Procédé de fabrication d'un mobile denté pour engrenage d'angle, mobile denté fabriqué selon le procédé et machine pour la mise en aeuvre du procédé Dans les mouvements d'horlogerie, on rencontre certains engrenages d'angle, notamment entre le pi gnon coulant et le renvoi de minuterie et entre le pignon de remontoir et la roue de couronne. On utilise pour cela des mobiles dentés à denture nor male, à profil de cycloïde ou de développante de cer cle. Toutefois, cette disposition qui présente sur les engrenages à pignons coniques utilisés en mécanique les avantages d'une économie de place et d'une sim plification de la fabrication, ne permet pas de réaliser des engrenages corrects.
Il est difficile d'ajuster la profondeur d'engagement des dentures simultanément dans le sens horizontal et dans le sens vertical du fait des tolérances de fabrication qu'il faut accepter pour les éléments de l'engrenage. Si la profondeur d'engagement est trop faible, les dentures risquent de se dégager fortuitement l'une de l'autre alors que si la profondeur d'engagement est trop grande, les den tures risquent de se bloquer ou de gripper.
Dans les mobiles usuels, les dents sont droites, c'est-à-dire que les flancs des dents sont des portions de surfaces cylindriques non circulaires, dont les génératrices sont parallèles à l'axe du mobile, dans le cas des mobiles à denture radiale, ou perpendicu laires à des plans passant par l'axe dans le cas des mobiles à denture axiale. Lorsqu'on utilise deux mo biles présentant de telles dentures dans un engrenage d'angle, les dents du mobile entraîneur ne viennent en contact avec le mobile entrainé que par une de leurs arêtes.
On utilise en général dans les engrenages d'angle des pignons et des couronnes dentées de forme coni que. Les dents peuvent être droites ou obliques. Dans le premier cas, leurs sommets s'étendent selon des lignes droites contenues dans une surface conique alors que dans le second, les sommets des dents sont des lignes gauches et les flancs des dents sont des surfaces gauches.
L'usinage des pignons et des couronnes coniques s'effectue généralement par fraisage et éventuellement par rectifiage. Chaque dent présente deux surfaces actives continues qui forment les flancs de la dent.
L'utilisation de tels engrenages d'angle en petite mécanique présente un inconvénient du fait de leur encombrement relativement grand. Dans un train comprenant, par exemple, deux premiers axes per pendiculaires et un troisième axe parallèle à l'un des deux premiers, il est nécessaire de monter deux mo biles dentés coaxiaux sur l'axe intermédiaire.
Dans certains engrenages destinés à transmettre de grandes puissances, et dont les mobiles sont à axes parallèles, on utilise des roues et des pignons à denture oblique simple. On sait que, dans ce cas, les mobiles sont soumis à des forces axiales qui tendent à les écarter l'un de l'autre. On dispose alors un pla teau circulaire solidaire de l'un des mobiles, débor dant au-delà de sa denture et s'appuyant sur les ex trémités des dents de l'autre mobile. Pour diminuer le frottement de ce plateau, on chanfreine les extré mités des dents avec lesquelles il est en contact. Pour cela, on forme dans une des faces frontales et dans les flancs de chaque dent deux surfaces qui se rejoi gnent selon une arête incurvée. Cette arête est légè rement gauche puisque les dents sont obliques.
L'uti lisation d'un mobile à la denture hélicoïdale chan- freinée dans un engrenage d'angle est naturellement impossible.
Le but de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication ainsi qu'un mobile denté pour mouvement d'horlogerie et une machine pour la mise en ouvre du procédé qui permettent de réa liser des engrenages d'angle dont un des mobiles pré sente une denture droite, normale, ayant un profil en cycloïde ou en développante de cercle, susceptible d'engrener avec un troisième mobile d'axe parallèle tout en assurant avec le premier mobile de l'engre nage d'angle un engrènement sans choc et sans à-coup.
