Fraise développante en plusieurs parties.
La présente invention concerne une fraise développante en vue de réaliser de gros engrenages allant à peu près jusqu'au module 40. D'une manière générale, la présente invention a pour but de fournir une fraise développante aussi économique que possible.
L'état de la technique décrit ci-après donne
un aperçu des outils de taillage de dents actuellement disponibles :
Pour le procédé à pièces détachées, en particulier, pour la réalisation de coupes de dégrossissage sur des roues dentées de gros module, on utilise une fraise à disque.
Il existe également des fraises à disques de ce type comportant une garniture sous forme de plaques réversibles en métal dur disposées avec des dents étagées et grâce auxquelles il n'est plus nécessaire de soumettre l'outil à une rectification par meulage. Etant donné que, dans le cas d'une fraise à disque, toutes les dents présentent la même usure, il est alors justifié d'utiliser des plaques réversibles coûteuses en métal dur telles que celles connues dans la technique de travail à enlèvement de copeaux.
Etant donné que le procédé à pièces détachées est de longue haleine et que, par corséquent, il est adopté principalement pour tailler les dents de crémaillères, pour le taillage des dents de roues, on emploie généralement la fraise développante. Cette fraise se présente sous forme d'une fraise pleins en acier rapide à haut rendement ou sous forme de ce que l'on appelle des fraises à rails dont le corps de base est constitué d'une matière première normale tandis que, par contre, les tranchants sont réalisés en acier rapide à haut rendement. Ces fraises à rails permettent d'effectuer plusieurs regarnissages.
Antérieurement, pour le perfectionnement de la fraise développante, on a manifestement eu à faire face aux problèmes du meulage, en particulier, lorsqu'on a tenté de réaliser une fraise développante comportant des lames disposées selon le système à dents étagées conçu, en particulier, pour
de très grands écarts et des fraises de très grandes dimensions. Etant donné que les lames sont disposées selon le système à dents étagées, ces fraises ont été rectifiées non pas devant la face des dents comme c'est le cas pour les fraises dégagées, mais bien sur les faces extérieures des dents. A cet effet, on a dû recourir à une machine spéciale (Brevet de la République Fédérale d'Allemagne 576.843, page 1, lignes 14 à 19).
Le problème de la rectification a donné lieu
à la mise au point de la fraise développante en plusieurs parties constituée de plusieurs disques comportant des faces frontales parallèles et des couronnes dentées hélicoïdales correspondant au pas de la fraise (Brevet de la République Fédérale d'Allemagne 576.843).
Ces derniers temps, on a également repris le principe de la fraise développante en plusieurs parties en vue d'améliorer les possibilités de mise en oeuvre et l'on a proposé un garnissage constitué de lames en métal dur fixées selon le système à dents étagées (demandes de Brevets de la République Fédérale d'Allemagne DOS 1.752.707 et 1.918.200).
En vue de fournir une fraise développante aussi économique que possible, suivant l'invention, la fraise développante est constituée de plusieurs disques comportant des faces frontales parallèles et des couronnes dentées hélicoïdales correspondant au pas de la fraise, ces couronnes dentées étant garnies de plaques réversibles interchangeables en métal dur disposées selon le système à dents étagées et faisant office
de tranchants de tête et de tranchants latéraux disposés dans l'ordre successif des dents en coupant à droite et à gauche avec un écart radial alterné de telle sorte que, lors de la rotation de la fraise, les bords des plaques réversibles coupant latéralement se superposent.
