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"MJLÀGE D'ENGRENAGES I3îTTCODUXtr
Cette invention concerne le meulaged'éléments héli- coïdaux conjugués tels que les engrenages hélicoïdaux et des pièces analogues et c'est l'objet principal de l'invention que de procurer un procédé pratique pour meuler avec un haut degré de précision les surfaces hélicoïdales en utilisant une meule en forme.
Les engrenages cylindriques droits sont depuis longtemps obtenus par meulage au moyen de meules en forme qui sont dressées dans'un plan axial-de la-meule suivant un contour de section transversale correspondant à celui des dents que l'on doit meuler. Par conséquent, l'usinage peut être opéré par l'avancement rectilinéaire de la meule succes- sivemdnt à travers les espaces interdentaux. Avec des engrena- ges hélicoïdaux ce procédé ne peut pas- être appliqué, étant
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'donné qu'une meule dressée dans son plan méridien de façon à correspondre au contour de la section transversale'de la pièce usinée entamerait d'autres parties de la surface hé- liçoïdale de façon à en détruire la forme.
Il est possible par le calcul mathématique de déterminer une forme de meule qui amène par meulae une surface hélicoïdale au contour désiré de section transversale sans entamer aucune autre partie de la surface. Néanmoins, le, façonnement réel de.la meule est difficile étant donné que le contour de la section transver- sale dans un plan méridien quelconque de ce';te meule est en- tièrement différent du contour que doit posséder la pièce terminée.
De plus, même s'il était possible de façonner d'abord la meule à la forme exacte nécessaire, la meule ne pourrait être dressée de nouveau (comme il est nécessaire dans toutes les opérations de meulage) sans que 7¯'on modifie cette forme, étant donné que le diamètre de la meule est un facteur qui détermine la forme.
Pour surmonter les difficultés précitées, la demande- resse a inventé un procédé dans lequel la meule est façonnée par un déplacement générateur d'un mécanisme de dressage, dans lequel une pointe de dressage décrit dans un plan une courbe exactement semblable à celle du contour désiré dans la pièce terminée. Ceci évite la nécessité de recourir à tout calcul préliminaire et élimine toute imprécision dans l'exécution du travail.
Le procédé'perfectionné de la demanderesse a comme autre avantage que la forme donnée à la pièce usinée est dans une large mesure indépendante du diamètre de la meule, de sorte que cette dernière peut être dressée à nouveau aussi souvent qu'il est nécessaire.
DESCRIPTION GENERA
Décrit d'une manière générale, le procédé perfec- tionné de la de anderesse consiste à façonner la meule par un déplacement composé d'une pointe de dressage qui produit une action engendrant une surface. Le déplacement primaire de ce point se produit dans un plan qui fait un angle oblique avec l'axe de la neule et suivant un trajet qui correspond exactement au contour désiré de la section transversale devant être obtenue dans un plan déterminé à l'avance, de préférence le plan de rotation, de la pièce usinée.
Un autre déplacement est l'avancement de ce trajet suivant une hélice autour d'un axe correspondant à l'axe de la pièce. n d'autres termes, le mécanisme de dressage est déplacé par rapport à la meule de la même.manière que la pièce se déplace par rapport à cette meule pendant l'opération de meulage. Le plan de rotation de
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la meule est disposé à un certain .angle de l'axe de la pièce à meuler qui correspond sensiblement à l'angle de l'hélice de la pièce. Néanmoins cet angle n'est pas essentiel et peu(être légèrement modifié sans dommage.
Alors que cette invention est applicable au meulage d'éléments hélicoïdaux de formes diverses,.il ne sera spé- cifiquement décrit que son ¯application à une forme unique.
Dans les dèssins : Fig. 1 est une vue schématique en plan montrant la disposition relative de la.meule et de l'élément hélicoïdal à mouler;
Fig. 2 est une vue similaire montrant la disposition relative entre la meule et le mécanisme de dressage.
Fig. 3 est une vue schématique en plan d'une partie de la meule montrant la ligne de contact de la meule et de la pièce.'