L'invention a pour objet un procédé de fabrica tion d'un mobile denté pour engrenage d'angle dans un mouvement d'horlogerie, caractérisé en ce qu'on forme tout d'abord des dents droites présentant un profil en cycloïde ou en développante de cercle, puis on taille les deux flancs et au moins. une des faces frontales de chaque dent au moyen d'un outil rotatif de faon à former dans chaque dent deux portions de surface actives convexes se rejoignant selon une arête curviligne située dans un plan contenant l'axe du mobile.
Elle a également pour objet le mobile denté fabri qué selon ce procédé, ainsi qu'une machine pour la mise en ouvre du procédé, caractérisée en ce qu'elle comprend un porte-pièce et deux broches porte-outil destinées à recevoir chacune un outil rotatif et mon tées sur un support commun, et en ce que le porte- pièce et les broches sont mobiles l'un par rapport aux autres dans au moins deux directions de façon à permettre d'amener successivement chacun des outils portés par les broches nu contact avec la pièce à usiner.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du mobile denté selon l'in vention ainsi qu'une forme d'exécution et une va riante d'une machine permettant l'usinage de ce mobile.
La fig. 1 est une vue en élévation de la première forme d'exécution du mobile.
La fig. 2 en est une vue en plan de dessus.
La fig. 3 une vue partielle en plan de dessus illustrant une opération du procédé de fabrication du mobile de la fig. 2.
La fig. 4 une vue analogue à celle de la fig. 3, mais illustrant une autre opération du procédé de fabrication de ce mobile.
La fig. 5 une vue en élévation de la seconde forme d'exécution.
La fig. 6 une vue en plan de dessus de la seconde forme d'exécution.
La fig. 7 une vue schématique et partielle en plan de dessus de la machine permettant l'usinage du mobile de la fig. 1.
La fi-' 8 une autre vue en plan de cette machine représentée dans une autre position de travail.
La fi-. 9 une vue en coupe selon la ligne 9-9 de la fig. 8, dans le sens des flèches a.
La fig. 10 une vue en coupe selon la ligne 10-10 de la fig. 8, dans le sens des flèches b.
La fig. 11 une vue en plan de dessus, également schématique et partielle, d'une variante de la machine de la fig. 7, et la fig. 12 une vue en élévation schématique et partielle de la machine de la fig. 11 montrant un outil en position de travail.
Le mobile pour engrenage d'angle 1 représenté à la fig. 1 est un pignon coulant d'un mouvement d'horlogerie usuel, présentant une denture axiale en prise avec un renvoi de minuterie 2 dont la denture a un profil usuel en cycloïde. Le pignon coulant 1 présente une denture breguet 3 usuelle et des dents axiales 4 dont les flancs sont partagés en deux por tions de surfaces. Pour usiner ces dents, on com mence par tailler dans une ébauche de forme cylin drique présentant un logement cylindrique dans l'une de ses faces extrêmes, des découpures 5 régulière ment réparties autour de l'axe de l'ébauche.
Cette opération est effectuée au moyen d'une fraise circu laire 6 ayant le profil 7 de la découpure à former (fig. 3) dont le diamètre est beaucoup plus grand que celui de l'ébauche et dont l'axe est perpendiculaire à un plan passant par l'axe de l'ébauche et par le cen tre de la découpure.
Les dents 4 sont ensuite usinées à leur forme définitive au cours d'une seconde opération de frai sage au moyen d'une fraise circulaire arquée-con- cave 8 (fig. 4).
L'axe de la fraise 8 s'étend dans une direction parallèle à celle dans laquelle s'étend l'axe de la fraise 6 dans la fi-. 3. Toutefois, il est plus éloigné de l'axe du mobile à usiner, de sorte que le bord de la fraise concave 8 décrit un cercle dont la tangente au point où les arêtes de coupe de la fraise 8 attaquent les dents 4 de l'ébauche 1 forme avec l'axe de cette ébauche un angle a (fig. 4) voisin de 90,) mais infé rieur à cette valeur. Le profil des dents de la fraise 8 étant concave, on voit à la fig. 4 que cette fraise attaque simultanément les flancs opposés de deux dents 4 voisines.
