Procédé et machine pour le taillage, par génération,
d'éléments d'engrenage coniques et hypoïdes
La présente invention a pour objet un procédé de taillage, par génération, d'éléments d'engrenages coniques, à denture spirale ou hypoide, à l'aide d'un outil tournant dont les surfaces de révolution latérales opposées coupantes représentent les côtés opposés d'une dent d'un élément de génération, ces côtés opposés étant des surfaces de révolution coaxiales, ainsi qu'une machine pour l'exécution de ce procédé.
Suivant l'invention, le procédé de taillage est caractérisé en ce qu'il comprend une avance relative de l'outil vers la pièce à tailler en direction du fond de la rainure de dent en cours de taillage pendant que leurs rotations de génération, respectivement autour de l'axe de l'élément de génération et de l'axe de la pièce à tailler, sont arrêtées près de la position extrême de génération du flanc concave de l'espace entre dents, à l'extrémité externe de ce dernier; des rotations génératrices directes exécutées par l'outil et la pièce pour engendrer le flanc concave de l'entre dents à l'extrémité interne de ce dernier; des rotations génératrices directes exécutées par l'outil et la pièce pour engendrer le flanc convexe de l'entre dents en allant de l'extrémité avant à l'extrémité arrière de ce dernier; un mouvement relatif de dégagement entre l'outil et la pièce;
pendant que l'outil et la pièce sont dégagés l'un de l'autre, une avance de remise en position de la pièce pour le taillage de l'entre dents suivant et également des rotations génératrices directes, exécutées par l'outil et la pièce autour desdits axes, approximativement jusqu'à la position finale de génération; ensuite, l'arrêt desdites rotations de génération pour une répétition du premier stade mentionné ci-dessus.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donne à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention.
Sur ces dessins:
La fig. 1 est une vue en perspective d'un pignon conique ou hypoide ayant un espace entre dents partielle ment taillé;
la fig. 2 est une vue schématique partielle du pignon, développée dans un plan, I'espace entre dents étant complètement engendré;
la fig. 3 est une vue partielle d'un élément d'engrenage capable de s'associer au pignon, la vue étant dans un plan perpendiculaire à l'axe dudit élément d'engrenage;
la fig. 4 est semblable à la fig. 3, mais avec l'élément d'engrenage incliné à 200:
:
la fig. 5 est une coupe schématique partielle du pignon dont la surface constituée par ses cercles primitifs est développée dans un plan, montrant la relation du pignon à la fraise dans le taillage d'un entre dents de largeur croissante;
les fig. 6 et 7 sont respectivement des vues en plan et de côté de la machine;
la fig. 8 est un schéma du mécanisme d'entraînement de la machine;
la fig. 9 est une vue schématique en plan, partiellement en coupe, du mécanisme servant au changement de position angulaire et rectiligne de la broche portepièces, et
les fig. 10 et 1 1 sont des vues schématiques du mécanisme pour le déplacement du carter de berceau et du secteur porte-pièce, entre une position de chargement et une position de taillage, et pour l'avance de plongée et le retrait du carter du berceau pendant l'opération de taillage des dents.
Les fig. 1 et 2 représentent un pignon conique P, à denture spirale ou pignon hypoide ayant un creux entre dents obtenu par génération (apparaissant en lignes interrompues à la fig. 1) qui s'évase depuis le sommet 1 ou petite extrémité du pignon jusqu'à la base ou grosse extrémité 2. L'évasement est tel que l'espace entre dents est d'une profondeur plus grande et également d'une largeur plus importante à la base du pignon. Les flancs 3 et 4 de l'espace entre dents ont un profil courbe du fait de la génération et ils sont également courbes dans le sens longitudinal, le flanc 3 étant concave et le flanc 4 convexe.
Pendant la génération du flanc 3, il y a une ligne instantanée de contact entre la surface coupante de révolution, représentée par cercle 18 A dans la fig. 5, en général une surface conique, décrite par les arêtes coupantes extérieures d'une fraise de surfaçage C, et le flanc 3.
De façon analogue, pendant la génération du flanc 4 de dent, il y a une ligne instantanée de contact entre ce flanc de dent et la surface coupante de révolution, représentée par des cercles 19A et l9B dans la fig. 5, décrite par les arêtes coupantes intérieures de la fraise C. Pendant que s'effectue la génération du flanc 3, cette ligne de contact, qui s'étend plus ou moins en diagonale à travers le flanc de la dent, progresse dans un angle 5 depuis un point 6 du fond de l'entre dents situé à la base du pignon jusqu'à un point 7 du haut du flanc situé au sommet du pignon, ou du point 7 au point 6, suivant la direction de la génération. De même, sur le flanc 4, la ligne de contact progresse dans un angle 8, depuis un point haut 9 à la base du pignon, jusqu'au point bas
1 1 au sommet du pignon, ou du point 1 1 au point 9.
Comme indiqué, le point de terminaison 6 est intermédiaire entre les points extrêmes 9 et 11 de l'angle 8.
De ce fait, dans une avance de plongée de la fraise, précédant immédiatement la génération de l'un des flancs de dent, une quantité maximum ou presque maximum de matière est enlevée lorsque cette avance de plongée a lieu dans la phase de génération, alors que le contact est près du point 6. Après cette avance de plongée qui produit une rainure d'une forme générale représentée en traits pleins à la fig. 1, le flanc 3 est obtenu par génération jusqu'au point 7 par un roulement avant de la pièce et du berceau de la machine portant la fraise. Le flanc 4 de dent est ensuite obtenu par génération, depuis le point 1 1 jusqu'au point 9, par roulement de retour.
Au point 9, ou près de ce point, la fraise est dégagée de l'entre dents maintenant déterminé, la pièce tourne d'un pas pour tailler le prochain espace entre dents, et le roulement avant de génération débute, ce qui amène la fraise et la pièce en position pour l'avance de plongée près du point 6. En raison de l'écart 12 angulaire existant entre les points 9 et 6, I'opération de division peut avoir lieu pendant que s'effectue le roulement avant dans cet angle 12, la fraise étant écartée de la pièce. Ainsi, le mouvement de division ne prolonge pas le cycle de coupe d'un entre dents au-delà du temps nécessaire à la génération des flancs 3 et 4.
Le procédé est spécialement avantageux du fait qu'avec des pignons ayant des caractéristiques classiques une grande quantité de matière peut être enlevée par un fraisage en plongée exécuté pendant que le mouvement de génération est arrêté, c'est-à-dire à l'arrêt du mouvement ou alors que ce mouvement est très faible, lorsque l'emplacement de la coupe est près du talon ou d'extrémité arrière de l'entre dents. Un avantage complémentaire existe encore du fait que la division a lieu pendant une partie du mouvement de génération avant qui, autrement, serait en grande partie gaspillé en raison du décalage des angles des roulements de génération nécessaires respectivement à la génération du flanc concave et du flanc convexe des espaces entre dents.
La gamme de pignons coniques usuels à denture spi
rale et de pignons hypoides auxquels le procédé est applicable est considérablement accrue en effectuant l'avance de plongée et le retrait suivant un trajet incliné à un angle aigu, de l'ordre de 200, par rapport à l'axe
du berceau de la machine portant la fraise. Ceci contraste avec les machines antérieures dans lesquelles l'avance de plongée s'effectuait dans la direction de l'axe du berceau. Le changement de direction élimine une rencontre entre la fraise et la surface finie de la pièce, ce qui se produirait avec une avance de plongée et un recul en direction de l'axe du berceau, dans le stade de génération au cours duquel la fraise taille à la base de l'entre dents, comme ensuite il sera décrit.