Ce nouveau type de fraise développante repose sur les considérations suivantes :
Ainsi qu'on l'a déjà indiqué, le garnissage coûteux au moyen de plaques réversibles en métal dur dans une fraise à disque pour le procédé à pièces détachées se justifie car, dans ce cas, toutes les dents subissent la même usure. Bien que, du point de vue fabrication, le concept de la fraise développante connue en plusieurs parties permette parfaitement l'adoption du principe à plaques réversibles, jusqu'à présent, ce dernier n'a pas été pris en considération pour deux raisons fondamentales. En premier lieu, le prix de revient d'une telle fraise développante serait beaucoup trop élevé par suite du grand nombre de dents. En outre, d'une manière analogue, on admet que toutes les plaques réversibles d'une fraise dévelop- <EMI ID=1.1>
principe à la base de l'invention et, en même temps, l'effet surprenant de la combinaison revendiquée résident dans le fait que, dans le cas d'une fraise développante, une seule dent passe par le "milieu" à chaque révolution, c'est-à-dire qu'elle coupe sur la perpendiculaire à l'axe de la dent passant par le centre de la roue dentée, si bien que l'on doit appliquer le travail maximum à enlèvement de copeaux. Cette dent subit l'usure la plus forte et, dès lors, dans une fraise développante suivant l'invention, il n'est pas nécessaire de retourner de temps à autre toutes les plaques réversibles, mais uniquement celles d'une seule dent ou de quelques dents dont les plaques réversibles sont en même temps les tranchants latéraux et de tête..
Aucune passe de mesure n'est nécessaire, puisqu'aussi bien la profondeur d'enfoncement d'une telle plaque réversible formant un tranchant de tête reste inchangée lorsqu'elle a été retournée. L'outil ne doit pas être remplacé pour retourner une ou quelques plaques réversibles et, par conséquent, il n'est pas nécessaire d'ajuster à nouveau l'outil.
Malgré le prix de revient élevé d'une fraise développante suivant l'invention, tous ces avantages justifient néanmoins sa mise en service en raison de ses caractéristiques économiques qui n'ont pu être réalisées jusqu'à présent.
Les plaques réversibles en métal dur sont avan- <EMI ID=2.1> surface de limitation comme surface de face. En conséquence, lors du fraisage, ces plaques ne sont exposées à aucune sollicitation de flexion, si bien que l'on peut travailler à de grandes vitesses de coupe et d'avance. Des essais ont démontré que, comparativement à des fraises développantes d'une seule pièce disponibles dans le commerce, le temps devant être consacré pour l'usinage d'une grande roue dentée pouvait être réduit à un septième et moins. En outre, de façon étonnante,
<EMI ID=3.1>
finie, c'est-à-dire des dents prêtes à l'emploi en une seule passe de travail pour autant que l'on n'exige pas des dents meulées pour des engrenages à haute puissance.
Pour de grandes roues dentées, il est nécessaire d'utiliser une fraise développante comportant au moins trois couronnes dentées hélicoïdales assemblées. Lors de l'usinage
de roues dentées de plus petit diamètre, c'est-à-dire de faible module, il peut être suffisant d'utiliser un ou deux disques à couronnes dentées hélicoïdales.
L'invention concerne également le problème de l'arrondissage du fond d'une dent, que l'on appelle "protubérance" et en fonction duquel on détermine le degré de meulage des flancs d'une dent. Comme on le sait, pour le processus de fraisage à développante, il convient de tenir compte des rapports d'engrènement de chaque type de dent, par exemple, d'un engrenage à développante�car chaque dent d'une fraise développante peut être considérée comme une dent d'une roue dentée opposée en ce qui concerne les rapports d'engrènement. Au même titre que, dans
le cas d'un engrènement de deux roues dentées, hormis la longueur totale de la face, la zone d'engrènement ne s'étend que sur une partie de la longueur du profil du fond, une fraise développante ne peut réaliser la longueur de prise des flancs d'une dent que jusqu'au point du profil du fond déterminé par le point d'intersection du cercle de tête de la fraise avec la ligne d'engrènement (engrenage à développante) ou avec le cercle primitif de l'engrenage à réaliser (engrenage cycloïdal) . La partie restante du profil du fond d'une dent se prolonge forcément dans le fond
de la dent via une entrée et c'est précisément cette entrée qui doit être agrandie comme arrondi ou protubérance pour pouvoir meuler correctement et uniquement les flancs portants de la dent. En ce qui concerne la réalisation de cette protubérance, il s'agit quasiment d'un "dégagement à la fraise" des flancs portants de la dent afin qu'un outil (dans le cas présent, une meule) puisse sortir librement lors d'un processus ultérieur d'usinage.
