Procédé pour le taillage des dentures droites et hélicoïdales et dispositif pour sa mise en aeuvre. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le taillage des dentures droites et hélicoïdales dans les roues cylindriques.
Il existe un certain nombre de machines à tailler les engrenages appliquant le procédé de taille par génération en développante de cercle, et utilisant, comme outil de taillage, une crémaillère comportant des dents taillantes de forme prismatique, les arêtes du prisme étant parallèles aux axes de l'engrenage.
Ce procédé de taille consiste essentielle ment à disposer l'outil taillant sur un or gane support animé d'un mouvement recti ligne déterminé; sur ce support, l'outil se meut suivant une loi des temps d'ailleurs quelconque, perpendiculairement au flan à tailler et son arête tranchante a pour lieu géométrique la surface de sa dent de cré maillère.
En supposant le taillage réalisé, on ob tient un engrenage formé d'une roue taillée engrenant correctement avec la crémaillère décrite ci-dessus; et il est commode de défi nir ledit engrenage par les surfaces primi tives du flan de la roue taillée et de la cré- ni illère taillante qui sont, respectivement, ai un cylindre et un plan.
On démontre que si l'on fait tourner le flan de telle manière, que sa surface primi tive roule sans glisser sur le plan primitif de la crémaillère, la surface décrite par l'ou til de taillage engendre dans le flan une sur face conjuguée, enveloppe de la première, ces deux surfaces réalisant ainsi les condi tions d'engrènement correct.
Cet exposé permet de se rendre compte que dans toute machine à tailler par généra tion, il faut distinguer deux sortes de mou vement <B>10</B> Le mouvement de coupe ou mouve ment de l'outil sur son support, au cours du- quel l'arête tranchante de l'outil décrit la surface de la dent de crémaillère, ce mouve ment s'effectuant à une vitesse tout à fait arbitraire.
2 Le mouvement générateur proprement dit ou mouvement du flan par rapport au support. de l'outil. Ce mouvement résulte gé néralement de deux mouvements composants dépendant cette fois l'un de l'autre, et qui s'effectuent à des vitesses telles que la sur face primitive liée au support de l'outil roule sur la surface primitive. liée au flan.
On peut appeler ce procédé de taille taillage par roulement, car on se rend compte aisément que la primitive de l'outil roulant sur la primitive du flan avec une vitesse linéaire égale à la vitesse circonférentielle dudit flan, la crémaillère accompagne le flan en mouvement et engrène en quelque sorte avec la roue taillée au cours du taillage, de façon que chacune des dents taillantes opère le taillage complet d'une dent. taillée déter minée, on obtiendrait. le même résultat en faisant rouler la crémaillère sur un flan en matière plastique, chacune des dents de cré maillère creusant dans ledit flan un créneau qui lui serait conjugué.
Il ressort de ceci que le nombre de dents effectivement taillées est toujours égal au nombre de dents taillantes; pratiquement, le nombre de dents de la denture à tailler est. toujours supérieur à celui des dents de la, crémaillère; il en résulte nécessairement, dans toutes machines à outil-crémaillère, no tamment les machines du genre Sunderland et lllaag par exemple, un mouvement pério dique de retour de la crémaillère à sa posi tion initiale, constituant un certain nombre de temps morts défavorables au rendement. de la machine.
On s'est efforcé de parer à cet inconvé nient en réalisant le taillage continu et pro gressif des dentures permettant de suppri mer ces temps morts, mais on a été conduit à abandonner l'outil-crémaillère, outil recti ligne de réalisation et de fonctionnement simples et pratiques, pour des outils plus complexes tels que fraise, vis,mére ou cou teaux qui présentent certains inconvénients; notamment, ils nécessitent des machines com pliquées et coûteuses.
Le procédé suivant l'invention, qui a pour but de remédier aux divers inconvé nients signalés des procédés de taillage con nus, se caractérise en ce qu'on utilise un ou til crémaillère engendrant la taille en déve loppante < le cercle progressive et continue de la roue au module de l'outil par l'accomplis sement d'un double mouvement:
un mouve ment de coupe alternatif complexe tel que l'une quelconque des dents taillantes engen dre par rapport au plan primitif de la cré maillère théorique, la denture de celle-ci, et un mouvement générateur constitué d'un mouvement de translation choisie arbitraire ment agissant en combinaison avec une rota tion du flan de la roue à tailler continue et de vitesse liée au choix de la translation ci- dessus.
Le mouvement générateur permet d'opé rer le taillage continu et progressif de la to talité de la circonférence du flan sans qu'il soit nécessaire de ramener périodiquement la crémaillère à sa position initiale.
