Machine pour tailler et mesurer le profil de dents d'engrenage d'une roue conique Dans le brevet suisse No 297511 est décrite une machine travaillant selon le principe dit du roulement générateur , pour la taille de dents à profil à développante sphérique. Cette machine peut toutefois être adaptée à la taille de dents à profil octoïde; elle ne présente qu'un seul outil.
L'objet de la présente invention est une machine pour tailler et mesurer le profil de dents d'engrenage d'une roue conique, dans laquelle l'ébauche est déplacée, par rapport à l'outil, selon un mouvement de roulement réalisé par un mécanisme équivalent au roulement d'un cône, représentant l'ébauche, sur un plan géné rateur contenant la ligne génératrice du profil d'une face de dent, ce mouvement de roulement étant composé de deux composantes, l'une représentant l'oscillation de l'axe de l'ébauche autour d'un axe normal au plan générateur, et l'autre, la rotation de l'ébauche autour de son propre axe.
La machine objet de l'invention est caracté risée en ce que ledit mécanisme de roulement comprend deux coulisseaux rectilignes animés chacun d'un mouvement proportionnel à la première, respectivement à la seconde compo sante du mouvement de roulement de l'ébauche, et couplés ensemble de manière que le rapport de leur mouvement de coulissement soit fonction de l'angle au sommet du cône représentant l'ébauche, deux outils venant alternativement en position de travail et montés sur des longerons susceptibles de basculer autour d'axes parallèles contenus dans le plan générateur, permettant d'ajuster ainsi l'angle libre, caractérisé de plus en ce que le coulisseau dont le mouvement est proportionnel à l'oscillation de l'axe de l'ébau che,
est animé d'un mouvement supplémentaire proportionnel au déplacement nécessaire dudit axe pour présenter un flanc opposé d'une dent, l'un des outils étant alors remplacé par l'autre en position de travail.
La fig. 1 est une représentation schématique de la machine, vue latéralement, la fig. 2 est une vue en plan correspondant à la fig. 1, la fig. 3 est une vue en perspective de la machine, la fig. 4 est une vue, à une plus grande échelle, des outils, la fig. 5 est une vue dans la direction de la flèche V de la fig. 3, partiellement en coupe et partiellement brisée, la fig. 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la fig. 5, la fig. 7 est une vue dans la direction de la flèche VII à la fig. 5, la fig.
8 est une vue en perspective, de face, du porte-outil, les outils et un des longerons étant enlevés, la fig. 9 est une vue en perspective montrant une variante de la disposition des outils.
Aux fig. 1 et 2, l'ébauche 1 a un mouvement par rapport à l'outil 2 - ici une meule correspondant au mouvement d'un cône, dit cône générateur du profil, sur un plan généra teur 3, normal à celui de la fig. 1. Pour un profil dit octoïde le cône générateur est le cône primitif et pour un profil à développante sphé rique, le cône de base. L'axe 4 de l'ébauche 1 perce le plan 3 au sommet O du cône généra teur.
Le mouvement rotatif est tel que la courbe de contact entre l'outil 2 et le flanc de la dent (qui représente la génératrice du profil) est très près du plan 3 pour un profil octoïde; elle est dans le plan pour un profil à développante sphérique, cela, bien entendu, lorsque la face de la dent est taillée. Dans le cas du profil octoïde, cette génératrice oscille autour d'une position moyenne se trouvant dans le plan 3, le plan de l'outil 2 faisant avec le plan générateur 3 un angle égal au complément de l'angle libre de la dent.
Dans le cas d'une denture à dévelop- pante sphérique, le plan de l'outil 2 est normal au plan générateur 3.
Le mouvement de l'ébauche 1 se décompose en deux composantes: une rotation autour de son propre axe 4, et un mouvement angulaire de cet axe autour de l'axe vertical OV passant par le sommet O du cône. Chaque composante découle du coulissement d'un de deux coulis- seaux rectilignes, 5 resp. 6, reliés mécanique ment et dont chacun est guidé dans des glissières disposées sur un bâti oscillant 105.
