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"Outils à tailler.-
Cette invention concerne des outils rotatifs fraiser les dents d'engrenages, de saillies d'arbres : et de formes analogues par recours à une fraise-mère.
En taillant, par exemple, des roues d'engre- nages à partir de galettes cylindriques par le procédé de fraisage, il est pratique d'utiliser un outil muni d'une ou plusieurs formes de coupe disposées hélicoïda- lement sur un corps cylindrique, lequel, lorsqu'on le
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fait tourner sur son axe synehraniqueent avec une pièce à usiner cylindrique et tournante, opère au
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Moyen de ses arêtes coupantes de facen successive et$ en vue de produire des torses de dents d'engrenage, ' " si par la translation de l'outil de la direction de l'axe de la pièce à usiner, das dents d'engrenage de la longueur désirée sont forces* Les arêtes coupantes
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activas des outils taillas eonventiosnels destines au bzz , fraisage sont disposées;
l'âne par rapport à l'antre, , le 3!ig du trajet t.iao3dal à des distances telles ' queelles permettent au moins l'accès aux entilz peur l'aiguisage et le ré-aiguisage des arêtes coupantes par meulage. A l'usage; de telles fraises dentelant la
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matière de galettes cylindriques de naniére à fornor ,] ' les espaces entre des dents adjacentes et la profondeur de dentelures arquées successives augmente proportion-
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nelleatnt au taux d-lalimentation de la fraise et gaz l'espacoment des arêtes coupantes.
De p3.cs la charge . imposôi à chaque arête coupante réduit la durée .de vie j utile de ces fraises et leengagement intermittent des ,¯i arbtas coupantes avec la pièce a usiner réduit le ')¯,¯ chargecant intermittent lourd de la fraiseuse et en particulier de la transmission a engrenages.
Ces factem's liatitent le taux auquel des dents d'engrenage peuvent être formées par emploi de fraises taillées classiques et l'objet de la présente invention
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est de procurer un outil a fraiser parfectiornb ,'¯ ,
A un point de vue, l'invention consiste en un outil à fraiser rotatoire ayant une ou plusieurs formes
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coupantes périphériques s'étendant heliooldalement
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entièrement constitué par des dents coupantes à pas' serré.
L'expression *dents coupantes à pas serré" est utilisée, dans la présente spécification et dans les revendications qui suivent,pour désigner des dents dont la formation à un rapprochement aussi étroit dans des outils à fraiser classiques à l'aide des méthodes de moulage habituelles, nécessiterait l'emploi de meules que leurs petites dimensions rendraient peu économiques.
Dans les dessins ci-joints, la fige 1 est' une vue latérale d'une fraise réalisée selon une applica- tion possible de l'invention; la fige 2 est une coupe agrandie de la partie à anneaux de la fige 1; la fig.3 est une coupe, le long de la ligne 3-3 de la fig. 2; ' la fige 4 est une vue latérale, partiellement en sec- tion, d'une autre application de l'invention; la :tige 5 est une vue partielle d'une pièce en forme d'anneau utilisé en fig. 4; la fig. 6 est une vue agrandie correspondant à une partie de la fig. 4 mais montrant une forma différente d'entre toise; la fig. 7 . est une coupe le long de la ligne 7-7 de la fig. 6;
la fig. 8 est une vue latérale, partiellement en coupe' d'une troisième application et la fig. 9 est une vue extrême d'une pièce substantiellement en forme d'anneau, utilisée en fige 6.
Nous référant maintenant d'abord aux fig. 1 à 3, une fraise est manufacturée à partir d'un corps cylindrique 11, formé de carbide de tungstène ou d'un autre métal dur, ou d'acier. Un sillons hélicoïdal 12
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est formé sur la surf corps 11 au moyen d'une technique connue, de meulage, d'érosion électrique ou électro-chimique, la coupe longitudinale du sillon 12 correspondant à la forme de crémaillère conjuguée de la dent que la fraise terminée doit tailler dans une pièce à usiner.
