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"Perfectionnements apportés aux procédés et aux machines pour rectifier les flancs des dents de couteaux circu- laires ou analogues"
La présente invention est relative à des procédéset machines pour rectifier les flancs des dents de couteaux circulaires ou analogues, dont l'angle d'inclinaison varie entre 0 et 30 ,par la méthode de la développante avec un mouvement entre l'ouvrage et l'outil suivant la ligne mé.-
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alarme de la denture au cercle de e r o i¯i i e i ;.i <: : i t .
Le procécié, faisant l'objet de 1,'j.n#=e:iliaa, consiste, principalement, à rectifier les flancs de droite et ne gauche des der'Lts en se basant sur le même ensemble cylindre et cercle de roulenent, alors que les faces actives planes ces deux meules sont inclinées par rapport à un plan vertical passant
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par l'axe du couteau et sont en contact avec les flancs à rectifier pendant que l'axe du couteau est inoliné, d'un angle approprié, par rapport à la a Eiissiëre sur 1-a;<,i#eî..l se déplace le porte-ouvrage. Avantageusement on rec.<iïi'ie= si- y,1-lt8néllet et au cours d'une mêî'je opération, un flanc ce coite et un flanc de ;'8.¯iCîie de deux dents adjacentes du c o u t e a u cire ulaire.
Les fi?'.. l à 16 des dessins ci-annexés montrent, schaj'natiquer.!ent et à litre; d'exemple, de quelle manière :!,i'i, le procédé, faisant l'objet de l'invention, alors que les fig. 17 à 19 montrent une Hachine à rectifier qui convient, par exemple, à la. mise en oeuvre de ce procède.
La fig. 1 montre une partie de la denture d'un cou- teau circulaire à dents droites, en élévation et après la projection des arêtes coupantes de la dent sur le plan I-I fig. 2.
EMI2.3
Les fig. 2 et 3 lT;o:1trc-;nt, respedtivencnt en coupe radiale et en coupe transversale selon A-A fige 2, une dent de ce couteau.
Les fig. 4 et 5 montrent, respectivement en. vue de
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côté et en vue en bout, une machine pour rectifier les dents d'un couteau circulaire.
Les fig. 6,7 et 8 montrent, respectivement en coupe transversale, en vue de côté et en plan, une dent tranchante idéale, formée par les faces actives planes des deux meules.
Les fig. 9,10 et 11 montrent, respectivement en coupes selon les lignes II-II, III-III et IV-IV des fig. 7 et 8, cette même dent tranchante.
La fig. 12 montre une coupe de cette dent suivant le plan A-A fig. 7.
La fig. 13 montre, à titre comparatif, le développe- ment de la denture d'un pignon avec dents inclinées, pour qu'on puisse se rendre compte des modifications que l'on doit apporter à une rectifieuse pour pouvoir tailler des dents inclinées de couteaux circulaires au lieu de celles de ce pignon.
La figo 14 montre le développement de la denture d'un couteau circulaire avec dents inclinées.
La fig. 15 montre, en coupe, un couteau circulaire avec dents inclinées, la coupe étant faite suivant B-B fig.14.
La figo 16 montre les inclinaisons des meules, dans le plan normal N-N de la fig. 14, pour meuler les dents in- clinées d'un couteau circulaire.
Les fig. 17,18 et 19 montrent, respectivement en élévation (parties en coupe), en plan et en vue en bout (parties en coupe), une machine qui convient à la rectifica-
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tionce couteaux circulaires.
Comme le procédé convient à la rectification de cou- teaux circulaires dont l'angle d'inclinaison ss' des dents est compris entre 0 et 30 et que l'explication du procédé estle plus simple quand ss' = 0 , on s'occupera, tout d'abord, de ce cas limite.
Sur les fig. 1 à3on a montré un cou.beau circulaire avec = 0 c'est-à-dire avec des dents droites. Quand on se sert d'un tel couteau pour tailler les dents d'engrenages, l'avancement du couteau se fait dans la direction A-A, c'est- à-dire perpendiculairement au plan II-II de la fig. 2 ou au plan médian de l'engrenage à tailler.
Le couteau et l'ouvrage tournent en même temps autour de leurs axes respectifs de manière que les cercles primitifs du couteau et de l'ouvrage aientdes vitesses périphériques égales. quand on désigne le diamètre du cercle primitif du couteau par ci 0' (fig. 1), l'angle de pression, pour le diamètre d, est égal à et quand le roulement se fait le long du cercle d', l'angle de pression, de la développante sur l'ouvrage, est aussi égal à , sur le cercle de roulement de cet ouvrage.
La dent du couteau (fig. 1 à 3) doit avoir une forme telle que la projection de son arête coupante K sur le plan 1-1 corresponde à une développante avec angle de pression #' sur un cercle de diamètre d'. Le plan 1]-Il- (fig. 2) coupe les dents du couteau circulaire perpendiculairement à l'axe de celui-ci et l'angle de pression de la dent, sur
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le cercle de diamètre d', a une autre valeur désignée par É .
La valeur de cet angle est la même pour tous les plans paral- lèles à II-II et sur le cercle d'afin Quel le couteau, quand sa longueur h devient de plus en plus petite par l'affûtage de sa pointe B (fig. 3), forme toujours le même développante sur L'engrenage à tailler. Les dents du couteau doivent donc être rectifiées de manière telle que la valeur ± reste con- stante sur un cylindre de diamètre d'. Cette condition est remplie quand les dents du couteau sont obtenues à l'aide d'une rectifieuse qui travaille, par développante, avec un cylindre de roulement ayant un diamètre d'et un angle de pression E pour la meule. Une autre condition à remplir est que la dent taillante ait, dans un plan passant par A-A fig.
