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"Procédé pour la taille dengrenages".
La présente invention- concerne la taille, par généra- tion, des engrenages et spécialement des engrenages coniques, hy- perboliques et hypoïdes.
La taille de tels engrenages est très délicate car elle doit se faire de telle façon que la précision obtenue soit très grande ; en outre, les surfaces de flancs des (dents des deux engre- nages en prise doivent, malgré leur forme complexe, être correcte- ment conjuguées.
Les procédés et les machines actuellement employés pour; la taille, par génération, des engrenages coniques hyperboliques i et hypoïdes sont très compliqués et basés, en général, sur l'ac- tion indépendante des différents mouvements nécessaires, respec- tivement, pour effectuer la coupe, la génération, l'avancement et la division.
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La coordination de ces différents mouvements individuels est très délicate à réaliser et les difficultés sont encore accrues par la nécessité d'introduire certaines corrections dans les mou- vements et les positions relatives de l'outil et de la roue, no- tamment pour obtenir une portée rationnelle entre les surfaces des flancs (bearing) ainsi que pour exécuter certaines tailles parti- culières telles que l'hypoïde, par exemple. C'est pour ces diffé- restes raisons que les machines actuellement employées sont si com- plexes, encombrantes et délicates et offrent tant de difficultés dans leur emploi à l'atelier; le calcul des réglages de leurs différents organes, au bureau d'étude, offre aussi de sérieuses complications et difficultés.
On s'est efforcé de trouver des méthodes de taille permettant une simplification des machines à tailler par géné- ration. On a réussi par exemple à rendre continu le mouvement de division, mais, en général, les quelques avantages de ces machines par rapport à celles généralement employées actuellement ne sont pas assez importants pour permettre un succès industriel.
Le but principal de la présente invention est de dimi- nuer considérablement le temps d'usinage de la denture des engre- nages coniques, hyperboliques et hypoïdes. Un deuxième but est de permettre l'emploi de machines à tailler capables d'une production supérieure aux machines connues tout en étant plus robustes et plus simples et par conséquent moins chères que les machines existantes.
Un autre but est aussi de rendre plus aisée la conduite en atelier de ces machines nouvelles permettant, de ce fait, l'emploi d'une main-d'oeuvre moins spécialisée.
Un autre but encore vise à obtenir que le travail, au bureau d'étude, pour le calcul de réglages des différents or- ganes des machines à tailler soit beaucoup plus simple.
Un but recherché et atteint est de permettre à une seule machine et à un seul outil de pouvoir tailler simultanément plusieurs engrenages.
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L'objet principal du présent brevetest un procédé nou- veau pour la taille des engrenages, spécialement des engrenages coniques, hyperboliques et hypoïdes.
L'objet subsidiaire est une nouvelle conception d'ou- tils capables de pouvoir appliquer industriellement ce procédé original.
D'autres objets de la présente invention vont apparat- tre dans les explications qui suivent et dans l'énoncé des revendi- cations.
Ce nouveau procédé, sauf rares exceptions, est appli- cable pour la taille de tous les engrenages coniques, hyperboli- ques et hypoïdes, quelle que soit la direction de la denture dans le sens de la longueur.
L'universalité de ce procédé permettant en outre de tailler des engrenages dont le profil des flancs des dents, dans le sens de la hauteur, est quelconque, on peut donc aisément sa- tisfaire à la tendance actuelle visant à établir de nouveaux pro- fils spéciaux s'écartant légèrement de l'octoïde et de la dévelop- pante standard.
D'autre part, un engrenage taillé d'après le présent procédé peut engrener correctement avec un autre engrenage taillé par diverses autres méthodes, par génération ou non.
LE PROCEDE.
Le procédé nouveau, objet principal de l'invention, consiste essentiellement à appliquer le mouvement de glissement particulier qui existe entre les flancs conjugués de deux roues hyperboliques ou autres dentées coniques/à axes "offset" pour tailler et générer simul- tanément l'une de ces deux roues conjuguées par la seconde, qui devient une roue-outil. Par roues coniques "offset" ou roues coni- ques à axes "offset", il faut comprendre deux roues coniques dont les axes ne sont ni parallèles, ni concurrents dans leur position normale d'engrènement.
La roue-outiJs se substitue donc essentiellement, dans ses mouvements et dans sa position, à l'une des deux roues d'un
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accouplement "offset" dont le deuxième roue est celle que l'on taille. Evidemment, les dents de la roue-outils seront agencées pour pouvoir tailler industriellement; mais pour l'établissement du processus de taille les mêmes dents seront considérées de lon- gueur infiniment petite.
Dès lors, contrairement aux procédés actuellement employés, les mouvements de coupe et de génération sont, ici, exécutées en même temps, par un moyen unique, en faisant repro- duire servilement, par la roue que l'on taille et par la roue- outil, les mouvements d'engrènement normaux de deux roues à axes "offset", c'est-à-dire en les faisant tourner autour de leurs axes respectifs dans le rapport de vitesses approprié. Il suffira, pour arriver à la taille continue jusqu'à la profondeur voulue, d'ajou- ter à ces mouvements de rotation un mouvement d'avance (d'enfon- cement), de manière à rapprocher progressivement la roue-outils et l'engrenage à tailler dans la direction de la profondeur des dents jusqu'à arriver à la profondeur normale d'engrènement.
Il est aisé de comprendre que la construction des ma- chines capables d'appliquer ce procédé sera très simple. Il suffit en effet de prévoir, sur le bâti de la machine, un support pour l'axe de la roue-outils, un deuxième support pour l'axe de l'engre- nage à tailler, une connexion entre ces deux axes pour la synchro- nisation de leur mouvement de rotation et des moyens pour permet- tre à un de ses axes ou même aux supports de ces axes de changer de position, afin de permettre le mouvement d'avance dans le sens de la profondeur des dents. initié
Pour permettre à l'homme de mé tier/à l'Art de la taille des engrenages de mieux saisir les particularités de cette nouvelle méthode, nous donnons, ci-après, quelques explications et dessins complémentaires dans lesquels:
les figures 1 et sont, respectivement, une vue laté- rale et une vue de face partielles de deux roues dentées à axes "offset" accouplées.
Les figures 3, 4 et 5 sont des schémas illustrant les
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mouvements relatifs entre le profil de coupe d'une dent-outil et les flancs d'une roue que l'on taille.
La figure 6 représente les empreintes faites par les dents-outils sur les flancs d'une roue que l'on taille.
La figure'7 est la vue en plan d'un pignon montrant une empreinte d'une dent-outil.
La figure 8 est la vue en plan d'un pignon montrant les empreintes de plusieurs dents-outils.
La figure 9 schématise partiellement la position relative de la noue-outil et du pignon qu'elle taille.
Les figures 10,11 et 12 représentent schématiquement quelques surfaces de coupe lorsqu'elles sont entrées respectivement à un tiers, deux tiers et dans toute la profondeur des dents à tailler.