La fraise 8 taille dans les flancs opposés de deux dents voisines des portions de sur faces 9 qui, comme le diamètre de la fraise 8 est beaucoup plus grand que celui de l'ébauche 1, peu vent être décrites comme des portions de surfaces cylindriques non circulaires dont les génératrices sont situées dans des plans parallèles aux faces de la fraise 8 et s'étendent obliquement en direction de l'axe de l'ébauche 1. En taillant ainsi successivement toutes les dents 4, on forme dans les deux flancs de chaque dent des portions de surfaces 9, qui se rejoi gnent au sommet de la dent selon une arête 10 qui est elle-même oblique.
Les portions de surfaces 9 sont convexes et leurs traces sur des plans perpen diculaires à l'axe de l'ébauche 1 convergent dans une direction s'éloignant radialement de cet axe. D'autre part, comme on le voit aux fig. 2 et 4, les traces des portions de surface 9 sur des surfaces cylindriques circulaires coaxiales à l'ébauche 1, telles, par exem ple que la face latérale de l'ébauche convergent dans une direction s'écartant du centre de l'ébauche 1.
Le renvoi de minuterie 2 est en prise avec le pignon coulant 1. Il présente, fig. 2, une denture radiale à cycloïde usuelle. Grâce à la forme particu- lière des dents 4 l'engagement radial et axial du ren voi 2 peut varier dans certaines limites sans risque de coincement ni de dégagement intempestif. Le pi gnon 1 étant le mobile entraîneur de l'engrenage dé crit, chaque dent 4 vient en contact avec une dent du renvoi 2 au point 11. La dent entraînée glisse ensuite sur le flanc convexe de la dent entraîneuse jusqu'à ce que cette dernière atteigne le point de dégagement 11a.
Les frottements et les chocs sont réduits au minimum grâce au fait que les dents correspondan tes du pignon 1 et du renvoi 2 sont en contact selon des portions de surfaces courbes.
Les fi-. 5 et 6 représentent un pignon à denture radiale 12 présentant des dents 13 dont les flancs sont partagés en deux portions de surfaces, de la même façon que les dents 4. Les parties actives 13a des flancs sont des portions de surfaces arquées.
Les dents 13 du pignon 12 sont usinées en deux opérations au moyen des fraises 6 et 8. Au cours de la seconde opération, la fraise 8 taille dans les dents 13 des portions de surface 13a analogue aux portions de surface 9, qui se rejoignent selon les arêtes obliques 14.
Comme les pignons de remontoir usuels, utilisés dans les mouvements d'horlogerie, le pignon 12 pré sente une ouverture centrale circulaire 14 et une den ture breguet 15 destinée à engrener avec la denture breguet 3 du pignon coulant 1.
Pour effectuer l'usinage des mobiles dentés repré sentés aux fig. 1 et 5, on peut utiliser les machines représentées aux fig. 7 à 12. Ces machines compren nent, comme on le voit à la fig. 7, un dispositif porte-pièces 17 qui forme une poupée d'axe hori zontal équipée d'un dispositif d'indexage. L'ébauche 1 est fixée dans la pince de la poupée 17. Devant cette poupée, est disposé un chariot 18 mobile laté ralement sur une glissière. Ce chariot porte deux coulisses 19 et 20 qui se déplacent perpendiculaire ment au chariot 18 et, par conséquent, dans le sens de l'axe de la poupée 17. La coulisse 19 présente (fig. 10) un montant 21 pourvu d'une glissière 22 sur laquelle coulisse un porte-outil 23.
Ce dernier est équipé d'une broche rotative 24 à une extrémité de laquelle est fixée la fraise 6. Une poulie 25 l'entraîne en rotation. Les déplacements du porte-outil 23 sur la glissière 22 permettent d'adapter le diamètre de la fraise 6 à la denture désirée. La coulisse 19 et le chariot 18 amènent la fraise 6 en contact avec l'ébauche 1 dans la position représentée à la fig. 3.