(Ces éléments étant décrits plus bas.) Le bâti de la machine porte les paliers pour le porte-outil; le bâti oscillant 105 et le dispositif de transmission 7 se meuvent autour de l'axe OV, sous l'effet du mouvement coulissant du coulisseau 5, lorsque sa coulisse se déplace sans glissement, le long de la périphérie d'un tambour de base 8 relié au bâti de la machine. Ce tambour 8 représente le plan générateur dans le mécanisme de roule ment générateur. Les éléments 1 à 8 sont les équivalents mécaniques des éléments<B>11</B> à 20 du brevet ci-dessus mentionné.
Si le plan générateur est le plan primitif d'un engrenage octoïde, engagé avec l'ébauche 1, le rapport de trans mission du dispositif 7 sera modifié en fonction de la variation de l'angle de l'axe 4 et du plan 3, cet angle étant originairement prévu pour un profil à développante sphérique. Le plan de l'outil 2 sera également incliné sur le plan générateur d'un angle correspondant au com plément de l'angle libre de la denture.
Le tambour de base 8 est monté sur le bâti de la machine de façon à pouvoir être déplacé en rotation limitée autour de son propre axe. Ce mouvement de déplacement est commandé par un secteur 11 qui est accouplé, par une transmission dentée ou par des bandes tendues dirigées en sens inverses de manière connue, avec un coulisseau 12 monté dans des guides soli daires du bâti de la machine (non représentés) actionnant le tambour de base 8 et recevant un mouvement de va-et-vient rectiligne.
Le mouve ment de va-et-vient du coulisseau 12 est coin mandé de son côté par le contact d'un des deux galets 13, 14, montés sur le coulisseau, avec un des bords inclinés de commande de deux blocs à inclinaison variable 15, 16 montés sur un coulisseau 17 de commande de l'avancement recevant un mouvement de va-et-vient perpen diculaire au coulisseau 12.
Les blocs à inclinai son variable 15, 16 sont réglés dans une position faisant un angle aigu avec l'axe du mouvement de va-et-vient du coulisseau 17 et peuvent être soit fixes soit ajustables. Une extrémité du cou- lisseau 17 se termine par un biseau 18 dont la surface extérieure 18a inclinée est en contact avec une face inclinée correspondante 19a d'un bloc 19 réglant l'épaisseur des dents. Ce bloc 19 peut recevoir un mouvement dans le sens de sa longueur par rapport au biseau 18 du coulis- seau 17 de commande de l'avancement et peut être fixé sur elle d'une manière réglable dans une position quelconque.
Les surfaces inclinées en sens inverses constituent un moyen de régler la longueur du coulisseau 17 par rapport au reste du mécanisme, et par conséquence d'imprimer un mouvement de rotation élémentaire d'ampli tude fixe au tambour de base 8 ; ces surfaces règlent donc effectivement l'épaisseur des dents de la roue finie.
Un galet 20 est en contact avec la surface opposée du bloc 19 de réglage de l'épaisseur des dents et son tourillon 21 peut aller et venir dans la même direction que le coulisseau 17 de com mande de l'avancement, mais il n'est pas mobile dans le sens latéral. Le tourillon 21 est solidaire d'un levier 22 à deux bras 23, 24 de longueur inégale.
Chaque bras 23, 24 du levier 22 porte un galet, le galet 25 de l'extrémité du bras le plus court 23 du levier étant en contact avec une came d'avancement 27. Le galet de contre- came 26 de l'extrémité du bras le plus long 24 du levier est en contact avec une came 28 de détalonnage de la tête ou de la base des dents.
Le mécanisme décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: Si on suppose que la came 28 de détalonnage de la tête et de la base des dents reste fixe, le mouvement de rotation de la came d'avance ment 27 éloigne le levier 22 de l'arbre à cames et ce levier fonctionne comme s'il oscillait autour du galet de contre-came 26 en contact avec la surface de la came 28. Par suite le galet reçoit un mouvement dans la direction le rap prochant du coulisseau 17.