La fraise dès lors prend la forme montrée à la partie gauche de la fig. 1 et ensuite est soumise à une opération d'électro-érosion, ou électro-chimique, qui divise la cote hélicoïdale 13 définie par le sillon 12. en une succession de dents coupantes à pas serré 14. La forme de chaque dent est** telle qu'elle a un sommet coupant 14a et une paire de cotes coupantes 14b et 14c. La forme, en coupe, peut être modifiée à volonté si l'on veut pourvoir au jeu du pied de dent ou s'écarter d'une vraie développante* dans l'engrenage à tailler.
Dans les exemples suivants, on ne montrera plus de dents, saut pour celles des entretoises aux fig. 6 et 7, parce que la forme des dents importe peut pour autant qu'elles aient un pas serré et puissent être exactement comme indiqué en fig. 1 à 3.
Nous référant maintenant aux fig. 4 et 5, la fraise indiquée est fabriquée par le façonnage, partir d'un métal dur, tel que le carbide de tungstène, ou d'acier, d'un certain nombre d'éléments 21 en forme d'anneaux plats. Ces éléments 21 sont moulés de façon à prendre la forme indiquée et de façon que la surface active de chaque élément soit munie d'une succession continue de dents à pas serré (non illustré).
Ces éléments sont alors radialement brisés, comme Indiqué en fig. 5 et sont fixés sur un corps 22, avec des .
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entretoises en forme d'anneaux brisas 23 entre eux, l'arrangement étant tel que les surfaces actives des éléments 21 sont déformées de façon à constituer une succession de dents 4 pas serre, substantiellement continue et s'étendant hélicoïdalement. les éléments peuvent être fixés sur le corps 22 de plusieurs manières, mais dans l'exemple illustre) le corps 22 est de forme cylindrique avec un diamètre externe formé de façon à recevoir les éléments 21 et les entretoises 23. A une de ces extrémité le corps comporte un évasement vers l'extérieur 24. Un premier manchon 25 glissant sur le corps 22 porte contre l'évasement 24.
Les éléments 21 et les entretoises 23 sont rassemblés sur le corps avec les fentes des membres 21 adjacents alignées en about. Ils sont maintenus sur le corps par un second manchon 26 muni sur son extrémité, à l'écart du manchon 25, d'un évasement vers l'intérieur 27 par l'intermédiaire duquel le manchon 26 est fixé sur le corps par un certain nombre de boulons 28. Les faces des manchons 25, 26, présentées à l'assemblage d'éléments et d'entre- toises, sont de forme hélicoïdale, de sorte que lorsque le manchon 26 est fixé sur le corps, les éléments 21 seront déformes dans la mesure voulue pour rendre le fil coupant substantiellement hélicoïdal, dans le pas requis.
Comme illustré en fig. 6 et 7, les entretoises 23 dans les fig. 4 et 5 peuvent être elles-mêmes formées avec des dents à pas serré 23a, dont la forme détermine celle du sommet des dents à tailler. En
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ménageant des dents dans les entretoises 23, on simpli- fie la forme des parties intérieures des dents 14, étant donné que les dents 23a deviennent en effet, à l'usage, des parties des dents 14.
On a constaté que le carbide de tungstène se prête a la déformation, dans la mesure requise, pour former des fraises de certaines dimensions. Toutefois, comme illustra en fig. 8 et 9, les éléments 21 pour- raient être remplacés par des éléments hélicoïdaux moulés pré-formés 31 qui sont substantiellement de forme annulaire. Dans ce cas, on peut omettre les entretoises 23, comme le montre la fig. 6 qui, par ailleurs, est similaire à la fig. 4.