Dans la génération de pignons engrenant avec des éléments dentés taillés en forme, la fraise représente une dent d'un élément denté de génération exactement sem blable à l'élément denté devant engrener avec le pignon.
Dans les machines usuelles à génération, la fraise est portée par un berceau tournant dont l'axe représente l'axe de l'élément denté de génération, et l'avance de plongée s'effectue suivant la direction de cet axe.
La fig. 3 est une vue partielle d'un élément denté typique engrenant avec le pignon ou l'élément de génération, l'axe de génération étant un axe 13. Les surfaces supérieures 14 des dents se situent sur la surface conique extérieure de l'élément denté; les flancs concave 15 et convexe 16 sont soit des surfaces de révolution autour de l'axe de la fraise, en général des surfaces coniques, soit des surfaces hélicoïdales dont l'axe de l'hélice est celui de la fraise.
Du fait de leur courbure, ces surfaces de dents ont à la base un angle de spirale plus grand qu'au sommet, et, bien que le flanc 16 ait un angle de pression positif, sa portion située près de la base désignée par 16' se situe directement en dessous de la portion adjacente du haut 14 de dent qui la masque. I1 s'ensuit qu'un pignon en contact avec l'élément denté, son axe étant disposé dans un plan vertical, et sa position en rotation étant telle qu'il est en contact avec la portion 16' de flanc de dent, ne pourrait être retiré de l'élément denté, ou ramené en prise avec lui par un simple mouvement dans la direction de l'axe de l'élément denté.
De même, une fraise à tailler le pignon, représentant la dent de l'élément denté, ne pourrait être avancée vers le pignon ou dégagée de ce dernier dans le stade correspondant de la génération du pignon par un simple mouvement le long de l'axe 13, sans endommager le pignon.
A la fig. 4, le même élément denté est représenté avec son axe incliné à 200 autour d'un axe horizontal 21 placé dans le plan de la vue. Par cette inclinaison, les surfaces 15 et 16 de dents peuvent être vues entièrement et un pignon dans n'importe quelle position de rotation et en contact avec ces surfaces 15 et 16 peut être dégagé ou ramené par un mouvement dans une direction per pendiculaire au plan de la vue. Ceci est également vrai pour une fraise représentant les flancs 15 et 16 de dent de l'élément denté. Pour cette raison, afin de permettre l'avance de plongée de la fraise lorsque la génération se fait près du point 6 de la fig. 2, et le retrait de la fraise lorsque la génération se fait près du point 9, l'axe 13 du berceau de la machine à engendrer est incliné suivant un angle aigu par rapport à la direction de l'avance et du retrait de la fraise.
On a trouvé qu'un angle de 200 est satisfaisant, dans la présente utilisation, pour la plupart des pignons coniques à denture spirale et des pignons hypoides.
La fig. 5 représente le principe suivant lequel l'évasement de l'espace entre dents peut être produit par un déplacement angulaire de la pièce autour de son axe, combiné à un déplacement dans une direction perpendiculaire à l'axe de la pièce et à l'axe de génération. Dans cette vue, la surface primitive du pignon est représentée développée à plat dans le plan de génération. L'axe 17 de la fraise étant en 17A, les arêtes coupantes extérieures des dents de la fraise situées sur le cercle 1 8A taillent le flanc concave de dent à la position 3A. Les arêtes intérieures des dents de la fraise, sur le cercle 19A, prennent simultanément une première passe sur le plan opposé de l'espace entre dents.
Avant de tailler le flanc convexe 4 à sa forme finale, la fraise et le pignon sont déplacés l'un par rapport à l'autre en faisant tourner le pignon pour que son flanc concave passe de 3A à 3, et en déplaçant simultanément l'axe de la fraise horizontalement (par rapport au pignon) pour l'amener à la position 17B. Dans cette position, les arêtes intérieures de la fraise, sur le cercle 19B, taillent le flanc convexe 4 de l'entre dents. I1 résulte de ce procédé que l'espace entre les flancs 3 et 4 est évasé. Afin d'éviter la coupe pendant qu'ont lieu les déplacements angulaires et linéaires, le mouvement roulant de génération se poursuit assez loin pour dégager la fraise de l'espace situé entre les dents.
Une variante (qui cependant n'est pas comprise dans la machine décrite maintenant) consiste à reculer la fraise pour la dégager de la pièce pendant que s'effectuent les déplacements.
On se réfère maintenant aux fig. 6 et 7 où l'on voit que la machine comprend un bâti 31 pourvu de glissières 32 supportant un coulisseau 33 qui, constituant le carter du berceau de la machine, a un mouvement rectiligne horizontal entre une position de coupe représentée en traits pleins et une position de chargement de la machine représentée en traits interrompus. Un berceau 34 peut tourner dans le carter 33, autour d'un axe 35 qui est incliné à 20 % par rapport à l'horizontale et se trouve dans un plan vertical parallèle aux glissières 32. Le berceau comporte un porte-broche réglable 36 sur ledit berceau, dans lequel tourne une broche 37 sur laquelle est montée une fraise C à surfacer.
Les réglages du portebroche sur le berceau permettent à la fraise d'être placée à des distances différentes de l'axe 35 du berceau, et, à l'axe 38 de la broche sur laquelle est montée la fraise, d'être réglé à différentes inclinaisons par rapport à l'axe 35, ainsi qu'à diverses valeurs de décalage, depuis zéro jusqu'à un maximum, de chaque côté de l'axe 35. Les réglages du porte-broche permettent également à la broche portant la fraise d'être réglée le long de son axe 38 dans le porte-broche 36. Les moyens par lesquels s'effectuent ces réglages sont bien connus dans cette technique.
Un montant 39 constituant un coulisseau transversal peut se mouvoir en ligne droite sur des glissières horizontales 41 du bâti de la machine, dans une direction perpendiculaire à l'axe 35 du berceau. Réglable en pivotement autour de glissières circulaires 42 du montant, autour d'un axe horizontal 43 perpendiculaire à l'axe 35, se trouve un secteur 44 qui supporte une tête 45 porte-pièce. Une broche 46 pour la pièce tourne dans la tête porte-pièce, son axe 47 de rotation coupant l'axe 43 à angle droit. La broche porte un dispositif de serrage 48 pour la pièce qui est dans ce cas un pignon P à queue. La tête porte-pièce 45 est réglable le long de glissières 49 sur le secteur 44, parallèlement à l'axe 47, pour amener la pièce à la distance désirée de l'axe 43.
Le mécanisme de la machine est maintenant décrit, au moins en ce qui concerne ses fonctions normales.
A la fig. 8, on voit que l'entraînement pour la fraise C est donné par un moteur 51, par l'intermédiaire de poulies et d'une courroie 52 d'un engrenage de changement de vitesse 53 d'un engrenage conique 54, d'un arbre vertical 55, de pignons coniques 67 (ou 56) et 57, d'un arbre horizontal 58 et d'un engrenage conique 59, pour être transmis à un arbre 61 situé dans l'axe 35 du berceau des fig. 1 et 2. La partie ci-avant de la transmission est supportée par le carter 33 du berceau. Le reste de la transmission vers la fraise, qui est tout entier dans l'ensemble du berceau, comprend un engrenage cylindrique 62, un engrenage conique 63 et un engrenage final 64, 65, de réduction cylindrique, la roue dentée 65, tournant avec la broche 37 et la fraise C.