2, un profil analogue à celui de la figo 3 c'est-à-dire que les flancs de cette dent doivent avoir un angle d'attaque ou de dépouille &.
Sur les fig. 4 et 5 on a montré, schématiquement, le principe de la constitution d'une rectifieuse des flancs des dents de couteaux circulaires qui satisfont aux conditions indiquées plus haut, la fig. 4 étant une vue de côté, et la fig. 5 une vue en bout suivant l'axe a de cette machine.
La rectification a lieu de manière telle que, pen- dant que le chariot porte-ouvrage 4 se déplace constamment suivant un mouvement alternatif et par la commande à mani- velle 5,6 le long de ses guides 3, le cylindre de roulement 9 roule le long des bandes de guidage 8 fixées au cylindre,
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de sorteque le cercle de roulementer, de diamètred' , de l'ouvrage se déplace également suivant un mouvement rouleant.
Les meules S sont immobiles dans l'espace en tournant', seule- ment autour de leurs axes.. A l'aide d'une broche filetée2, à commande mécanique, on fait avancer lentement le porte- ouvrage 3, 4 avec le couteau r sur la glissière 1. Sur un cylindre de roulement, de diamètre d', on trace donc dans l'ouvrage une même développante, avec un angle de pression #, dons tous les plans qui sont perpendiculaires àl'axe de l'ouvrage. Quand l'ouvrage avance dans la direction V (fig.
4) parallèlement au flan de la glissière 1 , les plans des deux faces actives et planes des deux meules S, engagées dans l'intervalle séparant deux dents voisines de l'ouvrage r, correspondent à deux faces F1 et F2 d'une dent de cré- maillère idéale, montrée sur les fig. 6 à 8 en élévation', en vue de côté eten plan. On a désigné par F1, F2 etF3 les faces de cette dent. La face F3 est celle formée par les périphéries des meules. Le plan N-N de cette dent estperpen- diculaire an plan 73 (fig. 4, 7 et 8) et à la direction d'avan cernent V et les deux faces latérales F1 et F2 de cette dent font entre-elles un angle 2 ci, (fig. 6) . Cette Fig. 6 montre une coupe normale de cette dent idéale dans le plan N-N.
L'angle de pression, suivant lequel la développante dans le plan II-II fig. 4 estformée, correspond à l'angle de flanc # du profil, montré sur la fige 9 et que l'on ob- tient quand la dent idéale ou de crémaillère est coupée par
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un plan qui fait un angle % avec le plan transversal N-N de la fig. 7.
Comme le profil dans le plan II-II a, par rapport à celui de la figo 6, les mêmes largeurs c et d et une hauteur h au lieu de h, il existe entre l'angle de cos [gamma] flanc #, dans le plan normal N-N, et l'angle de flanc dans le plan II-II la relation tg # = tg [alpha], cos [gamma]. Le rou- lement du cylindre, de diamètre d', a lieu dans un plan (fig. 4 et 5) qui passe par la génératrice supérieure A-A du cylindre et par l'axe longitudinal des bandes de gui- dage 8-8.
Ce plan est représenté sur la fig. 7 par la droite A-A. Il forme avec le plan F3 un angle [gamma] et est perpendicu- laire, avec celui-ci, au plan médian L-M (fig. 6).Comme le cercle de roulement de l'ouvrage roule sur ce plan, l'inter- valle entre les dents de l'ouvrage est déterminé par une section transversale de la dent idéale de crémaillère ou qui est celle du profil montré sur la fig. 12 et qui'corres- pond à la partie taillée dans l'ouvrage par le section de la dent idéale déterminée par le plan passant par A-A (fig.
7). Par le développement de ce profil sur le cylindre de par roulement, la dent de crémaillère est dépouillée un angle d'attaquer.
Pour obtenir un conteau circulaire, analogue à celui des fig. 1 à 3, avec des dents droites et avec un angle d'entaillage ' sur le cercle de diamètre d' dans le plan 1-1, un angle de coupe f et un angle d'attaque [gamma], il doit exister entre ces grandeurs et l'angle d'inclinaison des
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meules, dans le plan II-II fig. 4, la relation suivante:
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Un couteau circulaire, avec dents inclinées suivant l'angle ss', peut être rectifié comme un couteau avec dents droites du moment que l'on adopte d'autres réglages.Sur la fige 14 on a montré en développement la denture d'un couteau avec dents inclinées suivant un angle ss et dont l'angle d'attaque est, o A titre comparatif on a montré sur la fig. 13 le dévelcppement de la denture d'un pignon avec dents inclinées suivant un angle ss.Les deux meules, ou la dent tranchante formée par leur ensemble, doivent être inclinées suivant l'angle ss,comme montré sur la fig. 13.
Comme l'ouv- rage et le cylindre roulant ont le même axe de rotation Q-Q, la développante estformée également dans le plan du pignon mais qui, dans ce cas, est perpendiculaire au plan de la glissière 1 (fig. 4) pour la raison que l'axe de rotation a est alors parallèle à celle-ci. La dent tranchante corres- pond à celle des fig. 6 à 8, qui, dans le plan normal N-N fige 4, a le profil montré sur la fige 6 avec un angle de
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flanc ex.
