Machine à tailler les engrenages La présente invention a pour objet une machine à tailler les engrenages. Elle concerne notamment une machine permettant un procédé de fabrication dans lequel une ébauche est maintenue dans un sup port qui tourne lentement, un outil rotatif engageant le bord de l'ébauche et formant les dents autour de ce bord.
Par engrenage ou roue dentée, on entend ici non seulement les roues dentées dans lesquelles les dents sont parallèles à l'axe de la roue ou font un petit angle avec cet axe, mais aussi celles dont le dit angle est grand et qui sont désignées habituelle ment par l'expression vis sans fin ou filetage . Dans un tel procédé, l'outil tourne beaucoup plus rapidement que l'ébauche et celle-ci tourne ordinai rement de plusieurs tours au cours d'une opération complète. Il est normal de déplacer l'outil vers le bas de la face de l'ébauche à entailler, dans une direction parallèle à l'axe de cette ébauche, au cours de la taille.
Il est normal aussi de commencer la taille avec une coupe grossière, puis, après avoir placé les centres de l'ébauche et de l'outil plus près l'un de l'autre, d'effectuer une coupe de finissage.
Les procédés de ce type comprennent, par exem ple, un fraisage au cours duquel les dents sont tail lées dans une ébauche uniforme à l'aide d'une fraise, et un meulage des dents dans lequel les dents gros sièrement taillées sont meulées avec précision à la forme voulue par une meule. Cette dernière est ordi nairement une vis sans fin à filet simple faite d'une matière céramique dure.
Dans les machines utilisées pour la mise en oeu- vre de ces procédés, on entraîne généralement l'ébau che et l'outil par un seul moteur. On interpose ordi nairement des trains d'engrenages au moins entre l'arbre du moteur et l'une des parties entraînées, et parfois entre le moteur et les deux parties entraînées. Ces trains d'engrenages limitent nettement la préci sion des roues que la machine peut tailler.
Les effets combinés des imprécisions dans les engrenages uti- lisés dans la machine et de la flexibilité inhérente à tous trains d'engrenages un peu longs conduisent à une relation non satisfaisante entre les mouvements de l'outil et de l'ébauche.
On a donc cherché à éliminer certaines des im précisions que présentent les machines à tailler les engrenages en raison des trains d'engrenages qu'elles contiennent, en substituant à ces trains des dispositifs de commande électriques du mouvement. Comme ces dispositifs électriques ne peuvent que commander un mouvement et non fournir la puissance nécessaire à ce mouvement, il faut utiliser des moteurs séparés pour entraîner l'ébauche et l'outil.
Les mouvements de l'ébauche et de l'outil sont agencés de manière à produire des signaux électriques indiquant la rotation des deux parties, ces signaux sont comparés et un signal d'erreur est produit et agit sur l'un des moteurs de manière à maintenir les deux séries de signaux initiales en phase l'une avec l'autre.
Pour qu'une telle machine soit capable de fabri quer des engrenages de différents nombres de dents, il est nécessaire que la relation entre les vitesses de rotation de l'ébauche et de l'outil soit variable. Dans les machines connues, cela peut se faire en modifiant la liaison par train d'engrenages entre le moteur uni que et l'ébauche ou l'outil.
Dans la machine envisa gée maintenant, ne comprenant pas de trains d7en- grenages, on peut envoyer les signaux électriques représentant l'une de ces vitesses de rotation dans un compteur d'opérations ou boîte de vitesse élec tronique (par exemple celle décrite dans l'article Précision Control of Shaft Speed de W.H.P. Les- lie, Electrical Energy, septembre 1956),
qui traite ces signaux de manière qu'ils correspondent aux signaux indiquant la rotation de l'autre des deux parties.
Certains dispositifs peuvent être incorporés à la machine pour annuler les erreurs connues de certains organes de la machine si ces erreurs peuvent gêner la commande des moteurs réglant les mouvements de l'outil et de l'ébauche. On peut envisager aussi des dispositifs incorporés à la machine pour permettre la taille d'engrenages hélicoïdaux.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine objet de l'in vention.
La fila. 1 en est une vue schématique. La fila. 2 en est une vue en élévation.
La fila. 3 est une vue partielle prise dans la direc tion indiquée par la flèche III de la fila. 2.