On remarquera que dans les fig. 8 et 9, les éléments 31 ne doivent pas être façonnés exactement dans la forme désirée, étant donné qu'il est toujours possible de les déformer, ainsi qu'il a été expliqué avec référence aux fig. - et 5. Dans les trois exemples montrés en fig. 4 à 9, les éléments en forme d'anneaux et, le cas échéant, les entretoises, peuvent aisément être meulés avant l'assemblage et aisément re-meulés après avoir été Otés du corps 22. De plus, quand les éléments 31 sont formés au préalable, ainsi qu'il est indiqué en fig. 6 et 7, des outils de type multi- start peuvent être manufacturés.
Les fraises taillées classiques sont formées avec des dents à pas écarté, bien que des dents à pas serré présentant des avantages multiples. La raison pour laquelle on n'emploie pas des dents à pas serré, c'est la difficulté qu'il y a à les façonner et on aura
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compris que cette difficulté est surmontée dans les exemples cites ci-dessus. De pinsles propriétés supérieures du car bide de tungstène, des composés de cobalt et d'autres métaux dits durs, et aussi de l'acier, tant en ce qui concerne la puissance de coupe que la résistance à l'usure, n'ont pas, jusqu'à présent, été pleinement exploités dans le cas d'outils à fraiser et les exemples décrits ci-dessus permettraient une telle exploitation.
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"Cutting tools.
This invention relates to rotary tools for milling the teeth of gears, shaft protrusions: and the like using a hob.
When cutting, for example, gear wheels from cylindrical wafers by the milling process, it is convenient to use a tool provided with one or more cutting shapes arranged helically on a cylindrical body, which, when
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rotates on its synehranic axis with a cylindrical and rotating workpiece, operates at
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Means of its cutting edges in successive facen and $ in order to produce torsos of gear teeth, '"if by the translation of the tool from the direction of the axis of the workpiece, das gear teeth of the desired length are forces * The cutting edges
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activas eonventiosnels cut tools intended for bzz, milling are arranged;
the donkey in relation to the den,, the 3! ig of the t.iao3dal path at distances such that they at least allow access to the entilz for the sharpening and re-sharpening of the cutting edges by grinding. In use; such cutters jagged the
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material of cylindrical wafers from nanier to fornor,] 'the spaces between adjacent teeth and the depth of successive arcuate serrations increase proportionally-
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nelleatnt at the feed rate of the bur and gas the spacing of the cutting edges.
From p3.cs the load. imposing on each cutting edge reduces the useful life of these cutters and the intermittent engagement of the cutting edges with the workpiece reduces the ') ¯, heavy intermittent loading of the milling machine and in particular of the transmission a gears.
These facts relate to the rate at which gear teeth can be formed using conventional cutters and the subject of the present invention.
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is to get a perfect milling tool, '¯,
From one point of view, the invention consists of a rotary milling tool having one or more shapes.
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peripheral cutting heliooldally extending
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entirely formed by close-pitched cutting teeth.
The term "coarse pitch cutting teeth" is used, in this specification and in the claims which follow, to denote teeth whose formation at such a close approximation in conventional milling tools using molding methods. usual, would require the use of grinding wheels that their small dimensions would make uneconomical.
In the accompanying drawings, Fig 1 is a side view of a milling cutter made in accordance with a possible application of the invention; rod 2 is an enlarged section of the ring portion of rod 1; Fig. 3 is a section taken along line 3-3 of fig. 2; Fig. 4 is a side view, partially in section, of another application of the invention; la: rod 5 is a partial view of a ring-shaped part used in FIG. 4; fig. 6 is an enlarged view corresponding to part of FIG. 4 but showing a different form of the gauge; fig. 7. is a section taken along line 7-7 of FIG. 6;
fig. 8 is a side view, partially in section 'of a third application and FIG. 9 is an extreme view of a part substantially in the form of a ring, used in fig 6.
Referring now first to Figs. 1 to 3, a milling cutter is manufactured from a cylindrical body 11, formed of tungsten carbide or other hard metal, or of steel. A helical groove 12
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is formed on the body surfacing 11 by means of a known technique, of grinding, electrical or electrochemical erosion, the longitudinal section of the groove 12 corresponding to the conjugate rack shape of the tooth that the finished milling cutter must cut in a workpiece.
