lifted and lowered axially and rotated alternately in the one and the other direction.
In combination with these devices, a number of rotary end cutting tools have been provided for acting on the pressed part, one tool being provided for each gas passage to be cut in the impulse wheel, these tools being arranged in a circular series with uniform spacing, the axes of each tool being horizontal if we look at them: in a plane and being exactly radial with respect to the member supporting the part, if we look in another plane, the set of all the rotating end cutting tools being intended to be simultaneously and uniformly moved axially towards the center of the workpiece and away from the center;
a tracer member intended to cooperate with the main jig and mounted on one of the tool support members or cooperating with the latter is intended conversely in cooperation with the main jig, to control the movements of all
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end cutting tools.
With a similar arrangement, as all the cutting tools are set up to process the workpiece simultaneously, all the vanes and all the gas passages are being formed at the same time and the time required therefore to complete the shaping of the part. 'together
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these can be reduced to approximately the time currently required to cut one of the gas passages with one of the. two sides of each of the two contiguous blades.
On the other hand, since all the tools are controlled from a single source, that is to say from the single plotter cooperating with the main jig, it re-
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sulte 'that, if all the tools are identical and are equally placed and spaced in the first case, and if the movements of all -tools are transmitted to them from the plotter cooperating with the main jig, by means identical positives, the paths taken by each of the many tools will be identical and by corollary, the shapes cut or shaped in or. on the part by the many cutting tools will be identical., to each other and to the shape of the jig.
It will be noted that this characteristic is
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great impcr tanee in a piece of nature considered here, where not only slight variations by exempt. between one gas passage and another are harmful, but where, what is'. of more immediate importance, the variation
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resulting in a vane can, by affecting-. The dynamic balance of the wheel at extremely high speeds have disastrous effects on the bearings.
In the embodiment of the machine which will be described .; the movements of the organ ... supporting the part,
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- both lem: opening; .axial as well as movement. osaLllato'ire, and the axial displacement of the cutting tool towards the workpiece and away from it, are effected by 'ma-
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honeys but it must be understood that a machine fa3-otionnant #Umne has been described is particularly suitable for being àctiônnée by an electric or hydraulic force, the movements of;
'various parts being controlled automatically by what is called in the loom an electric trac-telur.
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rod which cooperates with the main jig, such as that described for example in British patent 318,587 of July 31, 1930, Keller and Alla.
In order for the invention to be clearly understood and easily put into practice, it will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which:
Figs. 1A and 1B show a vertical section of a form of the machine made in accordance with the present invention.
Fig.2 is a parallel plan view of the machine, shown in Fig.lA and 1B, the partial plan view extending from radial line 0 - 1 to radial line 0 - II.
FIG. 3 is a partial plan view of the machine in section taken along line A-A of FIGS. 1A and 1B, the section extending from the radial line 0 - II to the radial line 0 - III.
Figs. 4A and 4B show a partial horizontal section of the machine by line B-B of fig. 1A and 1B; showing a tool cart in an outward or inactive position and other tool carriages in an inward or active position, this partial plan view extending from line 0 - III to line 0 -.IV.
Fig. 5 is a partial plan section of the machine taken along line C-C of Figs. 1A and 1B, this view was between radial lines 0 - IV and 0 - I.
Fig. 6 is a partial view of the machine in elevation, showing the plotter support and tool shafts intended to be driven by an endless belt. -
Figs. 7, 8 and 9 are in, part views of the machine in plan and partly in elevation and in vertical section, showing a tool shaft intended to be actuated by an individual electric motor.
Fig. 10 is a vertical section on a larger scale of a part of the supporting member of the treated piece.
The machine shown in fig. 1A and 1B of the accompanying drawings comprises an annular-shaped frame A having at its lower end a continuous foot A1 suitable for fixing to the floor or to an iron base, and at its upper end a ledge A2. Two annular shelves B1 and B2 protruding towards the bottom from the frame,
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annular and towards the center thereof respectively support an upper bearing C1 and a lower bearing C2.
A cylindrical member D is arranged so as to be able to be set in oscillation and in axial sliding movement in des'deux bearings. At its upper end, the member D ends with an outer rim D1 and at its lower end with an inner rim D2.
,, Another flange E1 has been bolted to the flange D1 to which is rigidly attached a pin E2 projecting upwards.
On this ledge El rests the piece. process or blank E7, centered by an anchor E8 which is formed on the part and which penetrates and fits into a cavity formed for this purpose in the rim E1.
Crossing the element El and starting from it, studs ES advance into the part to be treated E7 to give the certainty that the part E7 and the element El remain in constant relation with one another. . At the upper end of the part E7, a flange E4 is fixed by studs, in a similar manner, to the part enE5.