La fila. 4 est une vue schématique d'une partie des fila. 2 et 3.
La fila. 5 est une vue schématique d'un dispositif qui peut être incorporé à cette forme d'exécution.
La machine représentée (fila. 1) comprend une ébauche 1 de roue dentée droite grossièrement frai sée, montée sur une table rotative 2 et taillée avec précision à la forme voulue par une meule 3. Cette meule est constituée par une vis sans fin à simple filet d'une matière céramique dure. Les dents de la meule 3 engrènent avec celles de l'ébauche 1. Quand le meulage commence, les axes de l'ébauche et de la meule sont suffisamment espacés pour permettre une taille grossière. Quand cette taille est achevée, les axes sont rapprochés l'un de l'autre pour une taille de finition.
La meule 3 est entraînée par un moteur 4 à cage d'écureuil tournant à une vitesse constante, et la ta ble 2 par un moteur hydraulique 5. Des volants 6 évitent que les fluctuations à haute fréquence des vi tesses des moteurs 4 et 5 soient transmises à la meule 3 et à la table 2.
Un réseau optique radial 7 est fixé à l'arbre du moteur 4 et la rotation de ce réseau est détectée par une tête sensible 8 à cellule photoélectrique. Un autre réseau radial 9 est monté sur la table 2, sa rota tion étant détectée par une tête sensible 10 à cellule photoélectrique. Un signal électrique alternatif est produit par le passage du réseau 9 devant la tête 10 et converti en impulsions qui sont envoyées dans un comparateur de phase 11.
De même, un signal élec trique produit par la tête 8 est également converti en impulsions et envoyé dans le comparateur 11 après avoir passé dans une boîte de vitesse électronique ou compteur d'opérations 12 qui multiplie ou divise les impulsions qu'il reçoit de manière que les deux si gnaux d'entrée du comparateur <B>11</B> soient nominale ment les mêmes. La boîte de vitesse 12 est agencée préalablement pour déterminer le nombre de dents à tailler dans l'ébauche 1. Si les deux signaux d'entrée du comparateur 11 sont décalés l'un avec l'autre, un signal d'erreur 13 est produit par le comparateur 11.
Le signal 13 passe dans un amplificateur 14 et at teint un servo-soupape 14a qui commande l'alimen- tation en fluide du moteur hydraulique 5. Un enre gistreur 15 donne une indication de la fréquence d'apparition du signal d'erreur 13.
Théoriquement, il serait avantageux que la table 2 soit entraînée directement par le moteur 5, mais en pratique on a trouvé préférable de l'entraîner par l'intermédiaire d'une vis sans fin 16 en engrènement avec une roue dentée 17 taillée dans le bord de la table 2. Il existe inévitablement des irrégularités dans l'engagement de la vis 16 et de la roue 17, et si ces irrégularités n'étaient pas corrigées, les mouvements de la table 2 ne suivraient pas exactement ceux du moteur 5.
Les erreurs dans l'engagement de la vis sans fin et de sa roue sont d'abord décelées en utili sant la vis sans fin 16 pour faire tourner la table 2 dans des conditions contrôlées, ce qui permet d'établir une came annulaire 18 dont les crêtes et les creux représentent les erreurs d'engagement, La came est montée sur la face de la table 2. Le moteur 5 com prend un arbre 21 et la vis sans fin 16 est clavetée sur cet arbre, de sorte que la vis sans fin et l'arbre peuvent se déplacer axialement mais non tourner l'un par rapport à l'autre. Un tampon de pression 22 pousse la vis 16 vers un écrou 19 fileté intérieure ment et soudé au bâti 19a de la machine.
Une douille 20 filetée extérieurement est montée à glissement sur l'arbre 21 une extrémité de cette douille porte contre la vis sans fin 16, l'autre étant vissée dans l'écrou 19. Une extrémité d'un bras 23 est montée sur la douille 20 et un plongeur 24 sur l'autre extrémité de ce bras est sollicité de manière à venir en contact avec la came 18.
Le bras 23 prend donc un léger mouvement de va-et-vient quand la table 2 tourne et les ondulations de la came 18 sont transformées en mouvements rotatifs de la douille 20 relativement à l'écrou 19, puis en légers mouvements axiaux de la vis sans fin 16, et enfin en légers mouvements rota tifs de la table 2 s'ajoutant aux mouvements de ro tation principaux produits par le moteur 5.