En fait, si l'on étudie les mouvements relatifs entre les flancs conjugués des dents qui entrent en contact, respecti- vement d'une roue et d'un pignon à axes "offset", on constate un mouvement de glissement complexe qui peut se traduire par un dé- placement dans le sens de la profondeur des dents et un déplace- ment important dans le sens de la longueur des dents,,
Dans le but de fixer ces mouvements avec précision, considérons (figures 1 à 6) une dent b d'une roue x et plus par- ticulièrement le profil hkn obtenu par l'intersection d'une sur- face a avec les flancs et le sommet de la dite dent b; la roue x engrène avec un pignon ± à axe offset.
Lors de la rotation de ces deux roues x et g à axes "offset" autour de leur axe respectif, on constate les mouvements relatifs caractéristiques suivants:
L'arête h entre en contact avec le flanc par un point supérieur arrière i (figure 3). Cette arête glisse vers l'avant tout en restanttangente au flanc e jusqu'à atteindre finalement un point de contact inférieur (figure 4), qui se trou- ve non seulement à un niveau inférieur à celui du départ i, mais aussi dans une position différente sur la longueur du flanc consi- ,
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déré. L'arête a donc balayé une zone s(figure 6) de la surface du flanc c.
Par conséquent, si l'on considère cette même arête h comme étant un profil coupant, on pourra admettre que la zone s de la surface du flanc a pu être taillée et générée par ledit profil de coupe h par le simple fait d'avoir fait tourner le pignon ± et la roue à laquelle appartient la dent b autour de leur axe respectif. Poursuivant l'examen des mouvements du même profil on constate que l'arête k, du sommet, balaye une surface 1 dans le fond e du creux m du pignon il.. figures 4 et 6). Enfin, la deuxième arête latérale n entre en contact avec le deuxième flanc d dans des conditions inverses de celles constatées pour l'arête h, c'est- à-dire que le contact s'établit au point inférieur 0 pour se ter- miner au point supérieur 2 (figure 5) balayant ainsi sur le flanc d une zone q, (figure 6).
On peut donc, pour le deuxième flanc, appliquer exactement les mêmes considérations que pour le premier.
Une zone slg (figure 6) faisant partie des deux flancs et du fond du même creux, est, de ce fait, susceptible d'être taillée et gé- nérée par le profil hkn précité.
Dès lors, si on reprend la même dent b de la roue coupeuse et qu'on la sectionne par une &érie de surfaces, telles que a sensiblement parallèles et échelonnées sur toute la lon- gueur de la dent, on obtiendra une série de profils d'intersection hkn, h'k'n', h"k"n" etc. A chacun de ces profils il est possible d'appliquer les mêmes considérations que, pour la première section hkn, c'est-à-dire que chacune de ces sections balayera une zone dif- férente, respectivements'1'o' s"l"q" etc... (figure 6); toutes ces zones avoisinent et se répartissent sur toute la longueur de la dent du pignon.
Les figures explicatives complémentaires 7 .et 8 permet- tent mieux encore de comprendre le processus de taille. Dans la fi- gure 7, le pignon il.. que l'on taille est représenté en plan et laisse apparaître l'empreinte unique slq laissée par le passage du seul profil de coupe hkn mis en oeuvre. Celui-ci tourne autour de l'axe
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x qui est celui de la roue dentée dont le profil de coupe hkn fait partie. Le pignon g que l'on taille, tourne aussi autour de son axe y-y. Dans la figure 8, on a représenté une série d'em- preintes slo- s'l'o' - s"l"o" etc..., taillées successivement par les profils de coupe hkn - h'k'n;' - h"k"n" etc.
Plus grand est le nombre de zones balayées (empreintes) plus petite est l'étendue de matière enlevée individuellement par et chaque outil/meilleur sera le fini des surfaces des flancs de cette dent. En effet, si la taille se faisait par un seul outil, ou plus exactement, par un seul profil de coupe (figure 7),cet outil devrait enlever la matière sur une telle étendue que les angles de coupe, et de dépouille seraient incompatibles avec les principes connus d'une taille rationnelle. Mais, conformément à l'invention, la taille est effectuée 1 ) par passes successives et ) par une série d'outils ou plus exactement de profils de coupe (figure 8).
Par ce double moyen on peut aisément obtenir que chaque outil, individuellement, enlève de la matière sur une très petite étendue,de telle manière que les angles de coupe et de dépouille soient maintenus dans des limites satisfaisantes. Il sera expliqué dans la suite, au cours de la description de l'outil, comment on peut atteindre d'une manière assez simple, un nombre suffisant d'empreintes et des variations dans les angles de coupe et de dépouille sans effet pernicieux.
Dès lors, si l'on considère deux roues conjuguées "offset" et qu'on imagine que les dents de l'une sont capables de couper suivant ce qui vient d'être exposé, dans une direction qui est sensiblement celle de la longueur des dents, on peut com- prendre que la deuxième roue a pu être taillée et générée par la première par le simple fait que les roues ont tourné autour de leur axe respectif.
Dans les figures 9,10, 11 et 12, on peut voir les différents stades de taille d'un pignon par une roue-outils présen- tant des surfaces de coupe successives b'b"b'''. selon le procédé, objet de l'invention. La taille se fait progressivement en rappro-
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chant l'outil du pignon que l'on taille pendant que tous deux tour- nent autour de leur axe jusqu'à arriver à la profondeur normale d'engrènement; le pignon est taillé lorsque cette position est at- teinte. La figure schématise partiellement une tête d'outil atta- quant un pignon, montrant ainsi la position relative entre la roue- outils x et le pignon que l'on taille.
Les figures 10,11 et 12 représentent l'outil et le pignon respectivement lorsque l'outil est rentré à peu prés à un tiers de la profondeur des dents à tailler, à deux tiers de cette profondeur et à la profondeur normale d'engrènement.
10, 11 et Dans les figures/12 on a indiqué des copeaux t montrant ainsi, d'une manière plus imagée, comment s'opère la taille à l'in- stant considéré dans cette figure.
Le procédé, objet de l'invention, consiste donc bien à tailler et à générer simultanément des engrenages, spécialement des engrenages coniques, hyperboliques ou hypoïdes par une roue "offset" correctement conjuguée avec la roue que l'on taille et dont les dents sont capables de tailler.
Le procédé, quoique appliquant une caractéristique des roues "oifset", ne se limite pas à la taille de telles roues, mais il s'étend aussi à la taille des roues à axes concurrents.
En effet, on sait qu'un engrenage conjugué avec un engrenage "offset", peut être conjugué à un autre engrenage non "offset", c'est-à-dire à axes concurrents. Il en découle qu'un engrenage taillé suivant l'invention, par l'application du glissement carac- téristique de "l'offset", peut,parfaitement engrener avec un en- grenage non "offset".