Ce coulisseau reçoit donc un mouvement de déplacement de même amplitude, de sorte que le bloc à inclinaison variable 15 provoque le mouvement du coulis- seau de commande 12 du tambour de base sur une distance dont le rapport avec la longueur du trajet du coulisseau 17 est égal au sinus de l'angle de réglage du bloc à inclinaison variable 15. Le tambour de base 8 du mécanisme de roulement générateur reçoit donc un mouve ment angulaire de faible amplitude qui se super pose, par le coulisseau 5, au mouvement angu laire global, c'est-à-dire de déplacement latéral de l'axe 4 de l'ébauche de la roue 1 (fig. 1). Celui-ci reçoit donc un mouvement de plus grande amplitude qui a pour but de faire avancer le flanc de la dent engendré vers l'outil 2.
On voit donc qu'en accouplant par une transmission appropriée non représentée dans la fig. 1, la came d'avancement 27 avec la com- mande du mécanisme de roulement générateur (fig. 1), on peut imprimer un mouvement d'avan cement d'amplitude déterminée à l'ébauche 1 de la roue pendant son mouvement de roulement générateur. La came d'avancement 27 peut être disposée de façon à tourner d'un mouve ment continu pendant la taille d'un flanc de dent quelconque ou recevoir des mouvements de rotation élémentaires à une ou aux deux extrémités du mouvement de va-et-vient de l'outil 2 le long de la dent 9.
De la même manière, la came 28 provoque aussi des mouvements de rotation élémentaires du tambour de base 8. Mais cette came ne tourne que pendant une portion de chaque mouvement de roulement générateur de l'ébauche 1 et sert à ajouter une composante supplémentaire de mouvement d'avancement à celle qui provient de la came d'avancement 27, pendant la taille de la tête ou de la base, ou de ces deux parties du flanc de la dent.
Lorsqu'on règle le mécanisme décrit pour tailler le flanc opposé d'une dent 9, la came 27 et la came 28 doivent être ajustées à nouveau. Pour que l'avancement de l'ébauche commence pour le nouveau flanc au même point du profil que pour l'autre flanc - par exemple au sommet de la dent - la came 27 doit pouvoir rester immobile pour un tour du mécanisme de roulement. Avant que l'outil soit avancé il faut ramener la came d'avancement à sa position initiale. De plus la came 28 doit être ajustée par rapport au mouvement de roulement et doit aussi pouvoir rester immobile pour un tour. Il est donc nécessaire d'ajuster la commande des cames, pour satisfaire à ces conditions.
La seconde condition, l'ajustement de la came 28 au mouvement de roulement requiert que le mécanisme fasse plusieurs tours à vide, avant que l'outil entame l'ébauche.
La position neutre du tambour de base 8 est déterminée pour une position de réglage donnée quelconque du bloc à l'inclinaison variable 15 ou 16 par la position neutre du coulisseau 17, lorsque les cames 27 et 28 occu pent leur position neutre. Cette position neutre est déterminée par les positions relatives du biseau 18 et du bloc 19. Des dispositifs per- mettent d'étalonner ces composantes en fonc tion de l'épaisseur des dents.
Pour former des dents à courbure longitu dinale (fig. 4), le coulisseau 17 de commande de l'avancement est monté dans des guides non représentés mobiles eux-mêmes dans une direc tion parallèle au coulisseau 12 actionnant le tambour de base. Le mouvement latéral du coulisseau 17 peut s'effectuer sans gêner son fonctionnement normal commandant les mou vements d'avancement des dents ou d'avance ment de détalonnage de la tête ou de la base des dents, au moyen du galet 20, la surface postérieure du bloc incliné 19 passant devant le galet 20 lorsque le coulisseau se déplace laté ralement.
Suivant la fig. 1, les guides du coulis- seau 17 sont formés ou disposés sur un coulis- seau 29 de courbure des dents, dont la position est réglée par une came 30. Cette came est accouplée à un arbre commun avec une came 31 de-déplacement de l'outil et les deux cames sont commandées par le mécanisme de roulement générateur de façon à provoquer un mouvement supplémentaire du coulisseau 12 de commande du tambour de base, au moment de la taille des extrémités du flanc de la dent.
Un galet 32 est en contact avec la came 31 et est goupillé sur une manivelle 33 dont l'autre extrémité est clavetée sur l'arbre 34 d'un tambour 35. Ce tambour est accouplé par des bandes flexibles tendues 36 dirigées en sens inverse avec un coulisseau 37 qui porte l'outil 2 et son mécanisme de commande. Le coulisseau 37 va et vient sur une glissière fixe 38 dans une direction perpen diculaire à la droite 3'-3', fig. 2. Cette droite représente la direction normale du mouvement de va-et-vient de l'outil 2 le long de la dent 9.