Les rotations dans les deux sens du berceau et de la broche porte-pièce autour de leurs axes respectifs 35 et 47, sont effectuées par une came 66 à tambour tournant dans le carter 33 du berceau, entraînée depuis l'arbre 55 par l'intermédiaire d'un train porté par le carter du berceau et comprenant un engrenage conique 69, des engrenages 71 et 72 de changement de vitesse du cycle, un arbre horizontal 73 et une vis sans fin 74 qui entraîne une roue hélicoïdale 75 tournant avec la came 66.
Le train pour la génération, qui relie pour l'entrâî- nement le berceau à la broche porte-pièce, comprend une roue hélicoïdale 76 portée par le berceau, une vis sans fin verticale 77, des pignons 78, 79, un arbre 81, un différentiel à engrenages comprenant des pignons 82 et 83 et un pignon planétaire 84, un arbre 85 claveté sur le pignon 83, un engrenage 86 de changement de rapport de roulement, un arbre vertical 87, tous montés dans le carter du berceau avec l'engrenage 86 disposé de façon accessible sous un couvercle 88 représenté à la fig. 6. Un arbre supérieur horizontal 89 monté dans un carter 91, représenté aux fig. 6 et 7, est agencé pour pivoter autour de l'arbre 87 et autour d'un arbre vertical 92 tournant dans le montant 39.
Un pignon conique 93, claveté sur l'arbre 89 et un pignon conique 94 monté coulissant par des cannelures sur l'arbre 89, engrènent respectivement avec un pignon 95 monté sur l'arbre 87 et un pignon 96 monté sur un arbre 92. Ce dernier est relié, par un engrenage conique 97, à un arbre 98, à un engrenage conique 99 de transmission angulaire à un arbre 101, à un engrenage conique 102, à un arbre télescopique 103, à un engrenage conique 104, à une vis sans fin 105, à une roue hélicoïdale 106 montée sur l'axe 47 de la broche porte-pièce. L'arbre 98 est sur l'axe horizontal 43, et l'arbre 103 est parallèle à l'axe 47 de la broche porte-pièce. L'arbre 101 et l'engrenage 102 sont montés dans le secteur 44, tandis que les engrenages 104-106 se trouvent dans la tête porte-pièce 45.
La roue hélicoïdale 106 est fixée à un manchon 107 qui est relié à la broche porte-pièce 46, par un mécanisme de division intermittente (non représenté), mécanisme qui peut être de n'importe quel type rapproprié et ne fait pas partie de l'invention. Ce mécanisme fonctionne une fois par cycle d'oscillation du manchon, pour effectuer une avance angulaire de la broche 46 par rapport au manchon, correspondant à un pas de la denture de la pièce.
Le train du mouvement de génération est entraîné en rotation dans les deux sens depuis la came 66 par l'intermédiaire d'un galet de came 111, engagé dans une rainure périphérique continue de la came et porté par un coulisseau 112 guidé par le carter 33 du berceau pour un mouvement vertical, c'est-à-dire un mouvement paral lèle à l'axe de rotation de la came. Le coulisseau 112 est un écrou à billes dans lequel est vissée une vis 113, cette dernière étant montée tournante dans le carter du b.er- ceau et étant maintenue contre tout déplacement axial.
Des pignons 114 et 115 de changement d'angle de roulement relient pour l'entraînement la vis à un pignon 79 du train de génération. La came 66 tournant dans une même direction, le coulisseau 112 change de direction de mouvement pour communiquer une rotation en sens inverse à la vis 113 et, par l'intermédiaire du train de génération, au berceau 34 et à la broche porte-pièce 46. Pour obtenir par génération des espaces entre dents allant en s'élargissant, par une technique qui est maintenant largement pratiquée, une came 116 représentée aux fig. 8 et 9 est reliée à la came 106 pour tourner avec elle.
La came 116 agit par l'intermédiaire d'un galet de came 117, d'un levier 118 et d'une crémaillère 119, pour faire tourner dans les deux sens un pignon 120, et cette rotation s'ajoute par le différentiel 82, 83, 84, à la rotation communiquée à l'arbre 81 par la came 66, de sorte que la somme des deux mouvements communiqués par les deux cames est appliquée à l'arbre 85 et à la broche porte-pièce 46. La came 116 est formée avec une longue montée suivie par une courte descente, la montée causant la rotation de l'arbre 127 dans la même direction pendant presque toute la rotation avant et arrière de l'arbre 81 effectuée par la came 66, la descente agissant près du point d'inversion de l'arbre 81 au moment où la génération du flanc convexe de dent est terminée et pendant que la coupe est arrêtée.
Les rotations additionnées produites par les deux cames étant donc du même signe pendant le roulement de génération dans une direction, et de signe opposé pendant le roulement de retour, le rapport de roulement entre le berceau et la broche porte-pièce est plus grand dans une direction de roulement que dans l'autre, produisant un élargissement des espaces entre dents d'une façon connue. Dans les cas où cet effet n'est pas désiré, I'un des pignons 128 peut être enlevé et le support 132 immobilisé à l'encontre de toute rotation.
Dans la présente machine, le levier 118 qui porte le galet 117 est articulé sur le carter 33 du berceau par un axe 121, et il pivote par rapport à un cylindre hydraulique 123 par l'intermédiaire d'une broche 122, un piston 124 monté dans le cylindre étant solidaire de la crémaillère 119. Une partie 125 du carter du berceau supporte un galet 126 qui maintient la crémaillère en prise avec le pignon 120 et sert également de palier pour une partie adjacente de l'arbre 127 sur lequel le pignon est fixé. L'arbre est relié au différentiel par des pignons 128 de changement de rapport d'entraînement, un engrenage de transmission 129 et un pignon 131 fixé au support 132 du pignon planétaire 84 du différentiel, le support tournant sur l'arbre 85.
En échangeant les pignons 128, le rapport entre les vitesses de rotation imprimées par les cames 66 et 116 peut être réglé en changeant ainsi l'élargissement des espaces entre dents à tailler.
Le mécanisme qui vient d'être décrit est également employé pour introduire dans le train de génération le mouvement nécessaire pour faire passer la coupe d'un flanc à un autre par la rotation du pignon P à tailler à la fin du roulement de génération dans chaque direction, ce qui a été décrit précédemment en se référant à la fig.
5. Ce changement de position est effectué par un mouvement du piston 124 dans le cylindre 123, par une pression hydraulique amenée par les conduites 133 et 134 et un robinet réversible 135. Le robinet est relié à une source appropriée de pression (non représentée) par une conduite 136 sous pression et une conduite 137 d'échappement. Comme le montre la fig. 8, le robinet 135 est actionné par une came 138 qui tourne dans le rapport 1:1 avec la came 66, entraînée depuis l'arbre 73 par des pignons coniques 139 et un ensemble 141 de roue et de vis sans fin. La came 138 est dans une position telle par rapport à la came 66 qu'elle inverse le robinet 135 simultanément avec chaque inversion de rotation du berceau. L'amplitude du changement de position angulaire de la broche porte-pièce est réglée au moyen d'une vis 142 qui, vissée dans le cylindre 143, détermine la course du piston 124.
Après le réglage, la vis 142 est bloquée par une vis 143.
Simultanément avec ce changement de position angulaire, la broche porte-pièce change sa position linéaire, également dans le but décrit en se référant à la fig. 5.