Le profil de la den-atranohante, avec laquelle on obtient la développante dans le plan de roulement ou dans le plan du pignon, correspond au profil de la section de la dent de crémaillère suivant un plan !il-!!! fig. 8, qui forme un angle (3 avec le plan normal N-N etqui est perpendicu- laire au plan F3. Ce profil, montré sur la fig. 10, est, symé-
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trique avec un angle de flanc [alpha]'. La dent est obtenue en faisant tourner l'axe du pignon pendant l'avance de l'ouv- rage de manière qu'à une avance de x corresponde une rota- tion du cercle diviseur du pignon suivant un angle y (fig.
13) de sorte que tg ss = y. x
Le couteau circulaire, avec dents inclinées (fig.
14), se distingue d'un pignon avec dents inclinées (fig. 13) par le fait que les flancs d'une dent ne sont plus parallèles entre-eux et n'ont donc plus le même angle de flanc. Chacun .de ces flancs s'écarte du parallélisme d'un angle de sor- te qu'un flanc a une inclinaison /3' + # et l'autre une in- clinaison ss' - #. L'angle d'attaque # est obtenu, égale- ment, par inclinaison de l'axe a de l'ouvrage d'un angle sur le plan d'avancement 1 (fig. 4) . Comme pour la rectifi- cation des dents inclinées du pignon de la fig. 13, l'avan- cement sur le cylindre de roulement se fait suivant l'angle ss', c'est-à-dire dans la direction de la dent.
Dans le plan 1-1 fig. 14, la projection de la denture du couteau avec dents droites doit être la même que celle .d'un couteau avec dents inclinées et elle doit donc correspondre à la denture de la fig. 1 dans le plan 1-1 de la fig. 2. Dans le plan du. cercle de roulement (plan II-II), le développante doit avoir, sur le cercle de diamètre d', un angle de pression . La formation de la développante dans le plan de roulement a lieu à l'aide d'un profil de dent idéale que l'on obtient quand la dent de crémaillère (figo 6 à 8) est taillée suivant
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un plan IV-IV qui fait un angle /3 avec le plan normal N-N et qui forme avec le plan F3 un angle de 90 + [alpha]. Le profil de la section dans le plan IV-IV est montré sur la fig. 11.
L'angle /3 correspond à la projection de l'angle /3 ', dans le plan de roulement, sur le plan 1 de la glissière (fig. 44 et 5) . Entre ss'et ss existe la relation
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t±f3 bzz Le profil de la fige 11 n'estplus symétrique et il présente les angles de flanc 0\1 et, [alpha]2. Si l'on veut rectifier une développante selon la fig.
1 avec un cercle primitif det qui a tantôtun angle de flanc [alpha]1 et tantôt un angle de flanc [alpha]2, on doit adopter pour les diamètres du cylindre de roulement respectivement les valeurs
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l1 = c os d 0 C>, 1 et d 2 - cos d c72
Le couteau circulaire pourrait être rectifié de ce(,ce manière mais on devrait alors utiliser deux cylindres de rou- lernent de diamètres d1 et d et faire deux rectifications en meulant un flanc avec le cylindre de roulement d1 et, en- suite, l'autre flanc avec le cylindre de roulement d2.
Par contre, si l'on veut rectifier les deux flancs en une opéra- tion età l'aide d'un seul cylindre etcercle de roulement, ayant un diamètre d', on donne aux angles de flanc [alpha] de la dent tranchante, dans le plan normal N-N (fig. 4 et 6)
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des valeurs différentes, On obtient alors,, dans ce plan nor- mal, le profil de la fig. 16 avec des angles d'inclinaison des meules [alpha]st et [alpha]sp qui correspondent à ceux que les faces actives planes de ces meules font avec un plan verti- cal passent par l'axe a du couteau.
Dans ce cas, la meule, inclinée de l'angle [alpha]st, doit rectifier le flanc dont la tangente t2, au cercle de roulement selon la fig. 14, fait un angle obtu #st avec le plan I-I, perpendiculaire à l'axe a du couteau alors que la meule inclinée suivant l'angle [alpha]sp taille l'autre flanc dont la tangente t1fait un angle aigu #sp avec le plan 1-1 susdit.
Les deux angles [alpha]st et 0( sp sont déterminés par les équations:
EMI11.1
tg st = K - t6 t s in 4 tg ex sp = K + tg â . sin /3 Le constante K est donnée par
EMI11.2
K = tg G . cos (3 cos e Quand la dent inclinée du conteau doit avoir un angle d'at- taque S (fige 14) et un angle de coupe selon la figo 15, qui correspond à une coupe suivant B-B fig. 14, on doit avoir:
EMI11.3
tg e = tg E , cos (à cos (1 - tgTtgjp
Pour ss'= 0 o'est-à-dire pour un couteau avec dent droites on a /3 = 0 et sin /3 = o.
Les équations précédentes donnent alors
EMI11.4
tg o Sp = tg O 9t = K, donc
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[alpha]sp = [alpha]s t = = [alpha]de sorte que
K = tg [alpha]on
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OC = tg.2 cos Y De même pour/?=0 0 on a
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tg ± --,0. .
1 - te g . tgv
Pour un couteau avec dents droites on a trouvé les mêmes relations pour tg [alpha] et tg # en se basant directement sur les fig. 4 à 7 quand on donne, dans les équations ci- dessus et qui correspondent à un couteau avec dents inclinées, une valeur /3 ' = 0 à l'angle d'inclinaison des dents.