Dans le même ordre d'idées, un pignon donné pouvant être conjugué à une roue "offset", on peut imaginer d'emblée une roue-outils capable de tailler ce pignon. Toutefois, deux condi- tions sont indispensables:
1 ) que la roue-outils présente des profils .de coupe correctement conjugués à l'engrenage que l'on taille et
2 ) que la roue-outils et l'engrenage tournent autour
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la d'axes "offset", la génération de/surface- des flancs se faisant par la simple rotation des deux engrenages autour de leur axe.
En pratique, lors de l'établissement d'une roue-outil en plus des autres considérations énumérées ci-dessus, on devra tenir compte notamment du genre de taille, de la matière à tailler, de la précision exigée, du fini désiré et de toutes autres considé- rations analogues.
Avant de décrire quelques modes d'exécution de l'outil capables d'appliquer le procédé, objet principal de 1invention, il est utile d'examiner différents genres de tailles, ceci ayant une influence sur l'établissement de l'outil.
A l'aide du présent procédé, on peut très rationnelle- ment envisager plusieurs modes de fabrication des engrenages, soit par exemple:
1 ) La taille complète en une seule opération:
Dans ce cas, on utilise une roue-outils, dont les dents présentent une épaisseur substantiellement égale à celle des dents d'une roue parfaitement conjuguée et sans jeu par rapport au pignon que l'on taille. Lorsque la roue-outils aura atteint la profondeur finale de taille, l'épaisseur des dents obtenues sera correcte et la taille du pignon est terminée.
Eu égard à la grande précision avec laquelle on peut réaliser l'outil et la grande stabilité que l'on peut donner à la machine, on pourra souvent considérer la précision ainsi ob- tenue comme suffisante.
2 ) La taille d'une ébauche suivie de une ou de plu- sieurs opérations de finition:
Lorsque l'on doit obtenir une plus grande précision, on peut envisager ce deuxième mode de taille, qui consiste à réaliser une ébauche ultérieurement corrigée. L'ébauche proprement dite est taillée à l'aide d'une roue-outils, dont les dents sont légèrement plus étroites que pour la taille en une seule opéra- tion. Par ce fait, les dents obtenues sont légèrement plus épais-
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ses et le surplus de matière est enlevé sur chaque flanc par la ou les opérations suivantes de finition.
Pour cette ou ces opérations de finition, on peut uti- liser soit a) un outil dont les dents sont d'épaisseur égale à celle des dents d'une roue correctement conjuguée et sans jeu. Pendant l'opération on rapproche progressivement le pignon et la roue-outils de finition jusqu'à la profondeur normale d'engrène- ment. b) Un outil d'épaisseur moindre que sub.a). Il faut alors prévoir un moyen quelconque pour permettre à cet outil d'attaquer successivement chaque flanc, afin de ramener la dent à l'épaisseur correcte.
Dans ce mode de taille réalisant d'abord une ébauche suigie de une ou de plusieurs opérations de finition, l'usure du ou des outils de finition est moindre que dans la taille en une seule opération et, en outre, les efforts de la machine lors de la finition, sont moindres surtout avec le dernier moyen. Le choix des moyens dépendra aussi de la précision finale que l'on doit atteindre.
3 ) La taille avec superfinition.
Il est quelquefois désirable, surtout pour des engrenages très chargés, comme c'est le cas dans les engrenages de pont-arrière d'automobiles, par exemple, de pousser la préci- sion au Maximum. On peut donc prévoir, en outre des opérations de taille et de finition, une troisième opération dite de super- finition et qui a pour but essentiel de polir davantage la surface de la matière en y enlevant les dernières aspérités ou excès qui pourraient encore s'y trouver après les opérations précédentes.
L'OUTIL.
A l'effet de mieux faire ressortir encore les caracté- ristiques du procédé, objet principal de l'invention, certains modes de réalisation de 1outil sont décrits en détail ci-après,
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avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 13 schématise une roue-outils attaquant un pignon ; la figure 14 est un schéma explicatif de la formation de la roue-outils; les figures 15 et 16 schématisent respectivement en plan et en élévation une roue-outils conforme à l'invention; la figure 17 est une vue schématique illustrant la réalisation des surfaces de coupe des dents-outils successives; la figure 18 est une vue en plan schématique d'une roue-outils réalisant des empreintes voisines successives;
la figure 19 est une vue en plan schématique d'une roue-outils, dans laquelle les surfaces de coupe sont dirigées vers l'intérieur; la figure 20 est une coupe suivant la ligne XX-XX de la figure 19; la figure 21 estune vue en plan schématique d'une roue-outils présentant deux surfaces de coupe par dent-outil; la figure 22 est une coupe suivant la ligne XXII-XXII de la figure 21; la figure 23 est une vue en plan schématique d'une roue-outils dont l'exécution tient compte de la réduction des denis- outils après affûtage; la figure 24 est une vue en plan partielle d'une roue- outils dans laquelle les dents-outils sont amovibles; la figuré 25 est une coupe suivant la ligne XXV-XXV de la figure 24; la figure 26 est une variante .d'exécution du disposi- tif à dents-outils amovibles ;
la figure 27 est une coupe suivant la ligne XXVII-XXVII de la figure 26; les figures 28 à 35 sont des vues schématiques indi- quan.t les différentes caractéristiques de la portée des engrenages;
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la figure 36 est une coupe longitudinale par une dent-outil indiquant un changement de profil pour modifier la por- tée ; la figure 37 est une vue en élévation d'une dent-outil présentant une surface de coupe concave; la figure 38 est une coupe suivant la ligne XXXVIII- XXXVIII de la figure 37; la figure 39 est une vue de face de la dent-outil de la figure 37 ; les figures 40 et 41 schématisent des variantes de profils concaves de la surface de coupe de la dent-outil ; la figure 42 est une vue en plan schématique d'une roue-outils spécialement pour la taille rapide de l'ébauche;
les figures 43 et 44 représentent partiellement en plan eten perspective des dents-outils d'une roue-outils pour la taille de l'ébauche, les surfaces de coupe étant dirigées vers l'extérieur ; la figure 45 est un schéma explicatif des figures 43 et 44; les figures 46 et 47 schématisent une exécution sem- blable à celle des figures 43 et 44, mais dans laquelle les sur- faces de coupe sont dirigées vers l'intérieur ; la figure 48 est un schéma explicatif des figures 46 et 47; les figures 49 et 50 schématisent les corrections ap- portées au profil de coupe des outils de finition ; les figures 51 et 52 sont respectivement la vue en plan et la vue perspective partielles d'une variante de dent-outil d'une roue-outils de finition de l'un des flancs et dont les pro- fils de coupe sont dirigés vers l'extérieur;
les figures 53 et 54 sont respectivement la vue en plan et la vue perspective partielles d'une roue-outils semblable à la précédente, mais destinée à la taille du second flanc;
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les figures 55 et 56 représentent respectivement la vue en plan et la vue perspective partielles de dents-outils d'une roue-outils de finition de l'un des flancs et dont les profils de coupe sont dirigés vers l'intérieur; les figures 57 et 58 représentent respectivement une vue en plan et une vue perspective partielles d'un outil semblable au précédent, mais destiné à l'autre flanc; la figure 59 schématise en perspective une roue- outils de superfinition attaquant un pignon; la figure 60 est une vue perspective partielle détail- lant les dents-outils de 1*outil de superfinition ;
la figure 61 est une vue perspective partielle d'un mode d'exécution d'un outil de superfinition par plaques accou- plées; la figure 62 est une vue en élévation partielle avec coupe radiale du dispositif de la figure 61.