Ce changement de position s'effectue par un cylindre hydraulique 144 et un piston 145 représentés à la fig. 9, agencés pour déplacer le montant 39 le long des glissières 41, sur le bâti 31, comme le montre la fig. 6. Le cylindre est fixé au montant et la tige filetée 146 du piston est vissée sur le bâti 31. La course de ce changement de position est réglée par l'ajustage d'une vis tubulaire 147, cette dernière étant bloquée, après le réglage, par une vis 148. La position limite du montant (cylindre 144) vers la gauche, en observant la fig. 9, est déterminée par le réglage par vissage de la tige 146 dans le bâti, la tige étant bloquée après le réglage par une vis 149.
Les conduites hydrauliques 133, 134 sont disposées aux extrémités opposées du cylindre 144, de sorte que les changements de positions rectiligne et angulaire de la pièce par rapport à la fraise portée par le berceau, décrits en se référant à la fig. 5, peuvent s'effectuer de concert. Si on le désire, ces conduites peuvent être inversées à l'un des cylindres 123, 144 ou aux deux cylindres.
L'une ou l'autre des vis 142, 147, ou ces deux vis, peuvent également etre réglées pour éviter tout déplacement des pistons dans les cylindres. De cette façon, les changements de position peuvent être utilisés, au choix, avec ou sans supplément de mouvement dérivant de la came 116, pour produire des flancs 3, 4, de dent (voir fig. 1) qui approchent de très près la forme exacte désirée.
La fig. 10 représente de façon schématique le dispositif pour le déplacement du secteur 44 et de la tête porte-pièce 45 montée sur ce secteur, autour de l'axe horizontal 43, pour mouvoir la pièce P entre une position de taillage dans laquelle son axe 47 est incliné par rapport à la verticale, et une position de chargement dans laquelle son axe est vertical, comme indiqué en 47'. Ce dispositif comprend un cylindre hydraulique 151 pivotant sur un axe horizontal 152 du montant 39, et un piston 153 dont la tige 154 est articulée avec le secteur par un axe 155. La course du piston qui détermine l'angle auquel l'axe 47 est incliné par rapport à la verticale en position de taillage est déterminée par la butée, contre le cylindre, d'une vis 156 qui se règle en se vissant dans un élément rapporté sur la tige 154. Après avoir été réglée dans cet élément, la vis est bloquée par une vis 157.
Le mouvement du carter 33 du berceau le long des glissières 32 (voir les fig. 6 et 7) dépend d'une came 158 représentée aux fig. 8 et 11, et de pistons 159 et 161, visibles à la fig. 10, qui déplacent une crémaillère 162 dans les deux sens, au sein d'un cylindre 163. La came 158 est montée dans le carter 33 du berceau, pour tour ner avec la came 66 autour d'un axe vertical. Le cylindre 163 est fixé à un support 164 réglable horizontalement sur le bâti 31 de la machine, dans la direction des glissières 32 du carter du berceau, au moyen d'une vis 165. Après ce réglage, le support est immobilisé sur le bâti par des vis de blocage (non représentées). Par ce réglage, le carter du berceau est placé dans la position requise pour le taillage d'un pignon de caractéristiques déterminées.
La crémaillère 162 engrène avec un pignon 166 fixé à une manivelle 167 tournant sur le support 164 qui la porte. Le maneton 168 de la manivelle s'engage dans une rainure transversale 169 ménagée dans un coulisseau 171 qui est également guidé pour se déplacer sur le bâti suivant un trajet parallèle à celui du carter 33 du berceau et du support 164. Sur le coulisseau 171 se trouve un patin 172 réglable autour d'un axe vertical, et en contact avec un galet 173. Ce galet est enfermé entre le patin, une surface 174 du carter 33 du berceau, et la face d'extrémité d'une tige 175. Cette dernière est déplaçable transversalement dans le carter du berceau, et elle supporte un galet 176 qui suit la came 158.
Un piston hydraulique 177, monté dans un cylindre 178, dans le carter 33 du berceau, et auquel une pression est continuellement appliquée, pousse le carter vers la gauche, en observant la fig. 1 1 et également les fig. 6 et 7, par rapport au coulisseau 171, pour maintenir une charge sur les galets 173 et 176. La position angulaire du patin 172 peut être réglée pour changer la course d'avance du carter du berceau, donnée par la came 158.
Le fonctionnement débute avec le carter 33 du berceau et le secteur 44 en position de chargement, et avec le mécanisme d'entraînement de la machine représenté à la fig. 8 arrêté, avec la came 158 d'avance dans sa position correspondant au carter du berceau reculé, la came 66 étant dans sa position correspondant à la fin du roulement de génération ayant débuté à la petite extrémité de l'entre dents pour se terminer à sa grande extrémité (légèrement au-delà du point 9, fig. 2). Après le chargement d'une pièce sur la broche 46, un robinet réversible 179 relié à des conduites sous pression et des conduites de retour appropriées est actionné pour donner une pression à une conduite 181 et mettre à l'échappement une conduite 182.
En raison de la présence d'un clapet antiretour 183 et d'un étranglement 184 dans la conduite 182, les pistons 159 et 161 et la crémaillère 162 se déplacent vers la gauche (en observant la fig. 10) assez lentement. La course complète de la crémaillère fait tourner le pignon 166 et la manivelle 167 de 1800, depuis la position représentée en traits interrompus jusqu'à la position représentée en traits pleins à la fig. 11, ce qui déplace le coulisseau 171 vers la droite.
Le carter du berceau se déplace solidairement avec le coulisseau, depuis la position de chargement représentée en traits interrompus à la fig. 7 vers la position de taillage représentée en traits pleins
Au début de ce mouvement, le piston 159 découvre une ouverture allant à une conduite 185 aboutissant au cylindre 151 par un clapet antiretour 186 et une conduite 187, appliquant la pression de la conduite 181 au côté inférieur du piston 153. Au même moment, le piston 161 couvre une lumière conduisant à l'extrémité supérieure du cylindre 151 par des conduites 188 et 189, de sorte que le fluide peut passer de ce dernier à une conduite d'échappement 191.
Il s'ensuit que le piston 163 fait tourner le secteur 44 autour de l'axe 43 pour amener l'axe de la pièce à la position 47 de coupe pendant la partie initiale de l'avance relativement lente du carter 33 du berceau vers la position de taillage. Le piston 159 approchant de sa position limite vers la gauche, en observant la fig. 10, il découvre une lumière allant à une conduite 192 amenant le fluide sous pression de la conduite 181 à actionner des éléments hydrauliques de blocage 193 qui immobilisent le secteur 44 sur le montant 39.
Le moteur 51 démarre ensuite et la came 158, agissant par l'intermédiaire des galets 176 et 173, ce dernier réagissant contre le patin 172, fait avancer le carter du berceau vers la droite, de façon que la fraise coupe l'es- pace entre dents à sa pleine profondeur. Pendant cette plongée, les cames 66 et 116 sont à une plage neutre ou presque neutre, de sorte qu'il n'y a pas de rotation ou seulement une légère rotation du berceau et de la pièce.
Suivant les inclinaisons des arêtes coupantes opposées de la fraise par rapport à la direction de l'avance de plongéie, une légère rotation pendant la plongée est quelquefois préférée afin d'égaliser l'épaisseur de copeau sur ses arêtes opposées, bien que la coupe consiste essentiellement en un fraisage en plongée. Lorsque le mouvement d'avance de plongée se termine, la came 158, agissant par l'intermédiaire des galets 176 et 173, presse fermement le carter du berceau contre une butée 194 montée sur le support 164, bloquant en fait le carter sur le bâti de la machine. L'avance de plongée se termine alors que le galet 176 est sur une plage neutre de la came 158, cette dernière devenant effective au moment où les plages neutres des cames 66, 116 quittent les galets de came.