Sur les fige 17 à 19 on a montré une rectifieuse avec dents droites ou inclinées.
Sur le bâti 10 est établi un montant 11 qui peut être déplacé angulairement suivant un angle /2 autour d'un axe vertical. Les chariots 12 et 13 peuvent coulisser verti- calement ou horizontalement par rapport au montant alors que deux autres chariots 14 portent les deux meules S avec leurs moteurs d'entraînement 15, ces deux meules pouvant tourner autour de l'axe y-y sur le chariot 13. Le chariot 3 est en- traîné par une tige filetée 2, à commande mécanique, le long d'une glissière 1 du bâti 10.
Le chariot 3 porte un autre chariot 4 qui peut être déplacé transversalement par rapport au premier le long d'un guide 22 sous la commande d'un méca- nisme à manivelle 5-6 dont l'arbre d'entraînement 24 est tourillonné dans un support 23 monté sur le chariot 3. L'ar-
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bre 24 est entraîné par une vis sans fin 25 et la roue héli- coidale 26. Le chariot 4 porte le couteau r à meuler et dont l'axe a fait un angle [gamma] avec la gliessière 1,'le long de laquelle on déplace les supports 3 et 4 de l'ouvrage. L'axe a est relié à un arbre 20 qui comporte un dispositif divi- seur connu 16, qui ne doit donc pas être décrit en détail.
Sur l'extrémité de'l'arbre 20 est monté un cylindre ou sec- teur de roulement 9, de diamètre d', auquel sont fixées'des bandes en acier 8 qui sont fortement tendues à l'aide de le- viers 17, prenant appui sur un cadre 7. Ce dernier peut cou- lisser à l'aide de guides, prévus sur le chariot 3, dans une direction parallèle à la direction du déplacement du chariot.
4, Le cadre 7, suit donc, d'une part, le mouvement d'avance- ment du chariot 3 et, d'autre part, et si on veut rectifier un couteau avec dents inclinées, coulisse perpendiculaire- ment à ce mouvement dans le guide 21 sous la commande d'un doigt 19 coulissant dans une glissière 18 qui est inclinée de l'angle /3 par rapport à l'axe longitudinal L-L de la ma- chine dans un plan parallèle au plan de la glissière 1. Le montant 11 avec les deux meules S fait le même angle 3 avec 'cet axe.
De plus, on incline les deux meules, en concordance avec les angles de flanc du couteau, respectivement d'un angle [alpha]sp et d'un angle [alpha]st par rapport au plan vertical sp st dans lequel se trouve l'axe a du couteau (fig. 16 et 19).
Ceci a lieu en déplaçant les deux chariots 14 angulairement
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par rapportau chariot 13.
La rectification d'un couteau avec dents inclinées se fait de la manière suivante après que les réglages sus- di ts ont eu lieu.
On fait tourner les meules S. On fait avancer en- suite le chariot 3 avec le chariot 4 qu'il porbe et avec le couteau r à rectifier, à l'aide d'une vismère 2 sur la glissièredans la direction de l'axe L-L de manière que les meules avancent progressivement dans l'intervalle existant entre les dents du couteau. Par cet avancement du chariot 3, on obtient que le doigt 19, monté sur le cadre 7, glisse dans la glissière 18 portée par le bâti et dont l'orienta- tion correspond à l'angle /3 . Il en résulte que le cadre 7 est entraîné transversalement suivant une direction perpen- diculaire à l'avancement dans le sens L-L. A ce mouvement transversal participent les bandes 8 fixées aux tendeurs 17.
L'axe a de l'ouvrage ne se déplace pas transversale.- ment aussi longtemps que le chariot 4 reste à l'arrêt sur le chariot3.Quand les bandes 8 font donc leur mouvement transversal etquand l'axe a res te fixe dans ce sens, elles provoquent, comme elles sont reliées rigidement par l'inter- médiaire du cylindre de roulement 9 à l'axe a de l'ouvrage, le déplacement angulaire de cetaxe. Cette rotation combi- née avec l'avancement, donne un mouvement résultant entre l'ouvrage et les outils dans le sens de la ligne médians de la denture au cercle de roulement et qui, pour les dents
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inclinées, correspond à une hélice qui forme l'angle /3 avec l'axe a. En même temps que l'avancement, on met en mar- che la commande du mouvement roulant de l'ouvrage à l'aide du mécanisme à manivelle 5,6.
Le ch,ariot 4, qui se déplace suivant un mouvement alternatif le long. du guide 21, exé- cute donc, avec l'ouvrage r et le cylindre du roulement 9, un mouvement oscillant. Comme le cadre 7 est fixe, pendant le mouvement du roulement, les extrémités des bandes 8, re- liées aux leviers tendeurs 17, sont également à l'arrêt.
Comme les bandes 8 sont parallèles au mouvement du chariot 4 et, par conséquent, au guide 22, le cylindre 9'est obligé de rouler dans un sens ou dans l'autre sur les bandes 8, par suite du mouvement oscillant de l'axe ao L'ouvrage r participe donc à ce mouvement de roulement et les moules S (fig. 19), engagées entre deux dents de l'ouvrage et en contact avec les flancs en regard de celles-ci, tout en étant inclinées d'un angle [alpha]st et [alpha]sp, forment des déve- loppantes sur ces flancs.