L'OUTIL POUR LA TAILLE EN UNE SEULE OPERATION.
Reprenant les schémas des figures 7 et 8, on constate que les empreintes successives (figure 14) A-B-C-D-E.... etc. peu- vent résulter du passage de profils de coupe successifs échelonnés le long d'une roue-outil avec un décalage tel que l'on obtient des empreintes jointives. On peut donc considérer que ces profils de coupe soient échelonnés le long d'une spirale 3.
Partant de ces considérations, si, conformément à l'invention, on doit tailler un pignon g de n dents (figures 1, 2, 15 et 16), on choisit une roue x de N dents à axe "offset" et dont les flancs seront correctement conjugués et sans jeu avec le dit pignon à tailler g.
On supposera, pour faciliter l'exposé, que les dents de cette roue x sont plus longues que celles du pignon g surtout vers l'intérieur. Pour former l'outil, on enlève une partie de chaque dent de la roue x en ayant soin de laisser pour chacune d'elles un tronçon de dent 1, 1', 1", etc., de même longueur pour
15, toutes les dents (figures/16 et 17). Ils est préférable que les
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surfaces 2, 2', 2", etc., qui limitent ces tronçons de dents vers courbe l'extérieur, soient disposées le long d'une/spr@idele 3 dont le pas est sensiblement égal à la longueur de la dent du pignon à tailler (figure 16).
Les dites surfaces 2, 2', etc. seront les surfaces de coupe de la roue outils et les profils hkn, h'k'n', h"k"n" etc. résultant de l'intersection de ces surfaces avec les flancs conju- gués seront, après détalonnement convenable, les profils de coupe de l'outil, ou plus exactement de la roue-outils x. Chaque dent ou tronçon de dent de La roue-outils devient donc une dent-outil.
En procédant de la sorte, on disposera donc d'un nom- bre d'outils égal, en principe, au nombre de dents de la roue x.
Chaque dent-outil présente une surface de coupe différente et les différentes surfaces de coupe représentent chacune une tranche de la dent de la roue"offset" x, conjuguée à celle que l'on taille.
En d'autres termes, si (figure 17), on considère une dent! de la roue x et qu'on la sectionne par un nombre de surfaces 5, 5', 5", etc. égal au nombre de dents de cette roue x et sensible, -ment parallèles entre elles et équidistantes sur toute la longueur de la dent 4, on obtient, par l'intersection du sommet et des flancs de la dent et des dites surfaces 5, 5',5" etc., les profils de coupe hkn, h'k'n', h"k"n" etc. des dents-outils successives de la roue-outils x.
La roue-outils ainsi réalisée se substitue donc à la roue "offset" conjuguée au pignon que l'on taille. Elle se présente sous la forme d'une roue dentée caractéristique, dont les tronçons de dents de même longueur sont échelonnés le long d'une spirale et présentent tous une surface de coupe reproduisant une section de la dent primitive de cette roue. Celle-ci est placée dans la posi- tion d'engrènement normale de la roue primitive qui lui a donné naissance et tourne autour de son axe pendant que le pignon que l'on taille tourne autour du sien. Les vitesses angulaires respec- tives de la roue-outils et du pignon que l'on taille, seront inver- sement proportionnelles à leur nombre de dents.
Il est cependant
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souhaitable, pour obtenir que la surface des dents sexécute par le plus grand nombre possible de dents-outils et par une simple rotation continue de la roue-outils et du pignon autour de leur axe. respectif, de choisir judicieusement le rapport entre le de l'engrenage nombre de dents/que l'on taille et le nombre de dents de la roue "offset" primitive qui a servi de base à l'établissement de la roue- outils.
En effet, pour quune dent-outil ne repasse pas sur l'empreinte qu'elle a faits précédemment sur un flanc donné, avant que tous les autres outils de la roue aient passé par le méme flanc il est nécessaire de prévoir, par exemple, N = kn ¯ Ó. Dans cette relation, N, comme dit précédemment, est le nombre de dents de la roue "offset" x conjuguée au pignon g que l'on taille ; n est le nombrede dents du pignon g; K est un nombre entier (ou le quotient de l'unité par un nombre entier) et Ó est un nombre entier, qui peut âtre égal à l'unité ou un nombre quelconque non divisible par n.
En principe, on pourra donc choisir de nombreuses relations, par exemple: pour n = 10 on pourra faire N = 31, 47, 49, etc. pour n = 13 on pourra faire N =27, 35,40, 53 etc.
Parmi tous ces rapports il en est toujours un, évidem- ment, qui est mieux adapté à chaque problème donné et il sera ju- dicieusement choisi, en tenant compte des conditions générales qui régissent une taille par génération rationnelle.
Moyennant ces prescriptions, la taille est extrêmement rapide et correcte, la génération s'effectuant sur toute la longueur de la dent par empreintes très rapprochées.
Il est compréhensible qu'une génération correcte et une taille complète peuvent être obtenues en appliquant tous au- tres rapports que ceux donnés par la formule N = kn ¯ . Il suffit dans ce cas d'adjoindre un mouvement complémentaire de division à la machine ; cette méthode est plus compliquée.
Avec un outil réalisé suivant l'illustration des fi-
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gures 15-16, dans lequel on a prévu un outil par dent, la généra- tion du flanc s'obtiendra par un nombre d'empreintes (facettes) égal au nombre de dents, ce qui donne, généralement, une précision suffisante.
Dans cette réalisation, on dispose donc, en l'occur- rence, de 47 profils de coupe s'échelonnant progressivement le long d'une spirale 3.
Si on considère par exemple que cet outil taille un pignon conjugué ± de dix dents, et qu'on admet que le premier creux de celui-ci reçoit la première morçure de la première dent- outil les dents étant numérotées de 1 à 47, ce même premier creux recevra, dans l'ordre, la morçure des dents-outils n 11, 21, 31, 41,4, 14,24, 34, 44,7, 17 ; 27, 37, 47, 10, 20, 30, 40,3, 13, 23, 33,43, 6,16, 26,36, 46,9, 19, 29, 39, 2,12, 22, 32,42, 5,15, 25,35, 45,8, 18, 28, 38.