A nut E6 on the end of bolt E2 holds the flange E4, the treated part E7 and the flange E1 together securely. On the rim E4 rests the main jig Fl which contains the counterpart F3 of one of the many cavities to be cut in or on the part, this main jig being provided with a flange at its lower end for fixing. by bolts to the flange E4 and at its upper end for fixing by bolts to an extension F2 directed upwards, provided with a suitable flange at its lower end for this purpose.
Suitable supports R, R, extending upwardly from frame A, are shaped at their upper end such that they are capable of rigidly supporting the bearing member R1 as a carrier. cantilever, forming at the axis of the machine a bearing E2 intended to support and guide, with a view to axial and rotary displacement, the extension F2 of the main jig F1.
The outer or peripheral surface of the flange D1 is threaded (. See also Fig. 10) and a suitably internally threaded ring D3 has been fitted thereto which is fitted with
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adapts freely, being provided at its upper extremity with a ring or a rubber pad or other elastic dobby to which reference will be made hereinafter.
The cylindrical portion of the part D is ribbed on the outside (see fig. 5) to engage with a worm wheel G, appropriately ribbed on the inside to receive it. This worm wheel is prevented from moving axially by the housing G1 and is controlled for rotation by a worm G2 mounted on a shaft G3 to be actuated by a hand wheel G4. The member D is intended to be raised and lowered axially by the screw H to which it is attached so as to allow rotation, this screw moving in a nut H1 which externally has the shape of a helical gear.
Engaged with this toothed wheel shaped nut H1, a helical toothed wheel E2 mounted on the shaft H3 which is intended to be operated by a handwheel H4 has been placed. The H screw, H1 gear nut, and H2 wheel are all contained in a downward extension, having parts C3, C4, and C5 pointing downward from the inner bearing C2, with the H screw being prevented from shifting. turn by keys H5 which are part of the extension C5 directed downwards.
On an upwardly directed part of the bearing C1 can freely rotate a wheel J which is prevented from moving axially by a flange Jl and a part of the bearing C1. On a part of the outer edge of this wheel J, teeth have been formed J2 suitable to engage with a worm J4 and on another part of the edge, we cut conical gear teeth J3. The J4 worm is mounted on a J5 shaft intended to be operated by a J6 hand wheel. Engaged with the bevel gear teeth J3, a circular series of bevel gears K, K, K, etc. has been placed, arranged axially at equal intervals around the center of the machine, a pinion being provided for each head. tool.
Each of these bevel gears is mounted in a bearing K1 attached to the frame A and is wedged to an outwardly extending shaft K2, which is threaded along part of its length.
Inside the interruptions already mentioned in the upper edge A2, A3 guides have also been formed
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spaced apart, arranged, radially relative to the center of the maohine, and inside these slides are mounted bearings L, L, L, etc. each comprising a member L1 directed downward, ending in a ' internally threaded bulge intended to come into engagement with the thread formed on one of the shafts K2. Each -of these- bearings L is drilled so as to accommodate a shaft L2 which is free to rotate inside the bearing but is retained, as regards the axial movement, by the flange L3 and a tool holder 14.
At its inner end, the shaft formed as a pact-tool in L4, serves as a mount for the cutting tool L5 while at its outer end, it is extended into a shaft L6 provided, with a rib.
'A pulley M rotating in a bearing M1, attached to the frame A is internally ribbed to engage with the shaft L6 and, intended to allow the shaft L6 to slide freely therein while ensuring that that the pulley and the shaft rotate together.
From a bearing of the series of bearings L, an upwardly projecting member N supports in a vertically adjustable position a housing N1 in which is mounted, so as to be axially adjustable, a tracer member N2.
In order to actuate the tool shafts L2 through their pulleys M, the following method can be adopted: Towards the lower end of the frame A, a pulley P has been mounted on the outer end of the frame. a shaft P1 which is supported in a plate P2 attached to the frame A, and on the inner end of this shaft is mounted the spur wheel P3 which can advantageously be engaged with a pinion mounted on the armature shaft of a. electric motor not shown.
At intervals around the lower part of the frame A a series of idle pulleys Q, Q, Q etc. have been mounted. A continuous belt P4 passes around the lower part of the control pulley P, rises and passes over one of the pulleys M, descends and passes over the first of the idle pulleys Q, rises to pass over the, pulley, next M, etc .. etc ..
According to a variant, each tool shank can be actuated independently by an individual electric motor S (see figs. 7.8 and 9) mounted on a sleeve SI housed so as to be able to slide in a bearing S2 which is attached to the edge A2 ,
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based on the upper end of the frame A. In such cases, the motor armature can be mounted directly on an extension S5 of the tool shank S9, which is intended to rotate inside the sleeve SI. and is prevented from moving axially with respect to the latter by the post-tool S7 and by a collar S8. attached to the tool shank S9, which come sn taken in cooperation with the ends of the sleeve SI.