Si la machine décrite jusqu'ici doit tailler des rai nures de vis sans fin dans l'ébauche 1, il peut ne pas être nécessaire de donner à la meule 3 un mouvement parallèle à l'axe de la table 2 pendant le meulage. Cependant, si les rainures séparant les dents de l'ébau che à meuler doivent présenter une profondeur uni forme et une base plane, comme c'est le cas des roues dentées droites et hélicoïdales ordinaires, il devient nécessaire que la meule se déplace vers le bas de la paroi de l'ébauche dans une direction parallèle à l'axe de l'ébauche au cours du meulage.
Pendant le meulage de toute roue dentée en utilisant comme meule une vis sans fin à simple filet, une révolution de la meule doit être accompagnée d'un mouvement angulaire tel de l'ébauche que la meule vienne en contact de meulage avec la dent de l'ébauche adja cente à celle qui a été précédemment meulée. Quand on meule une roue droite, la vitesse avec laquelle la meule se déplace par rapport à l'ébauche est théori quement sans importance. Il est seulement nécessaire que, pour chaque révolution de l'ébauche, la meule fasse autant de révolutions que la roue doit compor ter de dents.
Quand on meule une roue hélicoïdale cependant, la vitesse à laquelle la meule se déplace par rapport à l'ébauche est importante, et la relation susdite entre les vitesses angulaires de l'ébauche et de la meule n'est plus appropriée. Si les deux vites ses étaient maintenues dans cette relation, et si la meule commençait à se déplacer par rapport à l'ébau che, l'ébauche et la meule s'engrèneraient correcte ment à la partie supérieure de l'ébauche, mais l'effet combiné du mouvement de la meule vers le bas et de l'inclinaison latérale des dents entraînerait immédia tement le désengrènement et la meule mordrait sim plement à travers les dents de l'ébauche.
L'axe de la meule doit être perpendiculaire aux crêtes des dents de la roue à meuler, que cette roue soit héli coïdale ou droite. Pour une roue hélicoïdale, il faut que la relation indiquée, appropriée pour une roue droite, soit modifiée par une composante qui tient compte de l'angle de l'hélice de la roue. Il est très utile qu'une machine à tailler les engrenages puisse facilement s'adapter à la taille des roues hélicoïdales et les moyens d'y parvenir vont être décrits en réfé rence aux fig. 2 à 5.
La meule 3 (fig. 2) est montée sur une console 25 logée dans une coulisse verticale 26. La coulisse 26 est montée elle-même pour glisser horizontalement le long d'une voie 26a, de sorte que la position de la meule 3 peut être modifiée pour s'adapter à des ébauches de différents diamètres. Les parois d'une rainure en V 27 taillée dans la base de la console 25 s'appuient sur un galet 28 monté pour tourner dans un bloc 29. Des galets 30 montés dans le bloc 29 peuvent se déplacer le long d'une rainure 31a taillée dans la surface inclinée 31 d'un coin 32 monté de manière à pouvoir glisser horizontalement.
Quelles que soient les positions du bloc 29 et du coin 32 quand ils glissent l'un par rapport à l'autre, l'axe du galet 28 reste horizontal.
Des moyens d'entraînement 33 permettent de dé placer le coin horizontalement, dans un sens ou dans l'autre, à une vitesse uniforme. Quand le coin 32 est à une extrémité de sa course, la meule 3 est disposée au-dessus de l'ébauche 1 et sans contact avec celle-ci. Quand le coin est à l'autre extrémité de sa course, la meule 3 est au-dessous de l'ébauche 1 et à nou veau sans contact avec celle-ci.
Dans le but de modifier la relation entre les vitesses angulaires de la table et de l'ébauche d'une quantité appropriée à l'angle de l'hélice d'une roue hélicoïdale particulière à tailler, la tête sensible 10 est montée de manière à pouvoir tourner coaxiale ment avec le réseau 9 sur un tambour 34. Une bande d'acier 35 souple mais inextensible est maintenue tendue par un ressort 36 et passe autour de la paroi du tambour 34, la bande étant fixée à un chariot 37 monté de manière à pouvoir se déplacer entre des pièces 38. Une cheville 39 fait saillie du chariot 37 et glisse dans une fente 40 taillée dans une barre 41 montée par un pivot 42 sur une languette 43 faisant saillie à partir du coin 32.