Dans ces conditions, la taille ne sefait pas d'une manière progressive par des empreintes voisines, mais ces emprein- tes sont alternées et progressivement rapprochées l'une de l'autre, pour former, finalement, une taille continue. Pendant la rota- tion de la roue-outils x et du pignon que l'on taille autour de leur axe respectif, ils sont rapprochés progressivement l'un de l'autre, pour permettre aux dents-outils d'atteindre la profondeur de taille prédéterminée.
On peut aisément substituer à la répartition alternée, une succession progressive et régulière d'empreintes voisines l'une de l'autre. En effet, il suffit, comme schématisé à la figure 18, de disposer les dents-outils 1, 1', 1" etc. de manière telle qu'elles entrent en contact avec la matière à tailler par ordre croissant de grandeur. Dans ce but, et, reprenant l'exemple pré- cédent, il faudra disposer les dents-outils N 2,3, 4,5, 6, 7,8, 9,10 etc. respectivement à la place des dents-outils N 11, 21, 31, 41,4, 14, 24, 34, 44, etc. , en suivant la nomenclature précédente.
Par cette disposition originale, chaque dent sera taillée par
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morçures voisines successives se suivant l'une l'autre formant donc une taille s'allongeant progressivement tout au long de la dent. Dans ce mode d'exécution, la spirale 3', le long de laquelle s'échelonnent les différentes surfaces de coupe, est à très faible pas, comme on peut le remarquer dans la même figure 18.
On pourrait évidemment répartir les surfaces de coupe, le long de la spirale 3' de manière très diverses, mais ce seraient des cas particuliers du précédent .
Dans les deux exemples décrits, on a orienté les surfaces de coupe vers l'extérieur de la roue-outils. Semblablement, ces surfaces de coupe pourraient être dirigées vers l'intérieur, dans lequel cas il suffirait d'inverser le sens de rotation de la roue-outils et du pignon que l'on taille.
Un exemple d'exécution est schématisé à la figure 19, dans laquelle on remarque que les surfacesde coupe 2, 2', 2" sont bien dirigées vers l'intérieur de la roue primitive et qu'en fait on a simplement appliqué les marnes caractéristiques que celles décrites précédemment. On retrouve ces surfaces de coupe
2', 2" échelonnées le long d'une spirale intérieure 3.
En partant des prescriptions élémentaires divulguées précédemment, on peut réaliser des variantes d'exécution nombreuses et capables de modifier les conditions et les caractéristiques de taille. En effet, pour atteindre un meilleur fini, par exemple, on peut simplement, en partant de la même roue primitive, multi- plier le nombre de surfaces de coupe, sur chaque dent-outil. Dans ce but (figure 21). il suffit de tronçonner les dents-outils par une rainure spiroïdale 6, qui est d'ailleurs le prolongement de la spirale 3, le long de laquelle sont échelonnées les surfaces de coupe externes des dents-outils./Un obtient donc ainsi, par dent, deux surfaces de coupe 2, 2', 2". etc. et 7, 7', 7" etc.
Celles-ci s'échelonnent donc le long de la spirale 3, dont le pas est sensi- blement égal à la moitié de la longueur de la dent et qui se pro- longe sur deux tours. Il conviendra évidemment de détalonner cor-
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rectement les tronçons de dents ainsi réalisés, pour permettre à ce profil de coupe de tailler convenablement. On peut évidemment pourvoir les dents d'un plus grand nombre de profils de coupe, soit en donnant à la rainure spiroïdale 6 plusieurs tours, soit, si on ne désire pas affaiblir trop les dents-outils, en rainurant convenablement les flancs et le sommet de la dent au lieu de tronçonner entièrement la dent, soit de toute autre manière.
On peut également tenir compte, lors de l'exécution de ces outils, de la modification apportée aux dents-outils par les affûtages successifs.
En effet, considérant par exemple la roue-outils x représentée à la figure 15, on comprendra que, par les affûtages successifs, on modifie la position des surfaces de coupe échelon- nées le long de la spirale 3. Lorsque les surfaces de coupe sont dirigées vers l'extérieur, elles seront progressivement rapprochées du centre de la roue et, inversement, elles seront écartées lors- qu'elles sont dirigées vers l'extérieur, du fait des affûtages successifs.
Dès lors, toutes les surfaces de coupe 2, 2', 2" etc. se trouveront le long d'une autre spirale 3' écartée de la précé- dente d'une distance égale à l'épaisseur de matière enlevée par l'affûtage, et la roue-outils correspond alors à une roue conju- guée primitive plus petite ou plus grande, selon que les surfaces de coupe sont orientées vers l'extérieur ou vers l'intérieur de la roue-outils.
En conséquence, les dimensions du pignon ± que cette roue-outils x est capable de tailler, sont différentes selon l'état des dents-outils après affûtage.
On peut obtenir, d'une manière d'ailleurs très simple, que cette roue-outils puisse tailler les mêmes dimensions de pignon, même après de nombreux affûtages, c'est-à-dire après un raccourcis- sement même important de ses dents-outils.
L'une de ces solutions très simples, comme représenté schématiquement à la figure 23, consiste à former une réserve de dents-outils, en donnant par. exemple à la spirale 3, le long de
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laquelle s'échelonnent les surfaces de coupe, un pas plus grand que celui prévu dans les exécutions précédentes. Par ce fait, un cer- tain nombre des dernières dents-outils 8, 8', 8" etc. sont tempo- rairement inutilisées. Toutefois, au fur et à mesure des affûtages, la spirale 3. se déplace vers le centre, se réduit de même que la surface de coupe des dents-outils supplémentaires, laquelle at- teind finalement la grandeur des surfaces de coupe utilisables.
Simultanément, les surfaces de coupe de l'autre bout de la spirale, devenues trop petites sont mises hors service pour la taille du pignon qu'elles étaient initialement destinées à tailler.
Evidemment, une roue-outils devenue inutilisable pour la taille d'une roue donnée, par suite des affûtages successifs, peut encore parfaitement servir pour la taille de pignons présen- tant des dents plus rapprochées ou plus éloignées du centre du cône selon que les surfaces de coupe de la roue-outils sont orientées vers l'extérieur ou vers l'intérieur de celle-ci.
Appliquant les principes connus, il faudra, pour obtenir une bonne taille, détalonner convenablement chaque tronçon de dent-outils. Ce dëtalonnement doit être fait judicieuse- ment, afin d'obtenir des angles de dépouille efficaces. La direc- tion du détalonnement devra être déterminée par le mode de taille, le sens de l'avancement, le genre de denture, le procède d'affûtage prévu et les caractéristiques constructives de l'outil. La quantité de détalonnement dépendra de l'angle de dégagement le mieux appro- pris aux conditions générales de!taille, à l'avancement, à la vi- tesse de coupe, au genre de matières à tailler, à l'orientation de l'outil, à l'importance de l'offset, au nombre d'arêtes de coupe, à la position successive de ces arêtes le long de la denture etc.