Jusqu'à présent, il était nécessaire de réaliser cette protubérance dans une deuxième phase opératoire et au moyen d'une fraise développante spéciale. Pour chaque module de dent, l'outillage devait comprendre non seulement une fraise spéciale pour les protubérances (plus coûteuse que les fraises développantes normales), mais également-de nombreux tranchants d'arrondissage différents afin que, suivant la déformation des dents
de la roue dentée survenant lors de la trempe, on puisse régler
le degré de meulage par l'intermédiaire d'un arrondi plus ou moins
<EMI ID=4.1>
important du fond de la dent.
On a constaté que,dans une fraise développante garnie de plaques réversibles en métal dur suivant l'invention, on pouvait éviter les fraises développantes spéciales pour protubérances, de même que le deuxième processus de fraisage lors de la réalisation de la protubérance lorsqu'au moins la dent passant "par le milieu", c'est-à-dire la dent coupant sur la perpendiculaire à l'axe de la fraise passant par le point central de la roue dentée, comporte, dans la zone de sa pointe, une plaque réversible en métal dur présentant un tranchant en aie de cercle destiné à former l'arrondi du fond de la dent et dont le rayon est adapté à l'arrondi désiré (protubérance) du fond de la dent.
Outre un important avantage économique, l'invention offre la possibilité de pouvoir choisir librement les dimensions de la protubérance en remplaçant simplement la ou les plaques réversibles d'arrondissage d'un autre diamètre. Cette nécessité se manifeste lorsque, comme on l'a déjà indiqué, après la trempe de la roue dentée, on constate une déformation particulièrement importante dans une ou plusieurs dents. Pour remédier à cet inconvénient, on suggère d'augmenter le degré' de meulage de tous les flancs des dents, afin que la meule puisse encore atteindre les flancs des dents déformées.
Jusqu'à présent, cette possibilité de réglage de la protubérance ne pouvait être envisagée que moyennant le choix d'une fraise spéciale pour protubérances, avec cette nuance cependant que cette possibilité existait en fonction d'une fraise pour protubérances prévue pour un seul et même module de dent.
La ou les plaques réversibles d'arrondissage peuvent être constituées de disques circulaires que l'on installe dans la face de la ou des dents de la fraise développante qui passent exactement ou à peu près "par le milieu". Ces plaques réversibles circulaires présentent un avantage du fait qu'on peut simplement les faire tourner sur 1800 pour mettre en service un nouveau tranchant en forme d'arc de cercle.
Bien entendu, en ce qui concerne le siège prévu pour- les tranchants de tête et les tranchants! latéraux utilisés de champ, les dents pourvues de plaques d'arrondissage doivent être usinées différemment.
Afin de pouvoir réaliser toutes les dents de la fraise développante avec une caractéristique inchangée pour les sièges successifs des plaques réversibles, l'invention prévoit une succession d'au moins deux plaques réversibles identiques en métal dur disposées d'une manière spéculaire et utilisées comme tranchant de tête et tranchant latéral coupant à droite et à gauche, les tranchants latéraux de ces plaques se prolongeant précisément sous un angle tangentiel obtus dans chaque tranchant d'arrondissage en arc de cercle se superposant lors de la rotation de la fraise.
Ces plaques réversibles spéculaires doivent être fixées dans les sièges des dents au même titre qu'elles sont adaptées à des tranchants de tête et des tranchants latéraux dans le cas de dents ne comportant pas de plaques d'arrondissage si bien que, lors de l'usinage mécanique des dents de la fraise développante, on ne doit pas tenir compte des dents qui doivent être garnies de plaques d'arrondissage.
Trois exemples de réalisation d'une fraise développante suivant l'invention sont illustrés dans les dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue en plan d'une fraise développante constituée de trois disques circulaires, cette vue étant prise partiellement en coupe suivant la ligne I-I de la figure 2 ; la figure 2 est une vue latérale prise de la gauche et jusqu'à la moitié ; la figure 3 illustre, par une vue en plan et partiellement en coupe, les éléments séparés de la fraise développante illustrée en figure 1 avec un disque circulaire faisant office de plaque d'arrondissage ; la figure 4 est une vue latérale du disque annulaire central représenté en figure 3, cette vue étant prise de la gauche à peu près jusqu'à la moitié ;
la figure 5 est une vue analogue à la figure 3 montrant des plaques d'arrondissage identiques disposées d'une <EMI ID=5.1> la figure 5a montre, par une vue agrandie, des plaques d'arrondissage disposées d'une manière spéculaire, et la figure 6 est une vue latérale du disque annulaire central représenté en figure 5, cette vue étant prise de la gauche à peu près jusqu'à la moitié.