Le mouvement oscillant du chariot 4 se fait rapidement et le mouvement d'avancement du chariot 3 très lentement de sorte que l'on rectifie une développante très près de la précédente sur les flancs des dents et l'on obtient ainsi une face lisse, de forme hélicoïdale pour la raison que l'ouvrage, pendant qu'il avance, exécute en même temps un mouvement angulaire, comme expliqué plus haute Comme l'axe a de l'ouvrage fait un angle [gamma] avec la direc- tion d'avancement, les dents du couteau r sont, en outre, @
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rectifiées coniquement ce qui forme l'angle d'attaque ou de dépouille de la fig. 14.
Quand les meules ont traversé un intervalle entre les dents, on arrête l'avance du chariot 3, on fait tourner le couteau d'un angle correspondant à une dent en se servant du mécanisme diviseur et on déclenche le mouvement d'avancement mais en sens inverse. Le mouvement oscillant du chariot4 se faittoujours de la même manière.
Quand les meules ont traversé le nouvel intervalle, on arrête l'avance, on fait tourner le couteau d'un angle cor- respondant à une dent et on inverse le sens de l'avancement.
On continue ainsi jusqu'à ce que toutes les dents aient été rectifiées.
On rectifie de la même manière, sur cette machine, des couteaux avec dents droites. Il suffit, à cet effet, d'amener la glissière 18 (fig. 18) suivant la direction L-L avec /? = 0 et d'adopter pour l'inclinaison les meules S (figo 19) le même angle [alpha] sp = [alpha]st = [alpha] (fig. 6).Dans ce cas, le mouvement relatif entre l'ouvrage et l'outil se fait suivant L-L. La ligne médiane de la denture au cercle de roulement estdans ce cas une droite parallèle à L-L.
Quand on a expliqué la procédé de rectification de couteaux circulaires avec dents inclinées, il a été question également de celle d'un pignon avec dents inclinées. On va indiquer maintenant les modifications qu'il faudrait appor- ter à la machine, montrée sur les fig. 17 à 19, pour pouvoir rectifier des pignons avec dents inclinées. Dans ce cas, il
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faudrait remplacer tous les organes par lesquels on obtieht l'emplacement oblique de l'axe a de l'ouvrage, par d'autres qui placent det axe parallèlement au plan de la glissière avec = 0. Toutes les autres pièces de la machine restant les mêmes. Si l'on procède à la rectification de la manière expliquée plus hat. On obtient un pignon avec dents inclinées, analogues à celles de la fig. 13 et dont l'angle d'inclinai- son est ss.
Revendications :
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**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Improvements to processes and machines for grinding the flanks of the teeth of circular knives or the like"
The present invention relates to methods and machines for grinding the flanks of the teeth of circular knives or the like, the inclination angle of which varies between 0 and 30, by the involute method with movement between the work and the workpiece. tool following the me line -
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alarm of the toothing at the circle of e r o īi i e i; .i <:: i t.
The process, being the object of 1, 'jn # = e: iliaa, consists, mainly, in rectifying the right and left flanks of the der'Lts based on the same cylinder and rolling circle assembly, while the flat active faces these two grinding wheels are inclined with respect to a vertical passing plane
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by the axis of the knife and are in contact with the flanks to be ground while the axis of the knife is inolined, at an appropriate angle, with respect to the a Eiissiëre on 1-a; <, i # eî..l the holder moves. Advantageously one rec. <Iïi'ie = si- y, 1-lt8néllet and during a same operation, a side this coite and a side of; '8.¯iCîie of two adjacent teeth of the side has u ular wax.
Figures 1 to 16 of the accompanying drawings show, schaj'natiquer.! Ent and liter; example, in what way:!, i'i, the process, which is the subject of the invention, while FIGS. 17 to 19 show a Hachine to be rectified which is suitable, for example, for the. implementation of this process.
Fig. 1 shows part of the teeth of a circular knife with straight teeth, in elevation and after the projection of the cutting edges of the tooth on the plane I-I fig. 2.
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Figs. 2 and 3 lT; o: 1trc-; nt, respedtivencnt in radial section and in transverse section according to A-A freezes 2, a tooth of this knife.
Figs. 4 and 5 show, respectively in. seen from
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side and in end view, a machine for grinding the teeth of a circular knife.
Figs. 6, 7 and 8 show, respectively in cross section, in side view and in plan, an ideal cutting tooth, formed by the planar active faces of the two grinding wheels.
Figs. 9, 10 and 11 show, respectively in sections along lines II-II, III-III and IV-IV of FIGS. 7 and 8, that same sharp tooth.
Fig. 12 shows a section of this tooth along the plane A-A fig. 7.
Fig. 13 shows, by way of comparison, the development of the teeth of a pinion with inclined teeth, so that one can realize the modifications which one must make to a grinding machine in order to be able to cut inclined teeth of circular knives instead of those of this pinion.
Fig. 14 shows the development of the teeth of a circular knife with inclined teeth.
Fig. 15 shows, in section, a circular knife with inclined teeth, the cut being made according to B-B fig. 14.
Fig. 16 shows the inclinations of the grinding wheels, in the normal plane N-N of fig. 14, for grinding inclined teeth of a circular knife.
Figs. 17, 18 and 19 show, respectively in elevation (parts in section), in plan and in end view (parts in section), a machine which is suitable for grinding.
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tionce circular knives.
As the process is suitable for grinding circular knives whose angle of inclination ss 'of the teeth is between 0 and 30 and the explanation of the process is simpler when ss' = 0, we will deal with, first of all, of this borderline case.