Il est évident qu'un mou vement donné du coin 32 le long d'une voie 44 im partit un mouvement correspondant au chariot 37 et par conséquent à la tête sensible 10, la grandeur de ce mouvement dépendant de la position donnée à la barre 41 relativement à la languette 43. La mise en place appropriée de la barre 41 sur la languette 43 pour divers angles d'hélices peut être facilement déterminée une fois établies les dimensions de la machine.
Elle peut être même déterminée de manière que si la barre est placée selon un certain angle par rapport à la voie 44, la machine soit entraînée à tail ler une roue hélicoïdale du même angle d'hélice.
Il s'agit là de cas dans lesquels il est important que l'une des deux roues hélicoïdales en engrènement présente un certain angle d'hélice à droite tandis que l'autre présente exactement le même angle à gauche. La fig. 5 montre comment la machine représentée aux fig. 2 à 4 peut s'adapter d'abord au meulage d'une des roues d'une telle paire et ensuite au meulage de l'autre roue. La bande d'acier 35 est continue, elle passe comme précédemment autour du tambour 34, mais aussi autour de deux poulies 45. Elle est maintenue tendue comme précédemment par le res sort 36.
Les brins de la bande 46 quittant chaque côté du tambour 34 sont parallèles l'un à l'autre et un chariot 47 similaire au chariot 37 est fixé à cha cun de ces brins. Pour que la machine taille d'abord l'une des roues d'une paire puis l'autre, la barre 41 s'engage premièrement avec l'un des chariots 47 puis avec l'autre.
Pour inspecter l'engagement de la meule 3 et de l'ébauche 1, une lumière provenant d'une source 48 est dirigée sur la région de rencontre de ces deux éléments. Le commutateur de la source de lumière est actionné par une simple came 49 montée sur l'arbre du moteur 4. Il s'ensuit que la lumière jaillit une fois pour chaque révolution de la meule 3. Pour chaque révolution de cette meule, l'ébauche devrait tourner de manière à déplacer chaque dent partiel lement meulée dans la position occupée précédem ment par la dent placée en avant. Supposons que l'ébauche et la meule se déplacent à la vitesse relative correcte.
On voit que le jaillissement de la lumière de la source 48 donne naissance à un effet strobo- scopique au cours duquel l'ébauche et la meule ap paraissent immobiles. Par conséquent, quand il est nécessaire d'aligner la meule et une ébauche fraisée au départ de l'opération de meulage, ou de remettre en marche une opération de meulage qui a été arrêtée avant son achèvement, on suit le procédé suivant. Premièrement, on remet en marche les moteurs 4 et 5 et on les fait tourner de manière qu'ils présentent une vitesse relative correcte. Secondement, on relie la source de lumière 48 à son alimentation de ma nière que la lumière jaillisse une fois pour chaque tour de la meule.
Vus à cette lumière, les crêtes de la meule et les creux de l'ébauche apparaîtront pres que certainement non alignés. Le réglage nécessaire peut être fait manuellement par des commandes non représentées, et une fois ce réglage terminé l'ébauche et la meule peuvent être engagées à nouveau.
Sur le dessin, on n'a représenté qu'une tête sensi ble 10 coopérant avec le réseau radial qui enregistre le mouvement de rotation de l'ébauche. En fait, il est avantageux d'utiliser deux têtes sensibles aux ex trémités opposées d'un diamètre du réseau. Le signal résultant obtenu à partir de ces deux têtes peut être la moyenne de leur lecture et peut éviter des impré cisions dues, par exemple, au montage excentrique ou à une distorsion du réseau.
Dans la machine décrite pour la taille d'engrena ges hélicoïdaux, la meule est agencée pour se dépla cer par rapport à l'ébauche à vitesse constante et des moyens sont utilisés pour accorder la vitesse de rota tion de l'ébauche à l'angle de l'hélice. Il est évidem ment possible de modifier la machine de manière sà. maintenir constante la vitesse rotationnelle de l'ébauche et à régler la vitesse de déplacement de (l'ébauche selon l'engrenage à tailler.