Dans tous les exemples de réalisation, la nouvelle fraise développante en plusieurs parties est constituée de trois disques 1, 2 et 3 comportant des couronnes dentées hélicoïdales, ces disques étant assemblés par leurs trous centraux 4 sur un mandrin porte-fraise (non représenté), tandis qu'ils sont placés et serrés l'un contre l'autre en étant empêchés de tourner. Les différents disques annulaires sont placés l'un contre l'autre par leurs faces frontales parallèles; seules la face frontale extérieure du disque 1 et la face frontale extérieure du disque 3 sont désignées par les chiffres de référence
5 et 6 respectivement (figure 1). Le jeu de couronnes dentées assemblées et serrées sur le mandrin porte-fraise est enfermé par les disques annulaires 7 et 8, ces disques annulaires et ces couronnes dentées comportant plusieurs trous 9 dans lesquels on enfonce des goujons d'assemblage afin de fixer les couronnes dentées hélicoïdales la, 2a et 3a en un filet ininterrompu correspondant au pas de la fraise développante dépendant du module.
On décrira ci-après la structure fondamentale de la fraise développante en ce qui concerne son garnissage au moyen de plaques réversibles en métal dur et-ce, en se référant aux figures 1 et 2.
Les couronnes dentées la, 2a et 3a sont garnies de plaques réversibles en métal dur disposées en un système à dents étagées. Dans le système à dents étagées, on établit une distinction entre les plaques réversibles coupant latéralement
10, ainsi que les plaques réversibles 11 coupant en tête et latéralement, ces plaques étant fixées sur leurs sièges fraisés dans les couronnes dentées au moyen de vis (non représentées). Ces plaques sont placées de champ, c'est-à-dire avec une étroite surface de limitation constituant la face d'une dent. Les plaques réversibles en métal dur sont, en outre, empêchées de tourner au moyen de pièces de remplissage voisines 12, 13 et 14.
Les plaques réversibles sont disposées pour
<EMI ID=6.1>
Si, par exemple, dans le sens de rotation R de la fraise, le tranchant latéral et de tête 11 représenté en figure 2 doit être considéré comme une plaque réversible coupant à gauche,
la dent la plus proche supporte alors un tranchant latéral et de tête 11<1> coupant à droite. Cette dent de repassage supporte cependant une plaque réversible coupant à gauche et latéralement 10 écartée de la périphérie des dents d'une distance radiale supérieure à celle du tranchant latéral et de tête 11 de la
dent précédente. Grâce à ces distances radiales alternées,
les bords des plaques réversibles coupant latéralement se superposent lors de la rotation de la fraise. Etant donné
que, en figure 1, la plaque réversible coupant en tête et latéralement 11 appartient à la dernière dent de la couronne dentée la du disque 1 (représenté par la vue latérale de la figure 2), avec la plaque réversible 10 coupant à gauche, la dent suivante (représentée en figure 2) constitue la première dent de la couronne dentée 2a du disque 2 (représenté en figure 1). Dès lors, dans le quart inférieur de la vue latérale de la figure 2, on a omis la partie de la couronne dentée la qui est située devant.
Dans le cas de fraises développantes à grand module, on devra prévoir plus d'un tranchant latéral 10 coupant
à gauche ou à droite,mais on devra toujours régler l'écartement radial alterné des plaques réversibles afin que des bords successifs de plaques réversibles coupant latéralement se superposent lors de la rotation.
Dans les exemples de réalisation illustrés, les plaques réversibles 10 et 11 sont de forme rectangulaire. Evidemment, on pourrait également prévoir des plaques réversibles carrées dont les huit bords tranchants peuvent être mis en service en les renversant comparativement aux quatre bords tranchants dans le cas de plaques réversibles rectangulaires.
Dans l'exemple de réalisation représenté dans les figures 3 et 4, ainsi qu'on l'a déjà décrit, les couronnes dentées la, 2a et 3a sont.garnies de plaques réversibles en métal dur 10 et 11 disposées selon le système à dents étagées.