Fig. 3A est une projection de fig. 3 suivant la direction de l'axe de la meule montrant également la ligne de contact de la surface',de,meulage et de la pièce ;
Fig. 3B est une projection de fig. 3 suivant l'axe de la pièce-montrant une section transversale suivant la', - ligne 3B-3B;
Fig. est une projection semblable montrant une section transversale suivant la ligne 3C-3C qui est également la ligne de contact de la surface de moulage et de la pièce;
Fig. 4 est une élévation schématique du mécanisme de dressage montrant un moyen de définir le trajet du dépla- cement de la pointe de dressage dans un plan ;
et
Fig. 5 est une vue en coupe transversale schématique de fig. 4.
Comme il est représenté fig. l, la pièce A sur la- quelle on travaille est l'engrenage femelle d'une paire d'en- grenages hélicoïdaux conjugués. La meule B est disposée de façon que son axe soit oblique par rapport à l'axe de la pièce et fasse un angle légèrement supérieur à l'angle. maximum hé- licoïdal existant entre l'axe de la pièce et la surface,héli- coïdale à meuler. La pointe de dressage C est montée dans un mécanisme de dressage, dont la construction détaillée n'est pas l'objet de la présente invention. Néanmoins comme il est représenté schématiquement, la pointe C est portée par un bras D qui est relié à un élément E qui le supporte.
Cet élément peut se mouvoir autour d'un axe de pivotement F et peut aussi se mouvoir.à certains moments (grâce à des moyens non entièrement représentés)'en même temps que cet axe autour d'un axe G qui porte,un pignon C' pouvant tourner sur une
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roue dentée H ne tournant pas. La roue dentée H est Lionuée sur 1! ",--..e j-1t fixe dans ua c"cJre I, ce cadre' étant monté sur de...: ofiutcs J et J' qui servent ''-G,88i à supporter la pièce quand le .i.écauisme de dressage est enlevé. Ces pointes sont montées sur un chariot J2 dans une machine à meuler (non rep:#- sentée en d6tcÜl) par laquelle le mécanisme (Je dressag-'- peut être déplacé axialement.
Il y a également une rotation si- multanée de lu pièce ou du fnccanisme de nzessa,e autour des pointes J, J', qui jointe à l'avancement longitudinal du chariot produit un déplacement hélicoïdal. Ceci est ainsi de façon à produire un avancement par rapport à la meule le long de la surface hélicoïdale à meuler. Néanmoins, étant donné que ni le mécanisme de dressage, ni la [Machine à meuler
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ne :::; ont l'objet de 1d présente invention, le mécanisme automatique pour produire ces déplacements est seulement représenté schématiquement. Comme on i 1 ' > r07 préscntéH2 est une broche tournante portant la'pointe J avec un dispositif d'entraînement ;le la pièce ou du mécanisme de dressage.
H3
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est un train d'engrenages relié à 1''arbre H2 ; H4--<est une crémaillère pour actionner ce train d'engrenage ; et H5 est un guide fixe incliné' sur lequel se déplace en .restant
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en COl1tdCt avec lui un galet u talon H6 porté par la barre H4 pour lui imprimer un déplacement penclc..\.L1t le ,iouve- ment de va et vient du chariot J2. Le déplacement de la pointe de dressage C autour de l'axe F et de l'axe G peut être exécuté à la ,nain au moyen d'une poignée appropriée K et est tel qu'elle trace soit une courbe circulaire soit une courbe cycloïdale.
Ceci, néanmoins, n'est pas nécessaire car la courbe tracée par cette pointe C peut être changée, par exemple en une courbe développante, sons qu'on sorte de l'invention de la demanderesse.
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CO,Jl0 il est représenté fig. 5, le contour C;ic13t par la pointe de dressage sur le plan de son déplace ont com- porte une par!.iL, circulaire et une partie cycloïdale. La partie circulair: est engendrée par la rotation de l'élément
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dutour de e 1 ' >-=e de pivotement F, l'arbre G restant fixe. La partie cycloïdale est décrite par la pointe C quand la poignée K imprine un i;#cai==.,<ci?t non'seulement à 1' élément E mais aussi à l'arbre G et au pignon G'. Ce dernier roule sur la .roue dentée H, qui oblige la pointe C à se déplacer suivait
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un trujct t cyc1oiJa1. ülulssaGL Vd Il 1.