Le coulisseau 12 du mécanisme décrit ci-dessus est supposé dans la position de la fig. 1, dans laquelle le galet 13 est en contact de fonctionnement avec le bloc à inclinaison variable 15. Le mouvement d'avancement transmis par ce dispositif à la pièce 1 ne con cerne donc qu'un flanc de la dent 9 (fig. 2, 3 et 4).
Si l'on désire tailler l'autre flanc de la dent 9, il y a lieu de faire avancer l'ébauche 1 par rapport à l'outil 2 de l'épaisseur d'une dent au moins, car il ne conviendrait normalement pas de remplacer l'outil par un autre qui serait mobile suivant le même trajet mais dont l'arête de coupe serait dirigée dans l'autre sens et l'amplitude du mouvement d'avancement devrait alors être d'environ la moitié du pas de la dent pour que le second outil puisse venir en contact avec l'autre flanc de la dent. Ce mouvement d'avancement est équivalent à un mouvement angulaire de déplacement de l'axe 4 et peut être imprimé par le mécanisme décrit ci-dessous.
Ce mécanisme comporte un dispositif au moyen duquel s'effectue le mouvement d'avan cement nécessaire, provoquant le mouvement de l'amplitude qui convient du coulisseau 12 de commande du tambour de base, éloignant ainsi le galet 13 du bloc à inclinaison variable 15 du coulisseau 17 de commande de l'avancement avec lequel il coopère et amenant le second galet 14 en contact avec son bloc à inclinaison variable correspondant 16. On voit que dans ces conditions un mouvement d'avancement exacte ment semblable se superpose au mouvement de roulement générateur normal par l'intermé diaire du coulisseau 17 de commande de l'avan cement, comme lorsque le galet 13 fonctionnait, mais que seule la position de l'ébauche 1 a changé de façon à amener l'autre flanc de la dent 9 en face de son outil.
Ce mécanisme permet donc d'éviter d'avoir à remonter l'ébauche 1 dans le porte-pièce entre les opérations de taille successives des faces opposées d'une dent 9.
La machine représentée aux fig. 3-7 pré sente deux outils 2 et 2' pour usiner les deux flancs de la dent. Les outils 2 et 2' usinent alternativement l'ébauche et sont disposés de manière qu'en position d'usinage ils suivent chacun la même trajectoire le long de la dent 9. Etant donné que la machine doit pouvoir per mettre l'usinage de dents à profil octoïde et à profil à développante sphérique, les outils 2 et 2' doivent pouvoir être disposés soit dans des plans normaux au plan générateur 3; soit dans des plans obliques sur le plan 3, à des angles égaux et opposés.
Les outils sont dispo sés, aux fig. 4-5, dans la première de ces posi tions, aux fig. 3, 6, 7, dans la seconde. Puisque l'axe 4 de l'ébauche passe par le sommet O du cône, les outils 2, 2' sont ajustables autour de leurs axes respectifs P, Q (fig. 8), situés dans le plan générateur 3. Ces axes peuvent coïncider avec la génératrice du profil lorsque l'un ou l'autre des outils 2, 2' travaille. Lorsque l'on passe d'un flanc à l'autre, les outils 2 et 2' sont déplacés latéralement en bloc avec le porte-outil d'une distance<I>d.</I> Cette distance<I>d</I> n'est pas en soi prédéterminée, et ne dépend que de l'agen cement des outils.
Pour tailler des engrenages hyperboliques, lesquels présentent des dents tangentes à un cercle centré au point O, les outils 2, 2' doivent être déplacés d'une distance égale au rayon dudit cercle. Etant donné que les deux outils sont déplacés dans la même direction, ce dépla cement peut se faire en déplaçant le porte-outil entier. Une vis 52 commande le déplacement (voir description des fig. 5, 7).