Suivant l'invention, une dent de la couronne dentée 2a du disque central 2 comporte une plaque réversible circulaire en métal dur 16 qui peut être placée dans la face
de la dent de telle sorte qu'elle puisse former l'arrondissage dans le fond de la dent en coupant aussi bien à droite qu'à gauche. C'est précisément cette dent de la fraise développante qui passe "par le milieu", cette caractéristique étant établie avant le fraisage par une avance axiale de la fraise développante. De même, une ou plusieurs dents voisines de la dent précitée peuvent comporter une plaque circulaire d'arrondissage 16 afin de répartir le travail de coupe.
Ainsi qu'on peut le constater en figure 3, la
<EMI ID=7.1>
de tête 11 normalement prévu pour cette dent et qui, sur la dent pourvue de la plaqua réversible circulaire 16, devient purement et simplement un tranchant latéral 10. La règle selon laquelle les bords des plaques réversibles coupant latéralement se superposent lors de la rotation de la fraise, est également valable pour la dent comportant la plaque réversible circulaire 16.
Etant donné que la plaque réversible circulaire: 16 agit en coupant aussi bien à droite qu'à gauche, les espaces vides entre
la plaque réversible circulaire 16 et les tranchants latéraux
10 de la même dent doivent être aussi réduits que possible pour pouvoir être superposés par les tranchants latéraux et de tête
11 et 10 des dents suivantes.
En ce qui concerne la plaque réversible circulaire 16, il est en fait possible, mais non primordial d'employer plusieurs tranchants inutilisés par simple rotation et retournement dans le cas d'une plaque réversible en métal dur. Il importe que la plaque réversible en métal dur 16 puisse être remplacée à volonté par une plaque d'un autre diamètre, afin de pouvoir choisir librement la dimension de l'arrondissage ou de
la protubérance dans le fond de la dent et, par conséquent, le degré de meulage.
La fraise développante représentée en figure 5 et constituée de plusieurs parties correspond à l'exemple de réalisation illustré dans les figures 3 et 4. Ainsi qu'on l'a déjà décrit, les couronnes dentées la, 2a et 3a sont garnies
de plaques réversibles en métal dur 10 (tranchants latéraux) et
11 (tranchants latéraux et de tête) en un système à dents étagées., à l'exception des deux dents successives 2a' et 2a" du disque central 2. Comme on peut le constater en figure 5, sur la pre-
<EMI ID=8.1>
par une plaque d'arrondissage 17 posée de champ qui, suivant la figure 5a, comporte un bord coupant latéralement 17a se transformant, sous un angle tangentiel obtusa, en un tranchant en arc de cercle 17b avec lequel on peut usiner partiellement l'arrondissage dans le fond de la dent.- A l'endroit où serait utilisé un tranchant latéral et de tête dans le cas du système à dents étagées, la dent suivante 2" comporte une plaque d'ar-rondissage 18 disposée d'une manière spéculaire par rapport à la plaque d'arrondissage 17 et comportant également un bord coupant
<EMI ID=9.1>
vue de former l'arrondissage du fond de la dent. Lors de la rotation de la fraise, les deux tranchants en arc de cercle 17b et 18b se superposent, formant ainsi, dans le fond de la dent,
un arrondissage aussi précis-qu'avec une plaque réversible circulaire 16 du type représenté en figure 3. L'avantage de ce système réside dans le fait que les sièges fraisés dans le disque
2 pour les tranchants latéraux et de tête 11 peuvent être parfaitement utilisés comme sièges pour les plaques d'arrondissage 17
et 18.
De même, en ce qui concerne l'exemple de réalisation représenté dans les figures 5 et 6, en remplaçant les plaques d'arrondissage 17 et 18, on peut réaliser l'arrondissage désiré dans le fond de la dent afin de régler un degré de meulage plus ou moins important. Lorsque les plaques d'arrondissage 17
et 18 doivent être retournées pour utiliser de nouveaux tranchants, il suffit simplement de les interchanger, c'est-à-dire que la plaque d'arrondissage coupant à droite devient la plaque d'arrondissage coupant à gauche et inversement.