Sleeve S1 is prevented from rotating in its bearing S2 by portions S4 of the latter which project downwardly so as to fit freely between the sides of an axial opening S10 formed in the base of the bearing S2 and ending in a threaded bulge S5 intended to cooperate with one of the threaded rods K2.
The combined weights of parts FI and F2, El, E2, E4 and E5, D and H, and all parts attached to them which are established so as to be raised or lowered axially together, are carefully balanced by means such as a chain or a cable T attaching to the upper end of the extension F2, which rises upwards and passes over a pulley Tl attached 'Its upper support not shown, then passes laterally over a other pulley T2 and goes down to support, an appropriate weight.
The operation of the machine described above with manual control is as follows:
A turned blank E7, in which the fins and the gas passages may have been formed in advance gradually, is placed in position on the rim El, the pegs E3 are introduced into the two parts to prevent relative angular movement and the flange E4 is placed in position above the workpiece. The dowels E5 are then introduced through the flange E4 in the upper end of the treated part E7 and the nut E6 is tightened downwards,
so as to fix together the edge E4, the part E7 and the support edge E1 of the treated part. The main gauge F1, with its extension F2 to which it is bolted, is then placed in position on the flange E4 and bolted to it, suitable bolts and / or dowels are provided to prevent the relative movement between these two parts.
All of the foregoing assembly work may advantageously have been carried out outside the machine and
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that it is completed the assembled parts are mounted in position together in the machine, the rim El being centered by the upper rim Dl of the support D of the part and resting on this partia. Adapter bolts and / or dowels are then introduced through flange D1 and into flange F1, which securely connects these two flanges together to prevent relative angular movement.
.The. support in cantilever R1 is then placed in position on its support members R, R, the central bearing surrounding and supporting the extension F2 and the. nuts are tightened on the support members R, R.
The internally spun DS ring is then rotated in a suitable direction on the threaded exterior of the flange D1, until the ring or the appropriate elastic material insert D4 whose face. top of the ring D3 is provided with come into engagement, all around an area. circular, with the lower side of the treated part E7 near its periphery, and the ring is fully screwed in so as to slightly compress the material of the packing D4.
This device has the function of suppressing the vibrations caused by the action of the cutting tools acting on the thinner sections of the workpiece near its circumference, vibrations which, if not combated, tend to worsen. ultimately affecting the speed of rotation at which the knives can be set in motion, and the depth of cut and rates of feed that would otherwise be possible.
Of. tools L5 having been placed in the supports L6, care has been taken so that their ends are all at a uniform distance from the center of the treated part, the end of the tracer N2 is then placed in the housing Nl at an equal distance from the center of the main jig and the housing N1 is set in position on the upward extension N of one of the bearings L until the axis of the plotter N2 is vertically separated from the axes of the tools L5 of the same distance: - that which separates the main template F1 and the treated part E7.
The driving force having been applied to rotate the various tools, the operator can then, by suitable rotation of the handwheels H4 and G4, respectively, raise or lower, and rotate clockwise.
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watch or reverse, the treated part E7 and the main jig Fl on the support D, until the form F3 on the main jig F1, which must be cut a large number of copies in the part E7, is present in a desired appearance to the N2 plotter.
By appropriate rotation of the handwheel J6, the operator can then advance all the tools L5 until they are in position to act on the part E7, and he can then advance them further up to ' what they start to cut, and he can turn the part and the jig on the support D by means of the handwheel J6, the set of tools all acting on the part simultaneously. Continuation of the rotation, in this direction, of the workpiece and the jig is finally prevented by a part of the form F3 coming into contact with the plotter N2.
The operator can then raise or lower the workpiece holder D by the appropriate actuation of the handwheel H4 and advance the tools relative to the center of the workpiece and he can then rotate the workpiece and the jig in the direction. opposite so that the tools all start to act on the part again.
By alternately raising and lowering the processed part and the main jig, advancing or removing the tools and the plotter with respect to the center of the part and the main jig, and alternately rotating the part and the main jig, in; Either direction, it is possible to force the plotter to meet and travel any part of the main jig, all the $ tools meanwhile following exactly the same path on the part.
It is irrelevant that the relative movements of the tools and of the workpiece represent a succession. radial passes or circumferential passes or vertical passes on the workpiece, or that a combination of the strength of these passes or all is adopted, but an advantageous method will be to force the tools to cut radially inwardly of the workpiece, and then change direction so as to cut circumferentially the workpiece, then change direction again so as to cut radially on the outside of the workpiece, and continuously repeat this procedure.