Le mécanisme pour interchanger les outils 2, 2', c'est-à-dire pour les amener alternative ment en position d'usinage, est combiné au mécanisme interchangeant les galets 13, 14. Les outils 2, 2' (fig. 3, 7) sont commandés par un mécanisme servomoteur hydraulique. Ainsi seul l'outil désiré pour usiner un flanc déter miné est en position de travail. Les outils 2, 2' sont logés dans des paliers 39, 39' (fig. 4) portés par des traverses 40, 40', déplaçables longitudi nalement par rapport à la dent 9 à tailler, sur des glissières horizontales 41, 41' disposées sur les coulisseaux 42, 42'. Le déplacement des outils est commandé par des moteurs 56, 56' (fig. 5) montés sur les glissières 41, 41' et couplés aux traverses 40, 40' au moyen de crémaillères (non représentées).
Les coulisseaux 42, 42' sont conduits sur des glissières 43, 43' formées sur des blocs 44, 44' d'ajustement. Ces blocs 44, 44' coulissent dans des glissières 45, 45' arquées en queue d'aronde, agencées dans la paroi latérale des longerons 46, 46'.
Les coulisseaux 42, 42' sont animés d'un mouvement de va-et-vient par des servomoteurs hydrauliques 47, 47', actionnés à partir d'un distributeur 48 d'un groupe-moteur bicylindre 49 (fig. 5, 7). Le tout est commandé par le coulis- seau 12; lorsque ce dernier se déplace de sorte que l'un des galets, par exemple 13, n'est plus en contact avec son bloc incliné 15, alors que l'autre, 14, est en contact avec le bloc 16, 1e piston du groupe 49 fait une course, et chasse de l'huile dans le distributeur 48 d'où elle actionne les servomoteurs 47, 47'. Ces derniers sont ainsi commandés de manière à amener l'outil correspondant en position de travail.
Les longerons 46, 46' sont montés sur des tourillons 54, 54' (fig. 4, 5, 8), permettant un ajustage autour des axes P, Q situés dans le plan 3. Les tourillons 54, 54' sont logés dans des paliers doubles 55, 55' (fig. 8) du porte-outil 50 qui, avec la glissière 51 forme le coulisseau 37 (fig. 1).
Le porte-outil 50 a la même largeur que la machine et est ajusté au moyen de la glis sière 51, à laquelle les bandes flexibles 36 sont fixées. La position relative du porte-outil 50 et de la glissière 51 est également ajustable au moyen du filetage 52 (fig. 5, 6) d'un arbre 53 sortant du bâti, et pouvant porter une roue à main ou une manivelle. On peut ainsi déplacer les outils latéralement par rapport au sommet O, par exemple lorsqu'il s'agit d'usiner des engre nages hyperboliques.
Lorsque les outils doivent être interchangés pour usiner le flanc opposé d'une dent 9, l'inversion des outils se fait au moyen de la came 31, laquelle présente deux surfaces de commande de rayons différents, ces rayons étant dans un rapport donné. Elle est graduée par rapport à sa commande, de manière à présenter la surface de commande adéquate. Le galet 32 est également ajustable, et sa position détermine la longueur de la dent.
A la fig. 9 une variante d'exécution du porte-outil 50 et de la glissière 51 est représentée. Cette dernière est entraînée indirectement par la came 31 par l'intermédiaire d'une glissière 51a et un mécanisme de tambours et bandes désigné sommairement par 57. Le déplacement des outils de la distance d est provoqué par le déplacement relatif du porte-outil 50 et de la glissière 51.A cet effet le porte-outil 50 est monté sur un étrier 58, présentant à ses extré mités deux bras 59, 59', portant des presses hydrauliques 60, 60', ayant une tige de piston commune 61, laquelle est fixée entre les cylin dres à une bride 62 de la glissière 51. L'étrier 58 peut occuper deux positions extrêmes le long de la glissière 51.
La bride 62 porte des butées ajustables sur ses faces latérales; à la fig. 9, est représentée la butée 63', la butée 63 étant cachée. La distance entre l'un des bras et la butée correspondante (par exemple entre le bras 59 et la butée 63') est égale à d. Lorsque les outils -2, 2' doivent être interchangés, les presses 60, 60' déplacent l'étrier 58 d'une position extrême à l'autre. Au cours de cette opération, la glissière 51 reste immobile. Aux fig. 3-7, les pièces sont disposées de manière que l'outil 2 soit en position de travail.