L'espace entre dents représenté en traits pleins à la fig. 1 étant maintenant taillé, les cames 66, 116 commandent les roulements de générations avant et arrière du berceau et de la broche porte-pièce, pendant lesquels les flancs 3 et 4 de dents représentés aux fig. 1 et 2 sont successivement obtenus par génération.
A la fin du roulement de retour et pendant que le roulement avant suivant commence, la descente sur le profil de la came 158 permet au piston 177 de reculer le carter du berceau. La division de la broche porte-pièce s'effectue maintenant sous la commande d'un robinet 195 actionné par une came 196 solidaire en rotation de la came 138 (voir fig. 8).
La machine répète les cycles de taillage et de division décrits dans le paragraphe précédent jusqu'à ce que toutes les dents soient taillées autour de la pièce, après quoi le moteur 51 est arrêté. Le robinet 179 est inversé, la pression est alors appliquée au piston 161, arrivant par la conduite 182 et le clapet antiretour 183. La conduite 181 est mise à l'échappement, de sorte que les pistons 161, 159 sont déplacés vers la droite, provoquant le retrait du carter du berceau par la manivelle 167.
Pendant ce mouvement, le piston 159 passe sur l'ouverture conduisant à la ligne 192, libérant les éléments 193 de blocage, mais le clapet antiretour 186 et une soupape de décharge 197 empêchent l'abaissement du secteur 44 jusqu'à ce que le carter du berceau soit presque complètement reculé, le piston 161 ouvrant à ce moment un orifice 198 pour appliquer à la conduite 189 la pression provenant de la conduite 182. La pression ainsi appliquée à l'extrémité supérieure du cylindre 151 fait tourner le secteur vers le bas, autour de l'axe 43, pour amener la broche porte-pièce à sa position verticale 47' de chargement.
En examinant la fig. 8, on voit qu'une autre came 199 solidaire en rotation des cames 138 et 196 com mande une soupape 201 pour des éléments hydrauliques de blocage 202, représentés à la fig. 6, qui immobilisent le montant 39 sur le bâti, excepté aux moments de l'inversion du roulement effectué par les cames 66 et 116.
A ces moments, la soupape 201 desserre ces blocages pour permettre le changement de position du montant par la pression appliquée au cylindre 144 (voir fig. 9).
La machine décrite est particulièrement destinée à une génération préliminaire de pignons dont le taillage est à terminer par la suite. Ce taillage de finition peut être exécuté sur la même machine ou sur une machine similaire modifiée à certains égards. Etant donné que le taillage de finition est généralement exécuté pendant l'un des roulements de génération de la machine, le roulement de retour de la machine s'effectue à vide, et la division de la broche porte-pièce est effectuée pendant ce roulement de retour. Ceci exige simplement une modification de la came 196 de division pour éliminer la plage neutre correspondant à l'avance de plongée, et la déphaser par rapport à la came 66 d'avance.
D'autres modifications peuvent comprendre l'élimination du différentiel 82-84, et du mécanisme comprenant la came 116 et les éléments représentés à la fig. 9 qui servent à ajouter un mouvement au train de génération par l'intermédiaire du différentiel. Le cylindre 144 de changement de position du montant porte-pièce, et les blocages 202 hydrauliques et leurs éléments 199, 201 de commande peuvent également être éliminés étant donné que pour le taillage de finition le montant 39 reste fixe par rapport au bâti tout au long du cycle d'opérations de la machine.
Method and machine for cutting, by generation,
bevel and hypoid gear elements
The present invention relates to a method for cutting, by generation, bevel gear elements, with spiral or hypoid toothing, using a rotating tool whose cutting opposing lateral surfaces of revolution represent the opposite sides of a tooth of a generation element, these opposite sides being coaxial surfaces of revolution, as well as a machine for carrying out this method.
According to the invention, the cutting method is characterized in that it comprises a relative advance of the tool towards the workpiece towards the bottom of the tooth groove being cut while their generation rotations, respectively around the axis of the generation element and the axis of the workpiece, are stopped near the extreme position of generation of the concave flank of the space between teeth, at the outer end of the latter; direct generating rotations executed by the tool and the part to generate the concave flank of the between teeth at the inner end of the latter; direct generating rotations executed by the tool and the part to generate the convex flank of the between teeth going from the front end to the rear end of the latter; a relative clearance movement between the tool and the workpiece;
while the tool and the workpiece are disengaged from each other, an advance to reset the workpiece for the cutting of the next tooth between teeth and also direct generating rotations, performed by the tool and the workpiece around said axes, approximately up to the final generation position; then, stopping said generation rotations for a repetition of the first stage mentioned above.
The description which will follow, given with reference to the accompanying drawings, gives, by way of explanation, but in no way limiting, an embodiment in accordance with the invention.
On these drawings:
Fig. 1 is a perspective view of a bevel or hypoid pinion having a space between teeth partially cut away;
fig. 2 is a partial schematic view of the pinion, developed in a plane, the space between teeth being completely created;
fig. 3 is a partial view of a gear element capable of associating with the pinion, the view being in a plane perpendicular to the axis of said gear element;
fig. 4 is similar to FIG. 3, but with the gear element inclined at 200:
:
fig. 5 is a partial schematic sectional view of the pinion whose surface constituted by its pitch circles is developed in a plane, showing the relation of the pinion to the milling cutter in the cutting of an between teeth of increasing width;
figs. 6 and 7 are respectively plan and side views of the machine;
fig. 8 is a diagram of the drive mechanism of the machine;
fig. 9 is a schematic plan view, partially in section, of the mechanism for changing the angular and rectilinear position of the workpiece spindle, and
figs. 10 and 11 are schematic views of the mechanism for moving the cradle casing and the workpiece-carrying sector, between a loading position and a cutting position, and for the plunging advance and withdrawal of the casing from the cradle during the operation of cutting teeth.
Figs. 1 and 2 represent a bevel pinion P, with spiral toothing or hypoid pinion having a hollow between teeth obtained by generation (appearing in broken lines in fig. 1) which widens from the top 1 or small end of the pinion to the base or large end 2. The flare is such that the space between teeth is of a greater depth and also of a greater width at the base of the pinion. The flanks 3 and 4 of the space between teeth have a curved profile due to the generation and they are also curved in the longitudinal direction, the flank 3 being concave and the flank 4 convex.
During the generation of the sidewall 3, there is an instantaneous line of contact between the cutting surface of revolution, represented by circle 18 A in fig. 5, generally a conical surface, described by the outer cutting edges of a face mill C, and the sidewall 3.
Similarly, during the generation of the tooth flank 4, there is an instantaneous line of contact between this tooth flank and the cutting surface of revolution, represented by circles 19A and 19B in FIG. 5, described by the internal cutting edges of the cutter C. While the generation of the sidewall 3 is taking place, this contact line, which extends more or less diagonally across the side of the tooth, progresses at an angle 5 from a point 6 from the bottom of the between teeth located at the base of the pinion to a point 7 from the top of the side located at the top of the pinion, or from point 7 to point 6, depending on the direction of generation. Likewise, on flank 4, the contact line progresses at an angle 8, from a high point 9 at the base of the pinion, to the low point
1 1 at the top of the pinion, or from point 1 1 to point 9.
As indicated, the termination point 6 is intermediate between the end points 9 and 11 of angle 8.