La fraise 8 est portée par une broche 26 pour vue d'une poulie 27 tournant dans un porte-outil 28. Ce dernier coulisse sur une glissière 29 qui est portée par un pivot horizontal (non représenté) solidaire de la coulisse 20 de façon à pouvoir être orientée par rapport à cette coulisse. Ce mouvement de pivote ment permet d'ajuster la position de la fraise 8 en hauteur. Les mouvements de travail de cette fraise sont obtenus simplement par déplacement de la cou lisse 20, de sorte que l'axe de la fraise 8 se déplace horizontalement. La machine représentée à la fig. 11 comprend exactement les mêmes éléments que ceux qui ont été décrits ci-dessus à propos des fig. 7 et 10.
La seule différence réside dans la construction de la poupée 17 qui est constituée de deux parties 17 et 17a entre lesquelles s'étend un arbre amovible 30, portant le pignon 12. Cette variante permet donc l'usinage de mobiles à denture radiale, alors que la machine de la fig. 7 est destinée à l'usinage de mobiles à denture axiale.
Les machines décrites ci-dessus permettent de réaliser facilement, en deux opérations, comme pour les mobiles dentés usuels, l'usinage de mobiles de petites dimensions destinés à être incorporés à des engrenages d'angle.
Les dentures usinées de cette façon permettent de former des engrenages d'angle en associant deux mobiles dont l'un présente une denture usuelle et peut, par conséquent, se trouver simultanément en prise avec un troisième mobile dans un train d7engre- nages. D'autre part, la forme des flancs des dents de ce mobile est telle que l'engrènement avec un mobile à denture usuelle d'axe perpendiculaire se fasse sans choc.
L'assemblage de ces mobiles dans des engrena ges d'angle ne présente aucune difficulté car les tolé rances d'ajustage sont plus grandes et le risque de dégagement fortuit des dentures est complètement évité.
Method of manufacturing a toothed mobile for angle gear, toothed mobile manufactured according to the process and machine for implementing the process In clockwork movements, certain angle gears are encountered, in particular between the sliding pin and the timer and between the winding pinion and the crown wheel. To do this, toothed wheels with normal teeth, cycloid profile or involute ring are used. However, this arrangement, which has the advantages of saving space and simplification of manufacture on bevel pinion gears used in mechanics, does not allow correct gears to be produced.
It is difficult to adjust the depth of engagement of the teeth simultaneously in the horizontal direction and in the vertical direction because of the manufacturing tolerances that must be accepted for the elements of the gear. If the depth of engagement is too low, the teeth may accidentally disengage from each other, while if the depth of engagement is too large, the teeth may jam or seize.
In usual mobiles, the teeth are straight, that is to say that the flanks of the teeth are portions of non-circular cylindrical surfaces, the generatrices of which are parallel to the axis of the mobile, in the case of toothed wheels. radial, or perpendicular to planes passing through the axis in the case of axially toothed wheels. When using two mo biles having such teeth in an angle gear, the teeth of the driving wheel set only come into contact with the driven wheel unit by one of their edges.
In general, conical pinions and crowns are used in the angle gears. Teeth can be straight or oblique. In the first case, their vertices extend along straight lines contained in a conical surface while in the second, the peaks of the teeth are left lines and the flanks of the teeth are left surfaces.
The machining of pinions and bevel rings is generally carried out by milling and possibly by grinding. Each tooth has two continuous active surfaces which form the flanks of the tooth.
The use of such small mechanical angle gears has a drawback because of their relatively large size. In a train comprising, for example, two first perpendicular axes and a third axis parallel to one of the first two, it is necessary to mount two coaxial toothed mo biles on the intermediate axis.
In certain gears intended to transmit great powers, and the moving parts of which are with parallel axes, simple oblique toothed wheels and pinions are used. It is known that, in this case, the moving parts are subjected to axial forces which tend to move them away from one another. We then have a circular plate integral with one of the mobile, protruding beyond its teeth and resting on the ends of the teeth of the other mobile. To reduce the friction of this plate, the ends of the teeth with which it is in contact are chamfered. For this, two surfaces are formed in one of the end faces and in the flanks of each tooth which meet together along a curved edge. This ridge is slightly left since the teeth are oblique.
The use of a mobile with helical teeth chamfered in an angle gear is naturally impossible.