Le déplacement des outils est déterminé par une paire de butées 64, 65, ajustables dans une rainure 66 de l'étrier 58. Entre ces butées 64, 65 se trouve une bride 67 solidaire du porte- outil 50. Pour usiner un engrenage hyperbo lique on déplace l'une ou l'autre des butées 64, 65 de manière qu'elle ne soit plus à la même distance du milieu de la rainure 66 que l'autre, la position des butées, lorsqu'elles sont équidis tantes du milieu, correspondant à l'usinage d'engrenages coniques. On déplace ladite butée d'une distance égale au rayon du cercle auquel les dents de l'engrenage hyperbolique à usiner sont tangentes. Le porte-outil 50 est ensuite déplacé au moyen de l'arbre fileté 53 jusqu'à ce que la bride 67 vienne buter sur la butée déplacée.
La machine (fig. 3, 5 à 7) présente un bâti 100, ayant la forme d'un caisson, formé par un socle 101 et des parois latérales rigides 102 qui supportent un pont 103. Une portée supérieure 104, fig. 6, disposée dans la traverse du pont 103 et une portée inférieure non représentée disposée dans le socle se font face et sont situées sur l'axe vertical OV, fig. 1; entre ces parties est disposé un bâti oscillant 105 sur lequel le porte- pièce 106 est monté de manière ajustable sur un chariot 107, fig. 7, mobile sur des glissières en arc de cercle 108 dont le centre coïncide avec le sommet O.
Le coulisseau rectiligne 6 est animé d'un mouvement de va-et-vient dans un carter 68 solidaire du chariot 107. Ce coulisseau est articulé sur un patin 69 (fig. 6), qui peut coulisser dans une rainure 70 d'un bloc 71, lequel est lui-même ajustable le long du coulisseau 5. La glissière du coulisseau 6 dans le carter 68 est perpendiculaire à l'axe 4, de sorte que ce coulisseau se meut toujours le long d'un axe perpendiculaire à cet axe 4.
Le bâti oscillant 105 oscille autour de l'axe OV sous l'action du mécanisme de roulement générateur de façon à transmettre à l'ébauche 1 son mouvement autour de l'axe OV. Ce mouve ment est obtenu en commandant le coulisseau 6, qui de son côté transmet un mouvement de va-et-vient au coulisseau 5.
Pendant le mouvement de va-et-vient du coulisseau 5, sa coulisse roule sur le tambour de base 8, dans un plan horizontal, et fait ainsi osciller le bâti 105 autour de l'axe OV. Le coulisseau 6 est accouplé par une bielle 109, fig. 6, avec une manivelle 110, solidaire d'une roue conique non représentée, montée dans un carter 111 et actionnée par un arbre 112. Cet ar bre 112 est commandé par un engrenage conique 113, logé dans un carter 114 qui est monté sur un élément 115 de prise de mouvement en forme de selle mobile sur une glissière verti cale 116 formée sur un côté du bâti oscillant 105. Un arbre vertical 117, présentant une rainure longitudinale pour une clavette, est monté dans des portées disposées à chaque extrémité de la glissière 116.
Une vis hélicoïdale 118, clavetée à glissement sur l'arbre 117, retenue dans l'élé ment 115, est en prise avec une roue entraînant, d'une manière continue, l'engrenage 113. L'ar bre 117 est actionné par une série d'arbres 119, 120, 121 accouplés par des transmissions à engrenages coniques 122, 123, 124. L'arbre 121 est actionné, par l'intermédiaire d'une trans mission non représentée, par un moteur élec trique 126 qui actionne aussi les cames 27 et 28 d'avancement et de détalonnage des têtes et des bases des dents.
Le mouvement oscillant du bâti 105 autour de l'axe OV est ainsi mécaniquement en relation avec le mouvement d'avancement et le mouve ment de détalonnage des têtes et des bases des dents qui est commandé par les cames agissant sur le mouvement de rotation du tambour 8, ainsi que cela a été décrit. La transmission 123 est disposée de façon à maintenir une vitesse angulaire constante de l'arbre 117 pendant le mouvement d'oscillation du bâti 105.