Toutefois, bien que l'orientation.et la quantité du détalonnement soient variables, celui-ci sera préférablement exé- cuté de telle façon que, après affûtages successifs, les profils de coupe soient toujours des profils correctement conjugués avec le± flancs du pignon que l'on s'est proposé de tailler.
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Malgré la forme apparemment complexe du détalonnement des dents de ces roues-outils, il peut être exécuté d'une manière industriellement simple, mais à laquelle il faut apporter le maxi- mum de soin et de précision.
D'une manière générale d'ailleurs, les roues-outils conformes à l'-invention sont d'exécution industrielle simple en soi, mais exigeant de grands soins. Les dents-outils peuvent venir d'une seule pièce avec la roue proprement dite, ou bien encore être rapportées sur cette dernière, qui réalise dès lors un support commun.
Dans le premier cas, les dents-outils sont soigneuse- ment rectifiées une à une par toute machine d'affûtage du*ment adaptée à cet effet. Il faut d'ailleurs remarquer que les surfaces de coupe des dents-outils sont aisément accessibles.
Dans le deuxième cas, on peut imaginer de nombreuses formes constructives capables de fixer les dents-outils dans leur position convenable sur un support commun, formé en l'occurrence par la roue proprement dite. Les dents-outils peuvent être fixées individuellement ou par groupes. une première exécution de roue-outils avec dents indi- viduelles est schématisée aux figures 24 et 25. Les dents-outils 1,1', 1" etc. sont constituées par des éléments individuels pro- , longés chacun vers le bas par une embase 9, de section substantiel- lement trapézoïdale. La roue-support proprement dite 10 présente un logement Il en forme de couronne circulaire, limitée vers l'exté- rieur par un cerceau 12 et vers l'intérieur par un rebord circu- laire 13.
Les dents-outils 1 prennent appui par leur embase dans le dit logement 11 sur des intercalaires inclinés 13 et sont fer- mement coincées entre le cerceau extérieur 12, et un coulisseau 14 capable d'être énergiquement serrés par une vis à pression 15 blo cable par un contre-écrou 16. Contre les faces inclinées latéra- les de l'embase 9 de la dent-outil, s'ajustent les faces inclinées correspondantes, respectivement du cerceau extérieur 12 et du cou-
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lisseau 14. Le cerceau extérieur 12 et le @ebord intérieur 13 sont aisément enlevables, étant fixés à la roue-support 10 ...: par des vis, respectivement 17, 18. On peut donc rapidement et aisé -ment enlever,et placer les dents-outils 1.
Une même roue-support 10 peut donc servir à la constitution de roues-outils de caracté- ristiques diverses. Par cette disposition simple, les dents-outils 1 sont non seulement assurées d'être toujours placées en position correcte, mais également on peut régler leur position à tout moment. De même, les dents-outils étant amovibles, on peut rapide- ment les remplacer. Les coulisseaux 14 sont évidemment guidés dans des coulisses appropriées, disposées dans la direction exacte, qui doit être occupée par la dent-outil correspondante.
Une autre exécution de roue-outils à dents amovibles est schématisée aux figures 26 et 27, dans lqquelle les dents- outils sont solidarisées par groupes de trois. Chaque groupe de trois dents-outils 1, 1', 1" est solidaire d'une base commune 19, profilée de telle sorte que toutes les bases étant jointives, les dents-outils s'échelonnent le long d'une spirale, comme exposé précédemment. Ces bases 19 sont fixées, par exemple, par des vis 20, sur une roue 21, réalisant un support commun pour toutes les dents-outils. On peut donc aisément enlever ces dents-outils par groupes de trois, en retirant simplement les vis 20. Cette exé- cution est donc particulièrement simple et de réalisation techni- quement et industriellement facile.
LA PORTEE.
La portée entre les dents de deux roues dentées conju- guées offre également une grande importance. En effet, si on consi- dère un pignon taillé par le procédé, objet principal de l'inven- tion, engrenant avec une roue dentée exactement la même que celle qui a donné naissance à la roueoutils, le contact ou la portée (bearing) entre les flancs du pignon et de la roue se fera prati- quement sur toute leur surface; en d'autres termes, la portée de tels engrenages s'étendra sur toute la longueur et sur toute la profondeur des flancs, tel que 22, figure 28.
Mais, pour donner
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une certaine latitude, lors du montage des axes, et aussi pour ob- tenir que différentes positions d'engrènement soient correctes, ce qui permet un montage moins rigide des axes, on préconise, en pratique, de localiser la portée (bearing) entre les dents, afin de réduire la portée (bearing) à une surface telle que 23, figure 29, dont l'étendue et la position ont une grande importance.
Ur, le procédé de taille, objet principal de l'inventio: permet justement de générer les surfaces des flancs sous différen- tes formes, ce qui constitue dès lors un moyen systématique pour réaliser toutes les conditions d'une bonne portée en réglant notam- ment sa longueur, sa largeur, sa forme générale, ainsi que sa posi- tion par rapport à la surface entière du flanc.
Notamment, si on taille un engrenage au moyen d'une roue-outils réalisée en partant d'un engrenage théorique exactement le même que la roue conjuguée initiale, l'engrenage taillé sera exactement conjugué à l'outil et, par conséquent, avec la dite roue. Dans ce cas, la portée s'étendra --sur toute la surface du flanc. Pour réduire cette portée, il suffira de partir, pour ' l'exécution de l'outil d'un engrenage théorique parfaitement con- jugué avec la roue à portée réduite. En conséquence, la roue théo- brique qui servira à réaliser l'outil, ne sera pas la même que l'engrenage avec lequel le pignon à tailler est destiné à engrener.
En l'occurrence, cela équivaut donc à apporter une correction aux dents de l'engrenage théorique, qui sert à établir la roue- outils par rapport aux dents de l'engrenage avec lequel est destiné à engrener le pignon à tailler. ais le procédé et surtout la conception originale de la roue-outil appliquant ce procédé nouveau, permettent d'attein- dre le même résultat par différents autres moyens également très simples.
En effet, il a été exposé précédemment que les différentes surfaces de coupe successives s'échelonnent le long d'une spirale 3 (figure 1@). Si, au contraire, on suppose que les surfaces de coupe successives sont rectifiées de manière à s'échelonner, non pas sur la dite spirale 3, mais le long d'une courbe 3', qui n'est
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pas parallèle à la spirale, on peut considérer que les différentes surfaces de coupe successives résultent non plus du tronçonnement d'une dent normale telle que schématisée à la figure 15, mais bien d'une dent corrigée 26 par 'exemple, suivant schéma de la figure 36.
En effet, la courbe 3' introduit des modifications dans la disposi- tion successive des surfaces de coupe. Ces changements dans la dent théorique ou imaginaire sont principalement dûs au fait que la dent-outil est détalonnée. En effet, si la dent-outil n'était pas détalonnée, la correction dans l'affûtage d'introduirait pas de changement dans la dent théorique, mais simplement un déplacement des facettes le long de la denture lors de la taille du pignon.