In fig. 1 to 3 we showed a beautiful circular neck with = 0 that is to say with straight teeth. When such a knife is used to cut the gear teeth, the advancement of the knife is in the direction A-A, that is to say perpendicular to the plane II-II of FIG. 2 or at the median plane of the gear to be cut.
The knife and the work rotate at the same time around their respective axes so that the pitch circles of the knife and the work have equal peripheral speeds. when we denote the diameter of the pitch circle of the knife by ci 0 '(fig. 1), the pressure angle, for the diameter d, is equal to and when the rolling is done along the circle d', the angle of pressure, of the involute on the structure, is also equal to, on the rolling circle of this structure.
The tooth of the knife (fig. 1 to 3) must have a shape such that the projection of its cutting edge K on the plane 1-1 corresponds to an involute with pressure angle # 'on a circle of diameter d'. The plane 1] -Il- (fig. 2) cuts the teeth of the circular knife perpendicular to the axis of the latter and the pressure angle of the tooth, on
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the circle of diameter d 'has another value denoted by É.
The value of this angle is the same for all the planes paral- lel to II-II and on the circle so that the knife, when its length h becomes smaller and smaller by the sharpening of its point B (fig . 3), always forms the same involute on the gear to be cut. The teeth of the knife must therefore be ground in such a way that the value ± remains constant on a cylinder of diameter d '. This condition is fulfilled when the teeth of the knife are obtained with the aid of a grinding machine which works, by involute, with a rolling cylinder having a diameter of and a pressure angle E for the grinding wheel. Another condition to be fulfilled is that the cutting tooth has, in a plane passing through A-A fig.
2, a profile similar to that of figo 3, that is to say that the flanks of this tooth must have an angle of attack or relief &.
In fig. 4 and 5 have been shown, schematically, the principle of the constitution of a grinding machine of the flanks of the teeth of circular knives which satisfy the conditions indicated above, FIG. 4 being a side view, and FIG. 5 an end view along the axis a of this machine.
The grinding takes place in such a way that, while the work carriage 4 is constantly moving in a reciprocating motion and by the crank control 5,6 along its guides 3, the rolling cylinder 9 rolls. along the guide strips 8 fixed to the cylinder,
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so that the rolling circle, of diameter ', of the work also moves in a rolling motion.
The grinding wheels S are immobile in space by turning ', only around their axes. Using a threaded spindle2, mechanically controlled, the work holder 3, 4 is slowly advanced with the knife. r on the slide 1. On a rolling cylinder, of diameter d ', one thus draws in the work the same involute, with a pressure angle #, in all the planes which are perpendicular to the axis of the work. When the structure moves in direction V (fig.
4) parallel to the blank of the slide 1, the planes of the two active and plane faces of the two grinding wheels S, engaged in the gap between two neighboring teeth of the work r, correspond to two faces F1 and F2 of a tooth of ideal rack, shown in fig. 6 to 8 in elevation ', in side and plan view. The faces of this tooth have been designated by F1, F2 and F3. The face F3 is that formed by the peripheries of the grinding wheels. The plane NN of this tooth is perpendicular to the plane 73 (fig. 4, 7 and 8) and in the direction of forward circle V and the two lateral faces F1 and F2 of this tooth form an angle 2 ci between them, (fig. 6). This Fig. 6 shows a normal section of this ideal tooth in the N-N plane.
The pressure angle, according to which the involute in the plane II-II fig. 4 is shaped, corresponds to the flank angle # of the profile, shown in fig 9 and which is obtained when the ideal tooth or rack tooth is cut by
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a plane which forms an angle% with the transverse plane N-N of fig. 7.
As the profile in the plane II-II has, compared to that of figo 6, the same widths c and d and a height h instead of h, there exists between the angle of cos [gamma] flank #, in the normal plane NN, and the flank angle in the plane II-II the relation tg # = tg [alpha], cos [gamma]. The rolling of the cylinder, of diameter d ', takes place in a plane (fig. 4 and 5) which passes through the upper generatrix A-A of the cylinder and through the longitudinal axis of the guide strips 8-8.
This plan is shown in fig. 7 on the right A-A. It forms an angle [gamma] with the plane F3 and is perpendicular, with this one, to the median plane LM (fig. 6). As the rolling circle of the structure rolls on this plane, the inter- value between the teeth of the structure is determined by a cross section of the ideal tooth of the rack or which is that of the profile shown in fig. 12 and which corresponds to the part cut in the work by the section of the ideal tooth determined by the plane passing through A-A (fig.
7). By developing this profile on the rolling cylinder, the rack tooth is stripped of an attacking angle.
To obtain a circular conteau, similar to that of figs. 1 to 3, with straight teeth and with a notch angle 'on the circle of diameter d' in the plane 1-1, a rake angle f and an attack angle [gamma], there must exist between these sizes and angle of inclination of
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grinding wheels, in the plane II-II fig. 4, the following relation:
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A circular knife, with teeth inclined at the angle ss', can be ground like a knife with straight teeth as long as other settings are adopted.Fig 14 shows the teeth of a knife in development. with teeth inclined at an angle ss and whose angle of attack is, o By way of comparison, it has been shown in fig. 13 the development of the teeth of a pinion with teeth inclined at an angle ss. The two grinding wheels, or the cutting tooth formed by them together, must be inclined at the angle ss, as shown in fig. 13.