J.\ll11UL.
En supposant que les parties occupent les positions représentées fig. 3, la pointe de dressage C est placée à l'
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extrémité de la courbe JC-JC à la périphérie de la meule B.
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La rotation de l'élément E autour de l'axe F oblige cette poin- te à se déplacer le long de la.ligne circulaire L, mais en raison de la double courbure- de la 'ligne' 3C-3C, il peut être également nécessaire de déplacer hélicoldalement le mécanisme de dressage;' autrement, la pointe C pourrait s'écarter du contact avec la meule,nécessaire pour le dressage de celle-ci.
Néanmoins, par ces déplacements combinés la pointe.de dres- sage est déplacée-le long de la courbe 3C-3C et produit la forme recherchée dans la meule. Il est naturellement entendu que pendant ce déplacement de dressage, la meule D tourne au- tour de son axe de façon que le contour de la section trans- versale de la,meule soit le même dans tous les plans méridiens.
Dans la description précédente on a fait allusion à la ligne 3C-3C comme' si elle était effectivement tracée sur la périphérie de la meule. Un fait il n'y a pas une telle ligne et la pointe de dressage est simplement déplacée de façon à venir en contact avec la meule et à'dresser la surface p'ériphérique de la meule suivant le trajet repré- senté par une telle ligne. Tout déplacement qui est eb dehors de la zone représentée par la ligne 30-30- écarte la pointe du contact avec la meule.de sorte que l'opérateur est guidé par ceci pour effectuer des déplacements convenablement coordonnés afin d'opérer le dressage.
Une fois que la meule a été convenablement façonnée, le mécanisme de dressage est enlevé des pointes J, J' et on lui. substitue la pièce. Ain.si lecontour de la section transversale de la surface hélicoïdale meulée'correspond exac- tement'à la courbe qui est tracée par la pointe de dressage dans son déplacement suivant un plan dans le mécanisme de dressage.
Comme il a été décrit précédemment, c'est un objet fondamental de l'invention que de procurer un procédé et un appareil au moyen duquel la pièce est usinée à la forme exacte et sans qu'il soit nécessaire de recourir à un calcul compli- qué ou d'un haut degré d'adresse de la part de l'opérateur.
La principale difficulté rencontrée réside en ce que pour'des surfaces hélicoïdale qui ont un contour de section transversa- le constitué par une courbe d'un rayon de courbure relative- ment faible, la meule ou autre outil de fraisage a un contour de section transversale entièrement, .différent. Ceci est clai- rment représenté fige .3 B et on note que la ligne a-b qui représente le contour de section transversale de la meule suivant un de ses plans méridiêns est d'une forme bien différente de la ligne c-d qui, est le contour de' section
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transversale de la pièce suivant le plan de rotation de celle-ci.
Néanmoins, une maule ayant un contour de section transversale a-b donnera par moulage une pièce ayant confie contour de section transversale c-d. Si on essayait de dé- terminer directement la' forme 'de la courbe a-b, cela deman- ,le-rait un calcul complique. Néanmoins la demanderesse a évité cei;te difficulté en organisant le mécanisme de dressage de façon qu'il décrive la courbe c-d et que en même temps par un déplacement générateur de ce mécanisme, il dresse la meule suivant la courbe a-b. En outre, à mesure que la meule s'use et est dressée à nouveau, le contour de la courbe a-b change mais meule toujours dans la pièce la courbe c-d.
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"GEAR UPGRADE I3îTTCODUXtr
This invention relates to the grinding of conjugated helical elements such as helical gears and the like, and it is the main object of the invention to provide a practical method for grinding with a high degree of precision the helical surfaces in. using a shaped grinding wheel.
Spur gears have long been obtained by grinding by means of shaped grinding wheels which are set in an axial plane of the grinding wheel in a cross-sectional contour corresponding to that of the teeth to be grinded. Therefore, the machining can be effected by the rectilinear advancement of the grinding wheel successively through the interdental spaces. With helical gears this process cannot be applied, being
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Since a wheel set in its meridian plane to match the contour of the cross-section of the workpiece would cut into other parts of the helical surface so as to destroy its shape.