Le procédé suivant l'invention se justi fie par les considérations suivantes:
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Soient: <SEP> C <SEP> le <SEP> cylindre <SEP> primitif <SEP> du <SEP> flan.
<tb> Q <SEP> un <SEP> plan <SEP> repère <SEP> que <SEP> nous <SEP> appel lerons <SEP> fixe.
<tb> P <SEP> le <SEP> plan <SEP> primitif <SEP> de <SEP> la <SEP> cré maillère <SEP> théorique.
<tb> N <SEP> un <SEP> plan <SEP> lié <SEP> à <SEP> P.
<tb> T <SEP> sa <SEP> trace <SEP> sur <SEP> P <SEP> (voir <SEP> fig. <SEP> 1).
C tourne avec une vitesse constante; la crémaillère fictive (P, N) est telle que son primitif P glisse sur Q en roulant sans glis ser sur C à la manière d'une courroie sans qu'il y ait au cours du taillage la moindre interruption dans le mouvement de C, et P. Enfin, l'outil est monté sur un support au quel est lié un plan P' qui glisse sur Q avec une translation uniforme ininterrompue au cours du taillage et de vitesse très petite par rapport à celle de P.
Les réalisations du mouvement de coupe et du mouvement générateur s'effectuent comme expliqué ci-après.: l o Mouvement de coupe (voir fig. \?). On se propose tout d'abord de réaliser des den tures droites.
L'outil-crémaillère est animé sur son support d'un mouvement de translation al- 9ernatif au cours duquel la trace m d'une arête coupante décrit par rapport à P' un arc de course T', cet arc et sa loi de description sont. tels que lorsque m va de<I>A</I> en<I>B,</I> sa trajectoire par rapport à P soit rectiligne et orthogonale à la vitesse de translation de P sur P', qui sera appelé V.
Dans ces conditions, si 0 est la période du mouvement de m, ce point décrit dans le plan P des traits parallèles, deux traits con sécutifs étant à une distance<I>p = v 0.</I>
L'arc T' est obtenu de la façon suivante: le point<I>m</I> décrit sur un axe x' x un mouve ment alternatif x = f<I>(t),</I> l'axe<I>x' x</I> lui- même est animé dans la direction perpendi culaire oy d'un mouvement alternatif de très petite amplitude et de même période 0. L'angle y de l'axe x' x avec la direction <I>v</I> et le mouvement alternatif de celui-ci sont choisis de façon que lorsque m va de A en P, sa trajectoire T sur P soit rectiligne.
<I>20 Mouvement</I> générateur.
Le bâti-support de l'outil-crémaillère et le support du flan seront d'abord supposés im mobiles l'un par rapport à l'autre, ainsi en est-il par conséquent du plan P' lié au bâti- support; soit a) la vitesse angulaire du flan, R le rayon du primitif de C et n le nombre de dents à tailler.
La vitesse V de P sur P' est telle que V = u R.
Si, par révolution de l'outil, le flan tourne d'un angle égal à
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la vitesse o vérifie:
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en supposant que l'outil enlève un copeau toutes les le dents, Après n révolutions de l'outil, au plus, celui-ci se retrouvera dans les conditions ini tiales et ne travaillera plus à la révolution n -I- 1.
On appliquera alors un mouvement rela tif de translation entre le bâti-support de l'outil et le support de flan, de très petite vitesse v, parallèle à la vitesse de glissement V de P sur P', mais alors, la vitesse relative V de P sur P' devant être conservée, il sera nécessaire de corriger la vitesse angulaire c) du flan et de lui donner une vitesse co' telle que:
R(o'=v+V ou encore R (o0'-co)=v Si la vitesse v a même sens que la. vitesse Y de P sur P', on prendra co' supérieur à co. Une simple modification de l'inclinaison du support de l'outil-crémaillère sur le cha riot permet à la machine de réaliser le taillage des dentures hélicoïdales, sans modi fication aucune des autres éléments de la machine.
En effet, on fait tourner ledit support, déjà incliné de l'angle y sur l'horizontale, d'un angle ,B dans un sens quelconque.
Soit toujours P' leplan lié au chariot, et sur lequel glisse le primitif P de l'engrenage théorique; soit, d'autre part, P, un plan glis sant sur P' avec la vitesse V parallèle à la face active de la crémaillère.