As the opening and the rolling cylinder have the same axis of rotation QQ, the involute is also formed in the plane of the pinion but which, in this case, is perpendicular to the plane of the slide 1 (fig. 4) for the reason that the axis of rotation a is then parallel to the latter. The cutting tooth corresponds to that of figs. 6 to 8, which, in the normal plane N-N freezes 4, has the profile shown on fig.6 with an angle of
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flank ex.
The profile of the den-atranohante, with which we obtain the involute in the running plane or in the pinion plane, corresponds to the profile of the section of the rack tooth following a plane! He - !!! fig. 8, which forms an angle (3 with the normal plane N-N and which is perpendicular to the plane F3. This profile, shown in fig. 10, is symmetrical
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trique with a flank angle [alpha] '. The tooth is obtained by rotating the pinion axis during the advance of the work so that an advance of x corresponds to a rotation of the dividing circle of the pinion at an angle y (fig.
13) so that tg ss = y. x
The circular knife, with inclined teeth (fig.
14), differs from a pinion with inclined teeth (fig. 13) by the fact that the flanks of a tooth are no longer parallel to each other and therefore no longer have the same flank angle. Each of these flanks deviates from parallelism by an angle such that one flank has an inclination / 3 '+ # and the other an inclination ss' - #. The angle of attack # is also obtained by tilting the axis a of the structure at an angle to the advancement plane 1 (fig. 4). As for the grinding of the inclined teeth of the pinion of fig. 13, the advance on the rolling cylinder takes place along the angle ss', that is to say in the direction of the tooth.
In the plane 1-1 fig. 14, the projection of the teeth of the knife with straight teeth must be the same as that of a knife with inclined teeth and it must therefore correspond to the teeth of fig. 1 in plane 1-1 of fig. 2. In the plane of. rolling circle (plane II-II), the involute must have a pressure angle on the circle of diameter d '. The involute formation in the running surface takes place using an ideal tooth profile that is obtained when the tooth of the rack (fig. 6 to 8) is cut according to
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a plane IV-IV which forms an angle / 3 with the normal plane N-N and which forms with the plane F3 an angle of 90 + [alpha]. The profile of the section in the IV-IV plane is shown in fig. 11.
The angle / 3 corresponds to the projection of the angle / 3 ', in the running surface, on the plane 1 of the slide (fig. 44 and 5). Between ss and ss exists the relation
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t ± f3 bzz The profile of freeze 11 is no longer symmetrical and it presents the flank angles 0 \ 1 and, [alpha] 2. If we want to rectify an involute according to fig.
1 with a pitch circle det which sometimes has a flank angle [alpha] 1 and sometimes a flank angle [alpha] 2, we must adopt for the diameters of the rolling cylinder respectively the values
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l1 = c os d 0 C>, 1 and d 2 - cos d c72
The circular knife could be ground in this way, but one would then have to use two rolling rolls of diameters d1 and d and make two grinding by grinding a sidewall with the rolling roll d1 and, then, the other side with rolling cylinder d2.
On the other hand, if we want to rectify the two flanks in one operation and using a single cylinder and rolling circle, having a diameter of ', we give the flank angles [alpha] of the cutting tooth, in the normal plane NN (fig. 4 and 6)
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different values. We then obtain, in this normal plane, the profile of FIG. 16 with angles of inclination of the grinding wheels [alpha] st and [alpha] sp which correspond to those which the planar active faces of these grinding wheels make with a vertical plane pass through the axis a of the knife.
In this case, the grinding wheel, inclined by the angle [alpha] st, must rectify the flank whose tangent t2, to the rolling circle according to fig. 14, makes an obtuse angle #st with the plane II, perpendicular to the axis a of the knife while the grinding wheel inclined according to the angle [alpha] sp cuts the other flank whose tangent t1 makes an acute angle #sp with the plan 1-1 above.
The two angles [alpha] st and 0 (sp are determined by the equations:
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tg st = K - t6 t s in 4 tg ex sp = K + tg â. sin / 3 The constant K is given by
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K = tg G. cos (3 cos e When the inclined tooth of the conteau must have an attack angle S (pin 14) and a cutting angle according to figo 15, which corresponds to a cut according to B-B fig. 14, we must have:
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tg e = tg E, cos (to cos (1 - tgTtgjp
For ss' = 0 o that is to say for a knife with straight teeth we have / 3 = 0 and sin / 3 = o.
The preceding equations then give
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tg o Sp = tg O 9t = K, so
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[alpha] sp = [alpha] s t = = [alpha] so that
K = tg [alpha] on
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OC = tg. 2 cos Y Similarly for /? = 0 0 we have
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tg ± -, 0. .
1 - te g. tgv
For a knife with straight teeth we have found the same relations for tg [alpha] and tg # based directly on fig. 4 to 7 when we give, in the equations above and which correspond to a knife with inclined teeth, a value / 3 '= 0 at the angle of inclination of the teeth.
On figs 17 to 19 a grinding machine with straight or inclined teeth has been shown.
On the frame 10 is established an upright 11 which can be angularly displaced at an angle / 2 around a vertical axis. The carriages 12 and 13 can slide vertically or horizontally with respect to the upright, while two other carriages 14 carry the two grinding wheels S with their drive motors 15, these two grinding wheels being able to rotate around the axis yy on the carriage 13. The carriage 3 is driven by a threaded rod 2, with mechanical control, along a slide 1 of the frame 10.