On remarquera aussi que, plus Il'écartement-entre la spirale 3 et la nouvelle courbe 3' (figure 15) est grand, plus grande sera la déformation de la dent théorique et, par conséquent, plus petite sera la portée (bearing). Les empreintes marquées par les surfaces de coupes successives seront donc corrigées. En l'oc- currence, les copeaux enlevés seront d'épaisseur moindre vers le milieu de la dent taillée que celle résultant de l'action de la dent-outil non corrigée. La dent ainsi taillée présentera donc une surépaisseur dans la partie centrale de sa longueur.
Donc une roue:-outil dans. laquelle la spirale 3 est remplacée par une courbe 3', donnera aux engrenages qu'elle taille, une portée attendant sur toute la hauteur du flanc, mais sur une partie seulement de sa longueur, comme schématisé en 24, figure 30.
Le centre de cette portée, réduite, c'est-à-dire la partie où le contact est maximum, se trouvera déterminé par l'en- droit ou la courbe 3' s'éloigne le plus de la spirale 3.
-Dans le cas illustré à la,figure 15, on a tracé la courbe 3' de telle sorte que le point le plus éloigné de la spirale se trouve au milieu de la dent. Mais cette disposition peut être modifiée à volonté et il importe d'adapter cette variation à chaque cas envisagé. Dès lors, par le choix judicieux de la cour- be 3' le long de laquelle s'échelonnent les surfaces de coupe suc-
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cessives des dents-outils, on peut régler automatiquement la lon- gueur et la position de la portée par rapport à la surface entière des flancs.
Dans cette disposition , on a, en quelque sorte, simple -ment déplacé les surfaces de coupe, en les échelonnant le long d'une courbe 3' autre que la spirale 3, sensible
Cette disposition n'apporte pas de changement/dans la hauteur de la portée, laquelle continue de se produire sur toute la hauteur des flancs.
Or, il est parfois désirable que la portée ne s'étende que sur une partie 25 de la hauteur des flancs (figure 31).
L'invention permet aussi de régler, à volonté, la hau- teur de la portée ainsi que la position de celle-ci sur la hauteur du flanc. Dans ce but, il suffit de modifier la forme de la surface de coupe de la dent-outil et de substituer à la forme plane divulguée précédemment, une forme concave, dont la courbure peut d'ailleurs être modifiée suivant les caractéristiques désirées.
En effet, comme schématisé à la figure 37, dans laquel- le la surface de coupe plane 27 est représentée en proj,ection droi- te, si on modifie celle-ci en lui donnant un profil concave, 28 par exemple, le profil de la dent théorique est corrigé. La dent- outil présentant un évidement vers le milieu de la surface de coupe, cela se traduitpar l'incurvation des deux cotés latéraux 29 et30 du profil de coupe. Il y aura donc, lors de la génération du pignon avec une telle roue-outils un superflu de matières qui se maintien- dra vers le milieu de la dent taillée et la portée (bearing) s'é- tendra bien sur toute la longueur de la dent, mais seulement sur une partie de la hauteur (figure 31). La position de cette portée le long de la hauteur du flanc peut également être modifiée en variant la courbure de la concavité de la surface de coupe.
Les figures 40, 41 schématisent en projection droite deux formes de courbures 31 et 32, capables de déplacer la portée, respectivement vers le fond etvers le sommet des flancs des dents.
Dès lors, en combinant les deux moyens qui viennent
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d'être divulgués, respectivement pour réduire la longueur et la hauteur de la portée (bearing) et aussi pour préciser sa position exacte, on pourra réaliser cette portée réduite 23, suivant des caractéristiques quasi mathématiques (figures 29, 32, 33, 34, 35).
Il devient dès lors possible, non seulement de prédéterminer très exactement la grandeur de la surface de la portée (bearing), mais également la position précise de cette surface sur la surface du flanc de la dent.
Un autre moyen facile pour atteindre le même résultat, consiste à introduire entre la roue-outils et le pignon que l'on taille, de légers changements de position relative, qui reproduisent en quelque sorte les changements de position relative accuses par le pignon taillé et la roue avec laquelle il engrène et qui résul- tent des déformations élastiques des pièces mécaniques lorsque ces roues dentées travaillent à pleine charge. On pourra introduire de tels changements de position par différents moyens.
Plus parti- oulièrement, on peut prévoir sur la machine à tailler employant ce nouveau procédé les dispositifs nécessaires pour permettre, lorsque la profondeur finale de taille est atteinte, de varier à volonté la position relative de l'axe de la rou-outils et de l'engrenage qu'on taille, d'une quantité équivalent au déplacement résultant des défor mations élastiques. La taille par les dents-outils se fera donc de telle sorte que les flancs taillés seront automatiquement corrigés au prorata des dites déformations élastiques.
EMI25.1
L' OU'fIL POUR LA TAILLE DE L'EBAUCEE.
Contrairement à la taille en une seule opération où il est préférable de produire le plus grand nombre d'empreintes possible, à l'effet d'obtenir un fini maximum, on doit surtout, pour la taille de l'ébauche, envisager la rapidité d'usinage.
Si, à titre d'exemple, on reprend la relation N = kn ¯ Ó dans laquelle on fait N = 47, n = 10 et x = 3, on 'constate qu'une dent-outil ne répète la même empreinte dans un creux donné
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qu il après dix tours du pignon de N dents. Le nombre d 'empre intes sera donc de 47, si, bien entendu, l'on suppose qu'il n'y a qu'un seul profil de coupe par dent.
Or, pour la réalisation de l'ébauche, on peut réduire le nombre d'empreintes, puisque l'on est tout de même tenu de prévoir un excès de matière sur les flancs, pour l'opération ultérieure de finition. Dès lors, si dans la relation précédente on fait par exemple Ó = 2, le nombre de dents de la roue- outils serait kn + 2 = (5x 10) - 2 = 48. Avec une telle roue- outils de quarante-huit dents, taillant un pignon de dix dents, un profil de coupe quelconque répétera la même empreinte dans un creux donné au bout de cinq tours au lieu de dix. Les emprein- tes se superposent donc deux fois plus rapidement. Par conséquent, en adoptant judicieusement le nombre de dents de la roue-outils, on peut donner à/celle-ci une vitesse d'avancement double, tout en conservant une même épaisseur de copeau, dont la longueur sera néanmoins plus grande.
Un tel outil est schématisé à la figure 42. On y remarquera néanmoins que les surfaces de coupe s'échelon- nent le long de deux spirales 3", 3''', sensiblement parallèles..
Mais cette disposition particulière des surfaces de coupe n'est pas indispensable ; a surtout pour but d'obtenir, sur deux dents consécutives du pignon, des empreintes de position semblable sur la longueur de la denture. On a, en quelque sorte, combiné deux roues-outils semblables, l'une se composant des dents-outils numérotées en chiffres arabes de 1 à 24 et l'autre numé rotée en chiffres Romains de I à XXIV.