Therefore, in a plunge feed of the cutter, immediately preceding the generation of one of the tooth flanks, a maximum or almost maximum amount of material is removed when this plunge advance takes place in the generation phase, then that the contact is near point 6. After this plunge advance which produces a groove of a general shape shown in solid lines in FIG. 1, the sidewall 3 is obtained by generation up to point 7 by a front bearing of the part and of the cradle of the machine carrying the milling cutter. The tooth flank 4 is then obtained by generation, from point 11 to point 9, by return rolling.
At or near point 9, the cutter is disengaged from the now determined between teeth, the workpiece rotates one step to cut the next gap between teeth, and the generation front bearing begins, which brings the cutter and the workpiece in position for the plunge feed near point 6. Due to the angular deviation between points 9 and 6, the dividing operation can take place while the forward rolling is taking place in this. angle 12, the cutter being moved away from the workpiece. Thus, the dividing movement does not prolong the cutting cycle of an between teeth beyond the time required for the generation of flanks 3 and 4.
The method is especially advantageous because with sprockets having conventional characteristics a large amount of material can be removed by plunge milling performed while the generating movement is stopped, i.e. at a standstill. movement or when this movement is very low, when the location of the cut is near the heel or rear end of the between teeth. A further advantage still exists that the splitting takes place during a part of the forward generation movement which would otherwise be largely wasted due to the offset of the angles of the generation bearings required to generate the concave flank and the sidewall respectively. convex spaces between teeth.
The range of standard bevel gears with spinnaker teeth
rale and hypoid pinions to which the method is applicable is considerably increased by effecting the plunge advance and retraction along a path inclined at an acute angle, of the order of 200, with respect to the axis
of the cradle of the machine carrying the milling cutter. This contrasts with the previous machines in which the plunge advance was carried out in the direction of the axis of the cradle. The change of direction eliminates a meeting between the cutter and the finished surface of the workpiece, which would occur with plunge feed and retreat towards the cradle axis, in the generation stage in which the cutter is cutting at the base of the between teeth, as will be described later.
In the generation of pinions meshing with shaped toothed elements, the milling cutter represents a tooth of a toothed element of generation exactly similar to the toothed element to be meshing with the pinion.
In conventional generation machines, the milling cutter is carried by a rotating cradle, the axis of which represents the axis of the toothed generation element, and the plunging advance takes place in the direction of this axis.
Fig. 3 is a partial view of a typical toothed element meshing with the pinion or the generation element, the generation axis being an axis 13. The upper surfaces 14 of the teeth lie on the outer conical surface of the toothed element. ; the concave 15 and convex 16 flanks are either surfaces of revolution around the axis of the cutter, in general conical surfaces, or helical surfaces whose axis of the helix is that of the cutter.
Because of their curvature, these tooth surfaces have a larger spiral angle at the base than at the top, and although flank 16 has a positive pressure angle, its portion near the base designated as 16 ' is located directly below the adjacent portion of the top 14 of the tooth which masks it. It follows that a pinion in contact with the toothed element, its axis being arranged in a vertical plane, and its rotational position being such that it is in contact with the portion 16 'of the tooth flank, could not be withdrawn from the toothed element, or brought back into engagement with it by a simple movement in the direction of the axis of the toothed element.
Likewise, a pinion cutter, representing the tooth of the toothed element, could not be advanced towards or disengaged from the pinion in the corresponding stage of the generation of the pinion by a simple movement along the axis. 13, without damaging the pinion.
In fig. 4, the same toothed element is shown with its axis inclined at 200 around a horizontal axis 21 placed in the plane of the view. By this inclination, the tooth surfaces 15 and 16 can be seen entirely and a pinion in any rotational position and in contact with these surfaces 15 and 16 can be disengaged or returned by movement in a direction perpendicular to the plane. of sight. This is also true for a cutter representing the tooth flanks 15 and 16 of the toothed element. For this reason, in order to allow the plunge advance of the cutter when the generation takes place near point 6 of fig. 2, and the withdrawal of the cutter when the generation is done near point 9, the axis 13 of the cradle of the generating machine is inclined at an acute angle to the direction of the feed and withdrawal of the cutter .
An angle of 200 has been found to be satisfactory in the present use for most spiral bevel gears and hypoid gears.
Fig. 5 shows the principle according to which the widening of the space between teeth can be produced by an angular displacement of the workpiece around its axis, combined with a displacement in a direction perpendicular to the axis of the workpiece and to the axis generation. In this view, the pitch surface of the pinion is shown developed flat in the generation plane. The axis 17 of the cutter being at 17A, the outer cutting edges of the teeth of the cutter located on the circle 18A cut the concave tooth flank at position 3A. The inner edges of the teeth of the cutter, on the circle 19A, simultaneously take a first pass on the opposite plane of the space between the teeth.
Before cutting the convex flank 4 to its final shape, the cutter and the pinion are moved relative to each other by rotating the pinion so that its concave flank changes from 3A to 3, and simultaneously moving the axis of the cutter horizontally (relative to the pinion) to bring it to position 17B. In this position, the internal edges of the cutter, on the circle 19B, cut the convex flank 4 of the between teeth. I1 results from this process that the space between the sides 3 and 4 is flared. In order to avoid cutting while angular and linear movements are taking place, the generating rolling motion continues far enough to clear the bur from the space between the teeth.
A variant (which, however, is not included in the machine described now) consists in moving the cutter back to release it from the part while the movements are taking place.
Reference is now made to FIGS. 6 and 7 where we see that the machine comprises a frame 31 provided with slides 32 supporting a slide 33 which, constituting the casing of the cradle of the machine, has a horizontal rectilinear movement between a cutting position shown in solid lines and a loading position of the machine shown in dotted lines. A cradle 34 can rotate in the housing 33, around an axis 35 which is inclined at 20% relative to the horizontal and is located in a vertical plane parallel to the slides 32. The cradle comprises an adjustable spindle holder 36 on said cradle, in which rotates a spindle 37 on which is mounted a face mill C.
The adjustments of the spindle holder on the cradle allow the cutter to be placed at different distances from the axis 35 of the cradle, and, to the axis 38 of the spindle on which the cutter is mounted, to be set at different distances. inclinations with respect to axis 35, as well as various offset values, from zero to a maximum, on either side of axis 35. The spindle holder settings also allow the spindle carrying the milling cutter to 'be adjusted along its axis 38 in the spindle holder 36. The means by which these adjustments are made are well known in the art.
An upright 39 constituting a transverse slide can move in a straight line on horizontal slides 41 of the frame of the machine, in a direction perpendicular to the axis 35 of the cradle. Adjustable in pivoting around circular slides 42 of the upright, around a horizontal axis 43 perpendicular to the axis 35, is a sector 44 which supports a head 45 workpiece holder. A workpiece spindle 46 rotates in the workpiece head, its axis 47 of rotation intersecting the axis 43 at right angles. The spindle carries a clamping device 48 for the part which is in this case a pinion P with tail. The workpiece head 45 is adjustable along slides 49 on the sector 44, parallel to the axis 47, to bring the workpiece to the desired distance from the axis 43.
The mechanism of the machine is now described, at least as regards its normal functions.
In fig. 8, it can be seen that the drive for the cutter C is given by a motor 51, by means of pulleys and a belt 52 of a speed change gear 53 of a bevel gear 54, of a vertical shaft 55, bevel gears 67 (or 56) and 57, a horizontal shaft 58 and a bevel gear 59, to be transmitted to a shaft 61 located in the axis 35 of the cradle of FIGS. 1 and 2. The above part of the transmission is supported by the casing 33 of the cradle. The remainder of the transmission to the cutter, which is entirely in the cradle assembly, comprises a cylindrical gear 62, a bevel gear 63 and a final gear 64, 65, of cylindrical reduction, the toothed wheel 65, rotating with the pin 37 and the cutter C.