Par rapport à Pl, une arête taillante de l'outil engendre une surface N, .surface d'une dent de crémaillère; or, cette arête engendre la même surface N par rapport au plan P qui glisserait sur P' d'un mouvement de translation uniforme normal à l'axe du plan et de vitesse égale à:
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La vitesse col du flan correspondant à l'immobilité du chariot est donnée par:
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Si, par révolution de l'outil, le flan tourne de l'angle
EMI0004.0000
la vitesse c1 vérifie également:
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En supposant maintenant que le chariot soit animé de son mouvement générateur z,, la. rotation w'1 à donner au flan est telle que la. vitesse de glissement de P sur P' soit tou jours
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c'est-à-dire w1 R d'où: Pt (c,), <I>=</I> (,),) <I>= v.</I>
Enfin, pour tailler les deux roues con juguées d'un engrenage parallèle, il suffira de faire tourner le support d'un même angle f, mais dan:, les deux sens opposés par rap port à l'inclinaison y pour les deux roues.
Ce procédé permet, en outre, sans aucune modification du réglage de la machine, de tailler des roues de plusieurs modules; en ef fet, l'angle d'inclinaison<I>y</I> et la courbe<I>T'</I> tracée par une arête coupante de la cré maillère ne dépendent que de (P O): suppo sons que l'outil enlève un copeau toutes les l, , dents et soit p le pas circonférentiel de la roue à tailler: on devra avoir:<I>k</I> y) <I>=</I> I' H.
Le plus grand module que l'on pourra, alors réaliser est:
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mais l'on pourra également utiliser, sans modification de réglage, des crémaillères de module
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etc. (en prenant k = 2, 3, etc.).
Dans les mêmes conditions, une cré maillère de module Jr réalisera une denture hélicoïdale de module
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L'invention a. également: pour objet un dispositif pour la mise en ouvre du procédé suivant l'invention, caractérisé en ce que l'outil -crémaillère taillant est monté de fa çon orientable sur un coulisseau animé d'un mouvement alternatif d'amplitude réglable, en ce que ledit coulisseau est monté sur un second coulisseau à. glissières orthogonales, et animé lui-même d'un mouvement alter- natif d'amplitude réglable et très petite par rapport.
à celui du coulisseau porte-outil et de même période, en ce que l'ensemble de ces coulisseaux et de la crémaillère est monté sur une tête-support orientable autour de son axe horizontal et sur un bâti support déplaçable et en ce due l'organe porte-crémaillère et le support du flan rotatif sont animés d'un mouvement relatif de translation de vitesse faible, uniforme et choisie arbitrairement.
Le procédé et la machine suivant l'inven tion présentent, les avantages suivants: Le chariot est: animé d'un mouvement uniforme, très lent, sans aucune interruption au cours du taillage; il pourra être prévu très lourd et très stable: de plus, les organes du mouvement de coupe, peuvent avoir une inertie faible, et, par suite, être animés de vitesses assez grandes.
Grâce i ce fait, et à la suppression du temps mort correspondant au retour du cha riot dont il a été question précédemment, on peul; attendre de la machine décrite un dé bit nettement supérieur.
De plus, malgré la. rapidité du taillage, celui-ci s'effectuant régulièrement sur toute la surface du flan, l'échauffement de celui- ci est uniforme.
En outre, comme cela a été montré dans l'exposé du procédé suivant, l'invention, une simple modification de réglage permet le taillage des roues hélicoïdales; d'autre. part, sans toucher au réglage, on peut, au moyen de modules différents, tailler des roues de plusieurs modules.
Enfin, cette machine réalisant le taillage continu et progressif au moyen d'une crémaillère s'avère nettement. plus éco nomique et simple que les machines réalisant actuellement le même taillage mais au moyen d'outils compliqués et coûteux.
Deux formes d'exécution du dispositif suivant l'invention sont décrites ci-après et sont représentées, à titre d'exemple, sur les dessins annexés, dans lesquels: Les fig. 1 et 2 sont des représentations géométriques illustrant le procédé suivant l'invention auxquelles on s'est référé dans l'exposé de ce procédé.
La fig. 3 est une vue en élévation sché matique montrant une première forme d'exé cution du dispositif.
La fig. 4 est une vue de face du disposi tif de la fig. 3, les deux coulisseaux en levés.
La fig. 5 est une élévation vue avant d'une machine munie de la deuxième forme d'exécution du dispositif.
La fig. 6 est une vue en coupe longitudi nale de la fig. 5.
La fig. 7 en est une vue en plan.
La fig. 8 en est une vue en élévation vue arrière.
La fig. 9 est une vue perspective de l'en semble des deux coulisseaux.