It is possible by mathematical calculation to determine a grinding wheel shape which grinds a helical surface to the desired contour of cross-section without cutting into any other part of the surface. However, the actual shaping of the grinding wheel is difficult since the outline of the cross section in any meridian plane of this grinding wheel is entirely different from the outline that the finished part should have.
In addition, although it was possible to first shape the wheel to the exact shape needed, the wheel could not be re-dressed (as is necessary in all grinding operations) without modifying this shape, since the diameter of the grinding wheel is a factor that determines the shape.
To overcome the aforementioned difficulties, the applicant has invented a method in which the grinding wheel is shaped by a generating movement of a dressing mechanism, in which a dressing point describes in a plane a curve exactly similar to that of the desired contour. in the finished room. This avoids the need to resort to any preliminary calculations and eliminates any imprecision in the execution of the work.
Another advantage of Applicants' improved process is that the shape given to the workpiece is to a large extent independent of the diameter of the grinding wheel, so that the latter can be re-dressed as often as necessary.
GENERA DESCRIPTION
Described in general terms, the de anderesse's perfected process consists of shaping the wheel by a displacement composed of a dressing point which produces an action which generates a surface. The primary displacement of this point occurs in a plane which makes an oblique angle with the axis of the neule and following a path which corresponds exactly to the desired contour of the cross section to be obtained in a predetermined plane, from preferably the plane of rotation of the workpiece.
Another movement is the advancement of this path along a helix around an axis corresponding to the axis of the part. In other words, the dressing mechanism is moved relative to the grinding wheel in the same way that the workpiece moves relative to this grinding wheel during the grinding operation. The plane of rotation of
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the grinding wheel is disposed at a certain angle from the axis of the workpiece which substantially corresponds to the angle of the helix of the workpiece. However, this angle is not essential and little (be slightly modified without damage.
While this invention is applicable to the grinding of helical members of various shapes, only its application to a single shape will be specifically described.
In the dinsins: Fig. 1 is a schematic plan view showing the relative arrangement of the wheel and the helical element to be molded;
Fig. 2 is a similar view showing the relative arrangement between the grinding wheel and the dressing mechanism.
Fig. 3 is a schematic plan view of part of the grinding wheel showing the contact line of the grinding wheel and the workpiece.
Fig. 3A is a projection of FIG. 3 in the direction of the axis of the grinding wheel also showing the line of contact of the surface, of the grinding and of the workpiece;
Fig. 3B is a projection of FIG. 3 along the axis of the part showing a cross section along the ', - line 3B-3B;
Fig. is a similar projection showing a cross section taken on line 3C-3C which is also the contact line of the molding surface and the part;
Fig. 4 is a schematic elevation of the dressing mechanism showing a means of defining the path of movement of the dressing tip in a plane;
and
Fig. 5 is a schematic cross-sectional view of FIG. 4.
As shown in fig. 1, the workpiece A being worked on is the female gear of a pair of conjugate helical gears. The grinding wheel B is arranged so that its axis is oblique with respect to the axis of the workpiece and makes an angle slightly greater than the angle. helical maximum existing between the axis of the part and the surface, helical to be ground. The dressing tip C is mounted in a dressing mechanism, the detailed construction of which is not the object of the present invention. However, as is shown schematically, the point C is carried by an arm D which is connected to an element E which supports it.
This element can move around a pivot axis F and can also move at certain times (thanks to means not fully shown) 'at the same time as this axis around an axis G which carries a pinion C 'can turn on a
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toothed wheel H not rotating. The toothed wheel H is Lion at 1! ", - .. e j-1t fixed in ua c" cJre I, this frame 'being mounted on ...: ofiutcs J and J' which serve '' -G, 88i to support the part when the .i The dressage ecauism is removed. These points are mounted on a carriage J2 in a grinding machine (not rep: # - felt in d6tcÜl) by which the mechanism (I dressag -'- can be moved axially.