The rotations in both directions of the cradle and of the workpiece spindle around their respective axes 35 and 47, are effected by a cam 66 with a drum rotating in the casing 33 of the cradle, driven from the shaft 55 via of a train carried by the casing of the cradle and comprising a bevel gear 69, gears 71 and 72 for changing the speed of the cycle, a horizontal shaft 73 and a worm 74 which drives a helical wheel 75 rotating with the cam 66 .
The generation train, which connects the cradle to the workpiece spindle for driving, comprises a helical wheel 76 carried by the cradle, a vertical worm 77, pinions 78, 79, a shaft 81, a gear differential comprising pinions 82 and 83 and a planetary pinion 84, a shaft 85 keyed to the pinion 83, a rolling ratio change gear 86, a vertical shaft 87, all mounted in the cradle housing with the gear 86 disposed in an accessible manner under a cover 88 shown in FIG. 6. A horizontal upper shaft 89 mounted in a housing 91, shown in FIGS. 6 and 7, is arranged to pivot around the shaft 87 and around a vertical shaft 92 rotating in the upright 39.
A bevel gear 93, keyed on the shaft 89 and a bevel gear 94 slidably mounted by splines on the shaft 89, mesh respectively with a gear 95 mounted on the shaft 87 and a gear 96 mounted on a shaft 92. This the latter is connected, by a bevel gear 97, to a shaft 98, to a bevel gear 99 of angular transmission to a shaft 101, to a bevel gear 102, to a telescopic shaft 103, to a bevel gear 104, to a worm end 105, to a helical wheel 106 mounted on the axis 47 of the workpiece spindle. The shaft 98 is on the horizontal axis 43, and the shaft 103 is parallel to the axis 47 of the workpiece spindle. Shaft 101 and gear 102 are mounted in sector 44, while gears 104-106 are in workpiece head 45.
The helical wheel 106 is attached to a sleeve 107 which is connected to the workpiece spindle 46, by an intermittent dividing mechanism (not shown), which mechanism can be of any suitable type and is not part of the mechanism. 'invention. This mechanism operates once per cycle of oscillation of the sleeve, to effect an angular advance of the spindle 46 relative to the sleeve, corresponding to a pitch of the toothing of the part.
The train of the generation movement is rotated in both directions from the cam 66 by means of a cam roller 111, engaged in a continuous peripheral groove of the cam and carried by a slide 112 guided by the housing 33 of the cradle for vertical movement, that is to say a movement parallel to the axis of rotation of the cam. The slider 112 is a ball nut into which a screw 113 is screwed, the latter being rotatably mounted in the housing of the hoop and being held against any axial displacement.
Rolling angle change pinions 114 and 115 connect the screw to a pinion 79 of the generation train for driving. The cam 66 rotating in the same direction, the slide 112 changes direction of movement to impart a reverse rotation to the screw 113 and, via the generation train, to the cradle 34 and to the workpiece spindle 46 To obtain by generation of spaces between teeth going by widening, by a technique which is now widely practiced, a cam 116 shown in FIGS. 8 and 9 is connected to the cam 106 to rotate with it.
The cam 116 acts via a cam roller 117, a lever 118 and a rack 119, to rotate a pinion 120 in both directions, and this rotation is added by the differential 82, 83, 84, to the rotation communicated to the shaft 81 by the cam 66, so that the sum of the two movements communicated by the two cams is applied to the shaft 85 and to the workpiece spindle 46. The cam 116 is formed with a long rise followed by a short descent, the rise causing the rotation of shaft 127 in the same direction during most of the forward and reverse rotation of shaft 81 performed by cam 66, the descent acting near the inversion point of shaft 81 at the time when the generation of the convex tooth flank is complete and while the cut is stopped.
Since the added rotations produced by the two cams are therefore of the same sign during the generation roll in one direction, and of the opposite sign during the return roll, the rolling ratio between the cradle and the workpiece spindle is greater in one direction. direction of rolling than in the other, producing a widening of the spaces between teeth in a known manner. In cases where this effect is not desired, one of the sprockets 128 can be removed and the support 132 immobilized against rotation.
In the present machine, the lever 118 which carries the roller 117 is articulated on the casing 33 of the cradle by a pin 121, and it pivots with respect to a hydraulic cylinder 123 via a pin 122, a piston 124 mounted in the cylinder being integral with the rack 119. A portion 125 of the cradle housing supports a roller 126 which maintains the rack in engagement with the pinion 120 and also serves as a bearing for an adjacent part of the shaft 127 on which the pinion is fixed. The shaft is connected to the differential by drive ratio change gears 128, a transmission gear 129 and a pinion 131 fixed to the support 132 of the planetary gear 84 of the differential, the support rotating on the shaft 85.
By exchanging the pinions 128, the ratio between the rotational speeds imparted by the cams 66 and 116 can be adjusted thereby changing the widening of the spaces between teeth to be cut.
The mechanism which has just been described is also used to introduce into the generation train the movement necessary to pass the cut from one flank to another by the rotation of the pinion P to be cut at the end of the generation bearing in each direction, which has been described previously with reference to FIG.
5. This change of position is effected by a movement of the piston 124 in the cylinder 123, by a hydraulic pressure supplied by the lines 133 and 134 and a reversible valve 135. The valve is connected to an appropriate source of pressure (not shown). by a pressurized line 136 and an exhaust line 137. As shown in fig. 8, the valve 135 is actuated by a cam 138 which rotates in a 1: 1 ratio with the cam 66, driven from the shaft 73 by bevel gears 139 and a wheel and worm assembly 141. The cam 138 is in such a position relative to the cam 66 that it reverses the valve 135 simultaneously with each reversal of rotation of the cradle. The amplitude of the change in angular position of the workpiece spindle is regulated by means of a screw 142 which, screwed into the cylinder 143, determines the stroke of the piston 124.
After the adjustment, the screw 142 is blocked by a screw 143.
Simultaneously with this change in angular position, the workpiece spindle changes its linear position, also for the purpose described with reference to fig. 5.
This change of position is effected by a hydraulic cylinder 144 and a piston 145 shown in FIG. 9, arranged to move the upright 39 along the slides 41, on the frame 31, as shown in FIG. 6. The cylinder is fixed to the upright and the threaded rod 146 of the piston is screwed onto the frame 31. The stroke of this change of position is adjusted by adjusting a tubular screw 147, the latter being blocked, after adjustment. , by a screw 148. The limit position of the upright (cylinder 144) to the left, observing fig. 9, is determined by the adjustment by screwing the rod 146 into the frame, the rod being locked after the adjustment by a screw 149.
The hydraulic lines 133, 134 are arranged at the opposite ends of the cylinder 144, so that the changes in rectilinear and angular positions of the workpiece relative to the cutter carried by the cradle, described with reference to FIG. 5, can be performed in concert. If desired, these lines can be reversed at one of the cylinders 123, 144 or at both cylinders.
Either of the screws 142, 147, or these two screws, can also be adjusted to prevent any displacement of the pistons in the cylinders. In this way, the changes of position can be used, as desired, with or without additional movement deriving from cam 116, to produce flanks 3, 4, of teeth (see fig. 1) which closely approximate the shape. exact desired.