Le dispositif schématiquement repré senté sur la fig. 3 comporte un bâti fixe désigné par 1, sur lequel sont montés, d'une part, le plan 2, en rotation continue autour de son axe horizontal 2' porté par un sup port fixe 3 et, d'autre part, le bâti-support 4 monté coulissant verticalement sur des. glis sières verticales schématisées en 41. Ce sup port 4 porte une tête 5 orientable autour de son axe horizontal; sur cette tête 5, qui fait avec l'horizontale l'angle y sont montés les deux coulisseaux 6 et 7 à déplacements. or thogonaux.
Le coulisseau 6 est animé d'un mouvement alternatif d'amplitude réglable et très petite sur ses glissières 20; le coulis- seau 7 est également animé d'un mouvement alternatif d'amplitude réglable et porte la crémaillère 8, fixe sur ce coulisseau en cours de taillage, mais. de position réglable autour d'un axe parallèle à celui de la tête 5, de façon que la face active de l'outil soit ver ticale en taille droite; cette crémaillère 8 travaille dans un sens de son déplacement; en fin de course, son écartement de la roue taillée est réalisé par un moyen habituel.
Le fonctionnement de cette machine est le suivant: L'inclinaison y ayant été choisie d'après le module à réaliser et d'après le nombre de dents sautées entre deux coupes successives, le chariot 4 s'élève très lentement avec la vi tesse v, tandis que les coulisseaux 6 et 7 sont animés de leur mouvement alternatif respec tif de période 0 et que le flan 2 tourne avec une vitesse co' liée au choix de v. Quand le chariot 4 s'est suffisamment élevé, le taillage est terminé.
Le mode d'exécution de la machine re présentée sur les fig. 4 à 8 comporte (fig. 4) un bâti 1 sur lequel sont montés, d'une part, le flan 2 en rotation continue -sur son cha riot 3 coulissant sur le bâti 1 avec la vitesse v et, d'autre part, le bâti-support 4 coulis sant perpendiculairement au déplacement du chariot 3;
ce support 4 porte la tête orienta ble 5 sur laquelle sont montés, se déplaçant perpendiculairement l'un à l'autre, 1e cou- lisseau 6 à mouvement alternatif de très fai ble amplitude et le coulisseau 7 porteur de la crémaillère taillante 8.
Le chariot 3 se déplace sur deux glis sières 9, 9 du bâti 1 et son déplacement continu est commandé par la vis. sans fin 10; le flan 2 est monté sur un axe vertical porté par le plateau 11 dont la rotation, guidée par la glissière circulaire 15, est as surée par la vis sans fin 12 agissant sur la roue creuse. L'entraînement des. vis 10 et 12 sera défini plus loin.
Le support 4 est fixé sur le bâti 1 à une position réglable par rapport au chariot 3; il. peut se déplacer sur les glissières 18, 18 perpendiculaires aux glissières. 9 du chariot 3; il est représenté sur les fig. 4 à 8, à sa position extrême à gauche et par conséquent la plus rapprochée du chariot 3. La tête 5 (fig. 6) est portée par le support 4 et est orientable autour de l'arbre 19; elle est fer mée à sa partie arrière par le flasque 5' et est figée sur le support 4 par des boulons 31 circulant, par rotation de 1a tête 5, dans une rainure pratiquée dans la tête 5.
La partie inférieure du flasque 5' et le prolongement intérieur 52 support du palier à roulement 19' de l'arbre 19 sont percés des ouvertures 32 et 33 de forme en arc de cercle pour le passage de l'arbre 30 lorsque le support 4 de la tête 5 recule sur ses glissières 18, 18. La tête 5 porte, à sa partie avant, les deux glissières 20, 201, sur lesquelles coulisse le coulisseau 6 (fia. 6 et 9).
Le coulisseau 6 est actionné par un dis positif comportant le balancier 21, la bielle manivelle 22 et la bielle 34 bloquée à hau teur réglable sur ce coulisseau 6 dans une rainure 45 (fia. 9).
Le balancier 21 est constitué par un cy lindre muni à sa partie inférieure de deux tourillons 35 engagés dans des paliers portés par la pièce fixe 36; l'oscillation de ce cy lindre est commandée par la bielle-manivelle 22, l'arbre 22' (fia. 7 et 9) sur l'extrémité arrière duquel est bloquée la fourche 23 ac- tionnée par la double came 24, mue par l'arbre 19 (fia. 5, 6, 8 et 9); à l'intérieur de ce cylindre se trouve un petit piston 21'= sur lequel est articulée en 37 la bielle 34, celle-ci traversant le cylindre, du balancier 21 par la rainure 46.
On voit ainsi aisément que l'oscillation du cylindre, entraînant le piston 212 et la bielle 34 transmettra au coulisseau 6 (non représenté sur la fia. 5) son mouvement alternatif le long des glis sières 20. En faisant varier la position du piston à l'intérieur du cylindre oscillant 21, on règle l'amplitude de ce mouvement.