The aim of the present invention is to provide a manufacturing process as well as a toothed wheel set for a clockwork movement and a machine for implementing the method which make it possible to produce angle gears, one of the wheels of which is present. a straight, normal toothing, having a cycloid profile or involute of a circle, capable of meshing with a third mobile of parallel axis while ensuring with the first mobile of the angle gear a meshing without impact and without Suddenly.
The subject of the invention is a process for manufacturing a toothed mobile for angle gear in a clockwork movement, characterized in that first of all straight teeth having a cycloid or involute profile are formed. circle, then we cut both sides and at least. one of the end faces of each tooth by means of a rotating tool so as to form in each tooth two convex active surface portions meeting together along a curvilinear edge situated in a plane containing the axis of the mobile.
It also relates to the toothed mobile manufactured according to this method, as well as a machine for implementing the method, characterized in that it comprises a workpiece holder and two tool-holder spindles each intended to receive a tool. rotary and mounted on a common support, and in that the workpiece holder and the spindles are movable with respect to each other in at least two directions so as to allow each of the tools carried by the bare spindles to be brought successively contact with the workpiece.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the toothed mobile according to the invention as well as one embodiment and a variant of a machine allowing the machining of this mobile.
Fig. 1 is an elevational view of the first embodiment of the mobile.
Fig. 2 is a top plan view.
Fig. 3 a partial top plan view illustrating an operation of the manufacturing process of the mobile of FIG. 2.
Fig. 4 a view similar to that of FIG. 3, but illustrating another operation of the manufacturing process of this mobile.
Fig. 5 an elevational view of the second embodiment.
Fig. 6 is a top plan view of the second embodiment.
Fig. 7 a schematic and partial top plan view of the machine allowing the machining of the mobile of FIG. 1.
Figure 8 is another plan view of this machine shown in a further working position.
The fi-. 9 is a sectional view taken along line 9-9 of FIG. 8, in the direction of the arrows a.
Fig. 10 is a sectional view taken along line 10-10 of FIG. 8, in the direction of the arrows b.
Fig. 11 a top plan view, also schematic and partial, of a variant of the machine of FIG. 7, and fig. 12 a schematic and partial elevational view of the machine of FIG. 11 showing a tool in working position.
The mobile for angle gear 1 shown in FIG. 1 is a sliding pinion of a conventional clockwork movement, having axial toothing in mesh with a timer transmission 2, the toothing of which has a usual cycloid profile. The sliding pinion 1 has standard Breguet teeth 3 and axial teeth 4 whose flanks are divided into two surface portions. To machine these teeth, we start by cutting, in a cylindrical blank having a cylindrical housing in one of its end faces, cutouts 5 regularly distributed around the axis of the blank.
This operation is carried out by means of a circular milling cutter 6 having the profile 7 of the cutout to be formed (fig. 3), the diameter of which is much larger than that of the blank and the axis of which is perpendicular to a plane. passing through the axis of the blank and through the center of the cutout.
The teeth 4 are then machined to their final shape during a second milling operation by means of an arcuate-concave circular milling cutter 8 (fig. 4).
The axis of the cutter 8 extends in a direction parallel to that in which the axis of the cutter 6 extends in the fi. 3. However, it is further from the axis of the mobile to be machined, so that the edge of the concave cutter 8 describes a circle whose tangent at the point where the cutting edges of the cutter 8 attack the teeth 4 of the cutter. 'blank 1 forms with the axis of this blank an angle a (Fig. 4) close to 90,) but less than this value. The profile of the teeth of the cutter 8 being concave, it can be seen in FIG. 4 that this cutter simultaneously attacks the opposite sides of two neighboring teeth 4.
The cutter 8 cuts in the opposite sides of two neighboring teeth portions of the surfaces 9 which, as the diameter of the cutter 8 is much larger than that of the blank 1, can be described as portions of non-cylindrical surfaces. circular lines, the generatrices of which are located in planes parallel to the faces of the cutter 8 and extend obliquely in the direction of the axis of the blank 1. By thus cutting successively all the teeth 4, one forms in the two flanks of each tooth surface portions 9, which meet at the top of the tooth along an edge 10 which is itself oblique.