There is also a simultaneous rotation of the workpiece or the nzessa mechanism around the points J, J ', which together with the longitudinal advance of the carriage produces a helical displacement. This is so so as to produce advancement with respect to the grinding wheel along the helical surface to be ground. However, since neither the dressing mechanism nor the [Grinding machine
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born :::; are the object of the present invention, the automatic mechanism for producing these displacements is only shown schematically. As one i 1 '> r07 précntéH2 is a rotating spindle carrying the' point J with a drive device; the workpiece or the dressing mechanism.
H3
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is a gear train connected to the shaft H2; H4 - <is a rack to operate this gear train; and H5 is an inclined fixed guide 'on which moves while remaining
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next to it, a heel roller H6 carried by the bar H4 to give it a tilted movement .. \. L1t le, the back and forth movement of the carriage J2. The movement of the dressing tip C around the F axis and the G axis can be done dwarf by means of a suitable handle K and is such that it draws either a circular curve or a cycloidal curve. .
This, however, is not necessary because the curve traced by this point C can be changed, for example into an involute curve, which goes beyond the applicant's invention.
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CO, Jl0 it is represented in fig. 5, the contour C; ic13t by the dressing point on the plane of its displacement have included a par! .IL, circular and a cycloidal part. The circular part: is generated by the rotation of the element
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around e 1 '> - = e of pivoting F, the shaft G remaining fixed. The cycloidal part is described by the tip C when the handle K imprints a i; #cai ==., <Ci? T not only on the element E but also on the shaft G and the pinion G '. The latter rolls on the toothed wheel H, which forces the point C to move followed
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a trujct t cyc1oiJa1. ülulssaGL Vd Il 1.
J. \ ll11UL.
Assuming that the parts occupy the positions shown in fig. 3, the dressing tip C is placed at the
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end of the JC-JC curve at the periphery of grinding wheel B.
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The rotation of element E around axis F forces this point to move along circular line L, but due to the double curvature of 'line 3C-3C' it may be it is also necessary to helically move the dressing mechanism; ' otherwise, tip C could move away from the contact with the grinding wheel necessary for dressing the grinding wheel.
However, by these combined displacements the dressing tip is moved along the 3C-3C curve and produces the desired shape in the grinding wheel. It is naturally understood that during this dressing movement, the grinding wheel D rotates around its axis so that the contour of the cross section of the grinding wheel is the same in all the meridian planes.
In the foregoing description the line 3C-3C has been referred to as if it were actually drawn on the periphery of the grinding wheel. A fact there is no such line and the dressing point is simply moved so as to come into contact with the grinding wheel and to straighten the peripheral surface of the grinding wheel following the path represented by such a line. . Any movement which is out of the area shown by line 30-30 moves the tip out of contact with the grinding wheel so that the operator is guided by it to make properly coordinated movements to effect dressing.
Once the grinding wheel has been properly shaped, the dressing mechanism is removed from the J, J 'points and it is removed. substitutes the part. Thus the outline of the cross section of the ground helical surface 'exactly matches' the curve which is traced by the dressing tip as it moves along a plane in the dressing mechanism.
As previously described, it is a fundamental object of the invention to provide a method and apparatus by means of which the workpiece is machined to the exact shape and without the need for complicated calculation. qué or a high degree of skill on the part of the operator.
The main difficulty encountered is that for helical surfaces which have a cross-sectional contour consisting of a curve with a relatively small radius of curvature, the grinding wheel or other milling tool has a cross-sectional contour. entirely, .different. This is clearly represented in Fig. 3 B and it is noted that the line ab which represents the contour of the cross section of the grinding wheel following one of its meridian planes is of a very different shape from the line cd which is the contour of 'section
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transverse of the part following the plane of rotation thereof.
However, a maule having a contour of cross section a-b will by molding give a part having a contour of cross section c-d. If we tried to directly determine the 'shape' of the curve a-b, this would require a complicated calculation. Nevertheless, the Applicant has avoided this difficulty by organizing the dressing mechanism so that it describes the curve c-d and that at the same time by a generator displacement of this mechanism, it raises the grinding wheel along the curve a-b. Also, as the wheel wears and is dressed again, the outline of curve a-b changes but still grinds curve c-d in the workpiece.