Fig. 10 schematically shows the device for moving the sector 44 and the workpiece-holder head 45 mounted on this sector, around the horizontal axis 43, to move the workpiece P between a cutting position in which its axis 47 is inclined relative to the vertical, and a loading position in which its axis is vertical, as indicated at 47 '. This device comprises a hydraulic cylinder 151 pivoting on a horizontal axis 152 of the upright 39, and a piston 153 whose rod 154 is articulated with the sector by an axis 155. The stroke of the piston which determines the angle at which the axis 47 is inclined with respect to the vertical in the cutting position is determined by the stop, against the cylinder, of a screw 156 which is adjusted by screwing into an element attached to the rod 154. After having been adjusted in this element, the screw is blocked by a screw 157.
The movement of the casing 33 of the cradle along the slides 32 (see Figs. 6 and 7) depends on a cam 158 shown in Figs. 8 and 11, and pistons 159 and 161, visible in fig. 10, which move a rack 162 in both directions, within a cylinder 163. The cam 158 is mounted in the casing 33 of the cradle, to rotate with the cam 66 about a vertical axis. The cylinder 163 is fixed to a support 164 horizontally adjustable on the frame 31 of the machine, in the direction of the slides 32 of the cradle housing, by means of a screw 165. After this adjustment, the support is immobilized on the frame by locking screws (not shown). By this adjustment, the casing of the cradle is placed in the position required for cutting a pinion of determined characteristics.
The rack 162 meshes with a pinion 166 fixed to a crank 167 rotating on the support 164 which carries it. The crank pin 168 of the crank engages in a transverse groove 169 formed in a slide 171 which is also guided to move on the frame along a path parallel to that of the casing 33 of the cradle and of the support 164. On the slide 171 is finds a shoe 172 adjustable around a vertical axis, and in contact with a roller 173. This roller is enclosed between the shoe, a surface 174 of the casing 33 of the cradle, and the end face of a rod 175. This the latter is movable transversely in the casing of the cradle, and it supports a roller 176 which follows the cam 158.
A hydraulic piston 177, mounted in a cylinder 178, in the casing 33 of the cradle, and to which pressure is continuously applied, pushes the casing to the left, observing FIG. January 1 and also FIGS. 6 and 7, relative to the slider 171, to maintain a load on the rollers 173 and 176. The angular position of the shoe 172 can be adjusted to change the advance stroke of the cradle housing, given by the cam 158.
Operation begins with the casing 33 of the cradle and the sector 44 in the loading position, and with the drive mechanism of the machine shown in FIG. 8 stopped, with the advance cam 158 in its position corresponding to the casing of the retracted cradle, the cam 66 being in its position corresponding to the end of the generation bearing having started at the small end of the between teeth and ending at its large end (slightly beyond point 9, fig. 2). After a part is loaded onto spindle 46, a reversible valve 179 connected to pressure lines and appropriate return lines is actuated to pressure line 181 and exhaust line 182.
Due to the presence of a check valve 183 and a throttle 184 in line 182, pistons 159 and 161 and rack 162 move to the left (looking at Fig. 10) quite slowly. The complete stroke of the rack rotates the pinion 166 and the crank 167 of 1800, from the position shown in broken lines to the position shown in solid lines in FIG. 11, which moves the slide 171 to the right.
The cradle casing moves integrally with the slide, from the loading position shown in broken lines in FIG. 7 to the cutting position shown in solid lines
At the start of this movement, piston 159 discovers an opening going to line 185 terminating at cylinder 151 through check valve 186 and line 187, applying pressure from line 181 to the underside of piston 153. At the same time, the piston 161 covers a lumen leading to the upper end of cylinder 151 through lines 188 and 189, so that fluid can pass from the latter to an exhaust line 191.
It follows that the piston 163 rotates the sector 44 about the axis 43 to bring the axis of the workpiece to the cutting position 47 during the initial part of the relatively slow advance of the casing 33 from the cradle to the end. trimming position. The piston 159 approaching its limit position to the left, observing FIG. 10, he discovers a lumen going to a pipe 192 causing the pressurized fluid of the pipe 181 to actuate hydraulic locking elements 193 which immobilize the sector 44 on the upright 39.
The engine 51 then starts and the cam 158, acting through the intermediary of the rollers 176 and 173, the latter reacting against the shoe 172, advances the casing of the cradle to the right, so that the cutter cuts the space. between teeth at its full depth. During this dive, cams 66 and 116 are at or near neutral range, so that there is no rotation or only slight rotation of the cradle and workpiece.
Depending on the inclinations of the opposing cutting edges of the cutter with respect to the direction of the plunging feed, a slight rotation during plunging is sometimes preferred in order to equalize the chip thickness on its opposite edges, although the cut consists essentially plunge milling. When the plunge advance movement ends, the cam 158, acting through the rollers 176 and 173, firmly presses the cradle housing against a stopper 194 mounted on the support 164, in effect locking the housing to the frame. of the machine. The plunge advance ends while the roller 176 is on a neutral range of the cam 158, the latter becoming effective when the neutral ranges of the cams 66, 116 leave the cam rollers.
The space between teeth shown in solid lines in FIG. 1 now being cut, the cams 66, 116 control the front and rear generation bearings of the cradle and of the workpiece spindle, during which the tooth flanks 3 and 4 shown in FIGS. 1 and 2 are successively obtained by generation.
At the end of the return roll and as the next forward roll begins, the descent on the cam profile 158 allows the piston 177 to move the cradle case back. The division of the workpiece spindle is now effected under the control of a valve 195 actuated by a cam 196 integral in rotation with the cam 138 (see FIG. 8).
The machine repeats the cutting and dividing cycles described in the previous paragraph until all the teeth are cut around the workpiece, after which the motor 51 is stopped. The valve 179 is reversed, the pressure is then applied to the piston 161, arriving through the line 182 and the non-return valve 183. The line 181 is exhausted, so that the pistons 161, 159 are moved to the right, causing the housing of the cradle to be withdrawn by the crank 167.
During this movement, the piston 159 passes over the opening leading to line 192, releasing the blocking members 193, but the check valve 186 and a relief valve 197 prevent the lowering of the sector 44 until the housing of the cradle is almost completely withdrawn, the piston 161 at this time opening an orifice 198 to apply to the line 189 the pressure coming from the line 182. The pressure thus applied to the upper end of the cylinder 151 causes the sector to rotate downwards. , around the axis 43, to bring the workpiece spindle to its vertical loading position 47 '.
By examining fig. 8, it can be seen that another cam 199 integral in rotation with the cams 138 and 196 controls a valve 201 for hydraulic locking elements 202, shown in FIG. 6, which immobilize the upright 39 on the frame, except during the reversal of the bearing effected by the cams 66 and 116.
At these times, the valve 201 releases these blockages to allow the post to be changed by the pressure applied to the cylinder 144 (see Fig. 9).
The machine described is particularly intended for a preliminary generation of pinions, the cutting of which is to be completed subsequently. This finish trimming can be performed on the same machine or on a similar machine modified in some respects. Since finish trimming is usually performed during one of the machine's generation rolls, the machine's return roll is performed empty, and the workpiece spindle split is performed during this machine roll. return. This simply requires a modification of the dividing cam 196 to eliminate the neutral range corresponding to the plunge advance, and to phase shift it relative to the advance cam 66.
Other modifications may include the elimination of the differential 82-84, and of the mechanism comprising the cam 116 and the elements shown in FIG. 9 which are used to add movement to the generation train via the differential. The cylinder 144 for changing the position of the workpiece upright, and the hydraulic locks 202 and their control elements 199, 201 can also be eliminated since for finish cutting the upright 39 remains fixed relative to the frame throughout. of the machine's operating cycle.