The surface portions 9 are convex and their traces on planes perpendicular to the axis of the blank 1 converge in a direction away radially from this axis. On the other hand, as seen in Figs. 2 and 4, the traces of the surface portions 9 on circular cylindrical surfaces coaxial with the blank 1, such, for example, that the side face of the blank converge in a direction away from the center of the blank 1 .
The timer transmission 2 is engaged with the sliding pinion 1. It presents, fig. 2, the usual cycloid radial toothing. Thanks to the particular shape of teeth 4, the radial and axial engagement of return 2 can vary within certain limits without risk of jamming or untimely release. The pin 1 being the driving mobile of the described gear, each tooth 4 comes into contact with a tooth of the transmission 2 at point 11. The driven tooth then slides on the convex side of the driving tooth until this last reaches breakout point 11a.
Friction and shocks are reduced to a minimum thanks to the fact that the corresponding teeth of the pinion 1 and of the return 2 are in contact along portions of curved surfaces.
The fi-. 5 and 6 show a radially toothed pinion 12 having teeth 13 the flanks of which are divided into two surface portions, in the same way as the teeth 4. The active parts 13a of the flanks are arcuate surface portions.
The teeth 13 of the pinion 12 are machined in two operations by means of the cutters 6 and 8. During the second operation, the cutter 8 cuts in the teeth 13 surface portions 13a similar to the surface portions 9, which meet according to oblique edges 14.
Like the usual winding pinions used in watch movements, pinion 12 has a circular central opening 14 and a Breguet toothing 15 intended to mesh with the Breguet toothing 3 of sliding pinion 1.
To perform the machining of the toothed wheels shown in figs. 1 and 5, it is possible to use the machines shown in FIGS. 7 to 12. These machines include, as can be seen in FIG. 7, a workpiece carrier device 17 which forms a horizontal axis headstock equipped with an indexing device. The blank 1 is fixed in the clamp of the headstock 17. In front of this headstock, is disposed a carriage 18 movable laterally on a slide. This carriage carries two slides 19 and 20 which move perpendicular to the carriage 18 and, consequently, in the direction of the axis of the headstock 17. The slide 19 has (fig. 10) an upright 21 provided with a slide 22 on which slides a tool holder 23.
The latter is equipped with a rotating spindle 24 at one end of which is fixed the cutter 6. A pulley 25 drives it in rotation. The movements of the tool holder 23 on the slide 22 make it possible to adapt the diameter of the cutter 6 to the desired teeth. The slide 19 and the carriage 18 bring the cutter 6 into contact with the blank 1 in the position shown in FIG. 3.
The cutter 8 is carried by a spindle 26 for view of a pulley 27 rotating in a tool holder 28. The latter slides on a slide 29 which is carried by a horizontal pivot (not shown) integral with the slide 20 so as to be able to be oriented in relation to this slide. This pivoting movement makes it possible to adjust the position of the cutter 8 in height. The working movements of this cutter are obtained simply by moving the smooth neck 20, so that the axis of the cutter 8 moves horizontally. The machine shown in fig. 11 comprises exactly the same elements as those which have been described above with regard to FIGS. 7 and 10.
The only difference lies in the construction of the tailstock 17 which is made up of two parts 17 and 17a between which extends a removable shaft 30, carrying the pinion 12. This variant therefore allows the machining of radial toothed wheels, while the machine of FIG. 7 is intended for machining axially toothed wheels.
The machines described above make it possible to carry out easily, in two operations, as for the usual toothed wheels, the machining of small-sized wheels intended to be incorporated into angle gears.
The teeth machined in this way make it possible to form angle gears by associating two wheels, one of which has a usual toothing and can, consequently, be simultaneously in engagement with a third mobile in a gear train. On the other hand, the shape of the flanks of the teeth of this mobile is such that the engagement with a mobile with usual teeth of perpendicular axis takes place without shock.
The assembly of these mobiles in angle gears presents no difficulty because the adjustment tolerances are greater and the risk of accidental disengagement of the teeth is completely avoided.