The cutter therefore takes the form shown on the left side of FIG. 1 and then is subjected to an electro-erosion, or electrochemical, operation which divides the helical dimension 13 defined by the groove 12. into a succession of cutting teeth with close pitch 14. The shape of each tooth is ** such that it has a cutting vertex 14a and a pair of cutting edges 14b and 14c. The shape, in section, can be modified at will if one wants to provide for the clearance of the tooth root or to deviate from a true involute * in the gear to be cut.
In the following examples, no more teeth will be shown, except for those of the spacers in fig. 6 and 7, because the shape of the teeth may matter as long as they have a tight pitch and can be exactly as shown in fig. 1 to 3.
Referring now to Figs. 4 and 5, the cutter shown is manufactured by shaping, from a hard metal, such as tungsten carbide, or steel, a number of elements 21 in the form of flat rings. These elements 21 are molded so as to take the shape indicated and so that the active surface of each element is provided with a continuous succession of tight-pitched teeth (not shown).
These elements are then radially broken, as indicated in fig. 5 and are attached to a body 22, with.
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spacers in the form of brisas rings 23 between them, the arrangement being such that the active surfaces of the elements 21 are deformed so as to constitute a succession of teeth 4 pitch tight, substantially continuous and extending helically. the elements can be fixed to the body 22 in several ways, but in the example illustrated) the body 22 is cylindrical in shape with an external diameter formed so as to receive the elements 21 and the spacers 23. At one of these ends the body has an outward flare 24. A first sleeve 25 sliding on the body 22 bears against the flare 24.
The elements 21 and the spacers 23 are brought together on the body with the slots of the adjacent members 21 aligned in abutment. They are held on the body by a second sleeve 26 provided at its end, away from the sleeve 25, with an inward flare 27 through which the sleeve 26 is fixed to the body by a number. of bolts 28. The faces of the sleeves 25, 26, presented to the assembly of elements and spacers, are helical in shape, so that when the sleeve 26 is fixed to the body, the elements 21 will be deformed. to the extent desired to make the cutting wire substantially helical, in the required pitch.
As illustrated in fig. 6 and 7, the spacers 23 in fig. 4 and 5 may themselves be formed with tight-pitch teeth 23a, the shape of which determines that of the top of the teeth to be cut. In
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By leaving teeth in the spacers 23, the shape of the inner parts of the teeth 14 is simplified, since the teeth 23a in effect become, in use, parts of the teeth 14.
It has been found that tungsten carbide lends itself to deformation, to the extent required, to form cutters of certain dimensions. However, as illustrated in fig. 8 and 9, elements 21 could be replaced by pre-formed molded helical elements 31 which are substantially annular in shape. In this case, the spacers 23 can be omitted, as shown in fig. 6 which, moreover, is similar to FIG. 4.
It will be noted that in figs. 8 and 9, the elements 31 do not have to be shaped exactly into the desired shape, since it is always possible to deform them, as has been explained with reference to Figs. - and 5. In the three examples shown in fig. 4-9, the ring-shaped elements and, where appropriate, the spacers, can easily be ground before assembly and easily re-ground after being removed from the body 22. Further, when the elements 31 are formed beforehand, as indicated in fig. 6 and 7, multi-start type tools can be manufactured.
Conventional cutters are formed with wide pitch teeth, although coarse pitch teeth have multiple advantages. The reason why we do not use tight pitch teeth is the difficulty there is in shaping them and we will have
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understood that this difficulty is overcome in the examples cited above. The superior properties of tungsten carbide, compounds of cobalt and other so-called hard metals, and also of steel, both in terms of cutting power and wear resistance, have not , until now, been fully exploited in the case of milling tools and the examples described above would allow such exploitation.