Sur le coulisseau 6 est monté le coulis- seau 7 porte-crémaillère coulissant. dans les glissières 38 orthogonales aux glissières 20 et 201 du coulisseau 6. Il est animé d'un mouvement alternatif sensiblement vertical et d'amplitude réglable.
Il est commandé par un doigt réglable 25 dont l'extrémité avant est solidaire du coulisseau 7 avec un certain jeu latéral au mouvement de ce'lui-ci grâce à la rainure 47, et l'extrémité arrière est engagée dans le balancier 26 (fia. 5 et 6) la position de cette extrémité entre les deux branches de ce balancier déterminant l'am plitude du mouvement du coulisseau; ce ba lancier 26 est pouvu d'un prolongement ar rière tronconique 26' auquel un dispositif par bielle 27 et manivelle 27' communique un mouvement rotatif alternatif- la mani velle 27' est actionnée par l'arbre 19.
On comprend ainsi aisément que le mou vement rotatif alternatif du prolongement 261 communique au balancier 26 un mouve ment oscillatoire se transformant pour le coulisseau 7 moyennant un léger jeu latéral du doigt 25, en un mouvement rectiliane al ternatif sensiblement vertical.
Enfin, le coulisseau 7 porte la crémaillère taillante 8 fixe en taillage, mais de position réglable autour d'un axe parallèle à celui de la tête 5, de façon que, malgré l'inclinai son y de la tête 5, sur la verticale, la face active de l'outil soit horizontale. Cette cré maillère 8 ne travaille qu'en descendant; en fin de course un dispositif quelconque connu réalise son écartement de la roue taillée.
Il a été vu que la vitesse angulaire du flan précédemment. déterminée devait être corrigée constamment en fonction du mouve ment de translation v du chariot porte-flan; cette correction se fait à l'aide d'un diffé rentiel schématisé en 39 qui reçoit son mou vement de l'arbre 17, fonctionnant en combi naison avec trois têtes de cheval 16, 40 et 41 convenablement réglées (fia. 7 et 10). La chaîne cinématique schématisée par la fie. 10 montre les trois têtes de cheval ainsi que la commande des vis 10 et 12 à partir de l'arbre moteur 30.
Le rapport des rotations réalisé par la tête de cheval 16 ne dépend que du nombre de dents de la roue à tailler. Quant aux pignons des têtes de cheval 40 et 41, ils sont choisis d'après le module à tailler et d'après l'avance du chariot par tour du plan (ce qui caractérise l'épaisseur du co peau). Ces pignons tournent très lentement et le mouvement leur vient de la vis 12 par l'intermédiaire d'un réducteur 42.
L'entrée de mouvement de la machine se fait par l'arbre 30, commandé par la poulie 43 actionnant l'arbre 19 par les pignons 28 et 29 et l'arbre 17 par pignons 30', renvoi 44 et pignons 17' (fia. 8).
Le réglage de la machine pour tailler un pignon de ii dent, module<B>31</B> (denture droite) comporte les opérations suivantes: 10 Réglage de l'écartement du support 4 sur le bâti. 2 Réglage de la position angulaire de la tête 5 de façon que le coulisseau 7 fasse avec la verticale l'angle Y voulu (qui est de l'ordre de quelques degrés au plus).
30 Réglage de la crémaillère 8 (fig. 9), de façon que le plan de la face active de celle-ci soit horizontal.
40 Réglage de la position du doigt 25 sur le balancier 26 pour déterminer l'ampli tude de la course du coulisseau 7 d'après l'épaisseur de la roue à tailler.
<B>50</B> Réglage de la position des points d'at tache de la bielle 34 d'après l'amplitude calculée pour le mouvement du coulisseau 6.
60 Détermination des jeux de pignons né cessaires pour réaliser les. démultiplications convenables des têtes de cheval 16, 41 et 40.
Le fonctionnement de la machine est alors le suivant: Pendant que la crémaillère 8 est animée d'un mouvement de va-et-vient ininterrompu résultant de la combinaison des mouvements des deux coulisseaux 6 et 7, le plateau porte-flan monté sur le chariot 3 tourne rapidement autour de son axe verti cal, et 1e chariot avance lentement sur les glissières 9. L'outil commence à mordre le flan, une arête coupante ne donnant jamais deux coups consécutifs sur la même dent du flan. II en résulte que les dents sont, à cha que moment du taillage dans un même état d'achèvement. Lorsque le chariot 3 est par venu à l'extrémité de sa course, le taillage est terminé.