The carriage 3 carries another carriage 4 which can be moved transversely with respect to the first along a guide 22 under the control of a crank mechanism 5-6, the drive shaft 24 of which is journaled in a support 23 mounted on the carriage 3. The ar-
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bre 24 is driven by a worm 25 and the helical wheel 26. The carriage 4 carries the knife r to be grinded and whose axis has made an angle [gamma] with the slide 1, 'along which one moves supports 3 and 4 of the work. The axis a is connected to a shaft 20 which has a known divider 16, which therefore does not need to be described in detail.
On the end of the shaft 20 is mounted a cylinder or bearing section 9, of diameter d ', to which are fixed steel bands 8 which are strongly tensioned by means of levers 17, resting on a frame 7. The latter can slide with the aid of guides, provided on the carriage 3, in a direction parallel to the direction of movement of the carriage.
4, The frame 7 therefore follows, on the one hand, the advance movement of the carriage 3 and, on the other hand, and if we want to rectify a knife with inclined teeth, slides perpendicular to this movement in the guide 21 under the control of a finger 19 sliding in a slide 18 which is inclined at the angle / 3 with respect to the longitudinal axis LL of the machine in a plane parallel to the plane of the slide 1. The upright 11 with the two grinding wheels S makes the same angle 3 with this axis.
In addition, the two grinding wheels are inclined, in accordance with the side angles of the knife, respectively by an angle [alpha] sp and an angle [alpha] st with respect to the vertical plane sp st in which the axis a of the knife (fig. 16 and 19).
This takes place by moving the two carriages 14 angularly
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relative to the carriage 13.
The grinding of a knife with inclined teeth is done as follows after the above adjustments have been made.
The grinding wheels are rotated S. The carriage 3 is then made to advance with the carriage 4 which it carries and with the knife r to be ground, using a vismere 2 on the slide in the direction of the axis LL so that the grinding wheels progressively advance in the gap between the teeth of the knife. By this advancement of the carriage 3, we obtain that the finger 19, mounted on the frame 7, slides in the slide 18 carried by the frame and whose orientation corresponds to the angle / 3. As a result, the frame 7 is driven transversely in a direction perpendicular to the advance in the L-L direction. In this transverse movement participate the bands 8 fixed to the tensioners 17.
The axis a of the work does not move transversely as long as the carriage 4 remains stationary on the carriage 3. When the bands 8 therefore make their transverse movement and when the axis remains fixed in this meaning, they cause, as they are rigidly connected by the intermediary of the rolling cylinder 9 to the axis a of the structure, the angular displacement of this axis. This rotation combined with the feed, gives a resulting movement between the work and the tools in the direction of the median line from the teeth to the rolling circle and which, for the teeth
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inclined, corresponds to a helix which forms the angle / 3 with the axis a. At the same time as the advancement, the control of the rolling movement of the work is started using the crank mechanism 5,6.
The ch, ariot 4, which moves in a reciprocating motion along. of guide 21, therefore, with the work r and the cylinder of the bearing 9, performs an oscillating movement. As the frame 7 is fixed, during the movement of the bearing, the ends of the bands 8, connected to the tension levers 17, are also at rest.
As the bands 8 are parallel to the movement of the carriage 4 and, therefore, to the guide 22, the cylinder 9 ′ is forced to roll in one direction or the other on the bands 8, as a result of the oscillating movement of the axis ao The structure r therefore participates in this rolling movement and the molds S (fig. 19), engaged between two teeth of the structure and in contact with the flanks facing them, while being inclined at a angle [alpha] st and [alpha] sp, form developpants on these flanks.
The oscillating movement of the carriage 4 takes place rapidly and the forward movement of the carriage 3 very slowly so that an involute is rectified very close to the preceding one on the sides of the teeth and thus a smooth face is obtained, of helical shape for the reason that the work, as it advances, simultaneously performs an angular movement, as explained above As the axis a of the work makes an angle [gamma] with the direction of advancement, the teeth of the knife r are, moreover, @
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conically rectified which forms the angle of attack or relief of FIG. 14.
When the grinding wheels have passed through an interval between the teeth, the advance of the carriage 3 is stopped, the knife is rotated at an angle corresponding to a tooth using the dividing mechanism and the forward movement is initiated but in the direction reverse. The oscillating movement of the carriage4 is always done in the same way.
When the grinding wheels have passed the new gap, the feed is stopped, the knife is rotated through an angle corresponding to one tooth and the direction of feed is reversed.
Continue in this way until all the teeth have been ground.
Knives with straight teeth are rectified in the same way on this machine. It suffices, for this purpose, to bring the slide 18 (fig. 18) in the direction L-L with /? = 0 and adopt for the inclination the grinding wheels S (figo 19) the same angle [alpha] sp = [alpha] st = [alpha] (fig. 6). In this case, the relative movement between the work and the tool is done according to LL. The median line of the teeth at the rolling circle is in this case a straight line parallel to L-L.
When we explained the process of grinding circular knives with inclined teeth, it was also a question of that of a pinion with inclined teeth. We will now indicate the modifications which should be made to the machine, shown in FIGS. 17 to 19, to be able to grind pinions with inclined teeth. In this case it
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It would be necessary to replace all the components by which one obtieht the oblique location of the axis a of the work, by others which place the axis parallel to the plane of the slide with = 0. All the other parts of the machine remaining the same. If one proceeds to the rectification in the manner explained above hat. A pinion is obtained with inclined teeth, similar to those of fig. 13 and whose angle of inclination is ss.
Claims:
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