Une autre disposition d'outil destiné à la taille de l'ébauche est schématisée aux figures 43 à 48. La caractéristique essentielle de cette disposition est que les dents-outils présen- tent une section reproduisant seulement un flanc et une partie du sommet de la dent primitive. Les figures 43, 44 et 45 se rapportent à un tel outil, dont les profils de coupe sont dirigés vers l'ex- térieur, tandis que les figures 46,47 et 48 se rapportent à un même outil mais dont les profils de coupe sont dirigés vers l'in-
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térieur.
Ce's roues-outils ne sont donc capables que de tailler un seul flanc du pignon. Il convient donc d'utiliser une telle roue-outils pour tailler l'un des flancs et une deuxième roue- outils pour tailler l'autre flanc du même pignon.
Comme particulièrement illustré à la figure 45, deux surfaces de coupe voisines sont opposées 1'*une à l'autre d'un égal angle /11,0
Dans les figures 46, 47 et 48, on retrouve les mêmes caractéristiques, mais les surfaces de coupe sont dirigées vers l'intérieur. Dans ce cas, ces surfaces de coupe sont également alternativement dirigées en sens opposé et inclinées d'un angless, comme dans le cas précédent. il est compréhensible que pour établir l'outil d'ébau- che, il faut partir d'un engrenage théorique, de préférence par- faitement conjugué au pignon que l'on taille, mais dont les dents sont suffisamment minces pour laisser subsister un excédent de matière, pour les opérations ultérieures.
Néanmoins, on pourrait tolérer que la roue-outils destinée à la taille de l'ébauche ne fût pas parfaitement conjuguée avec le pignon que l'on taille, une grande précision des flancs n'étant pas imposée dans cette opération. 11 est compréhensible qu'on pourrait appliquer à ces différents outils destinés à la taille de l'ébauche, les caracté- ristiques diverses exposées dans la description des outils plus particulièrement destinés à la taille en une seule opération.
L'OUTIL :POUR LA FINITION.
La finition est l'opération corrective, qui suit la taille de l'ébauche. Elle peut être exécutée soit par un outil dont les dents sont d'épaisseur égale à celle de dents d'une roue correctement conjuguée et sans jeu, soit par un outil dont les dents sont d'épaisseur moindre.
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Dans le premier cas, l'opération de finition s'effec- tue simplement sur les deux flancs d'un même creux. Pour l'éta- blissement de cet outil,il faut envisager le meilleur fini pos- sible et, par conséquent, il sera avantageux d'appliquer la rela- tion N = kn + x, tout comme pour l'opération, de taille en une seule opération.
On pourrait également prévoir plusieurs surfaces de coupe sur chaque dent-outil, dans le but d'augmenter encore le nombre d'empreintes. Dans cette opération de finition, il est préférable que l'outil ne travaille pas à fond de creux, dans ce- but on fera en sorte que la hauteur de la dent-outil soit moin- dre que la hauteur du creux. Le détalonnement des dents-outils destinées à la finition peut en général être moindre que pour l'ou- til prévu peur la taille de l'ébauche.
Les prescriptions divulguées prédédemment concernant la portée (bearing), peuvent être appliquées intégralement à l'ou- til de finition.
Mais lorsque l'épaisseur des d ents-outils est moindre, elles sont incapables de tailler simultanément les deux flancs et il importe, dès lors, de procéder à la finition des deux flancs, individuellement. On peut donc faire usage de deux outils différents chacun d'eux représentant un côté de la dent théorique et chacun des outils est destiné à tailler un flanc différent. Cette réalisa- tion a. l'avantage de pouvoir assurer un angle de coupe satisfaisant, sans devoir profiler spécialement la surface de coupe.
Dans cette exécution, on peut prévoir que la roue- outils destinée à tailler l'un des flancs, présente des surfaces de coupe dirigées vers l'extérieur, tandis que 1autre roue-outils présente ses surfaces de coupe dirigées vers l'intérieure Cette disposition est parfois avantageuse pour obtenir que la réaction produite par l'effort de coupe pour l'un des flancs soit dirigée
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en sens inverse du mouvement de rotation de l'engrenage car il en résulte que, par ce fait, le jeu dans les organes de commande a- moins d'influence.
Une telle roue-outils peut néanmoins recevoir de nom- breuses variantes constructives, tout en se maintenant bien enten- du dans le cadre de l'invention.
Il est en effet aisé de grouper sur un même outil cer- taines ou toutes les caractéristiques propres aux opérations pré- vues. Rien n'interdit, d'autre part, que toutes ou certaines des dents-outils ne taillent qu'un flanc, ou bien encore qu'un profil de coupe soit étudié de telle façon que simultanément, il génère une autre partie du deuxième flanc. Une exécution particulière est schématisée très sommairement aux figures 49 à 58. Dans ce cas, on a besoin de deux roues-outils.
L'une prés.ente des dents- outils dont le profil de coupe (figure 49) se réduit à une cer- taine hauteur 35 de l'arête gauche; la partie droite 36 du sommet et la partie supérieure 37 de l'arête droite, tandis que la section des dents-outils de la seconde roue-outil se réduit aux parties complémentaires des premières, soit les parties 38, 39 et 40 (figure 50)..Les parties coupantes de ces profils réduits sont doncbien dégagées.
Les figures 51 et 52 schématisent respectivement en plan et en vue perspective une telle roue-outils particulière, dans laquelle les surfaces de coupe sont dirigées vers l'extérieur, cette roue-outils étant destinée à la taille de l'un des flancs du pignon. La roue-outils complémentaire est schématisée respecti- vement en plan et en élévation aux figures 53 et 54. Dans ces deux roues, on retrouve des dents-outils, dont la partie active est limitée à une certaine hauteur d'une arête, du sommet et de la deuxième arête.
Les figures 55, 56,57 et 58 achématisent/en plan et en vue perspective les'deux roues complémentaires semblables aux précédentes, mais dans lesquelles les surfaces de coupe sont diri- gées vers l'intérieur.
On pourrait également combiner sur une même roue-
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outil des profils de coupe différents et, d'une manière générale, combiner entre elles les différentes caractéristiques précédemment divulguées.
Dans tous ces outils, tant pour la taille en une seule opération que pour l'ébauche et la finition, il est compréhensi- ble que l'établissement des surfaces de coupe se fera en applica- tion de toutes les considérations et prescriptions bien connues en matière de taille des engrenages. Plus particulièrement, on sait que la forme et la position de la surface de coupe sont tributai- res de l'angle de coupe désirable. Cette surface de coupe peut être plane, courbe? mixte, composée etc.
L'OUTIL POUR LA SUPERFINITION.
Dans tous les outils précédents, il est indispensable de détalonner convenablement les dents-outils pour pouvoir tailler.
Mais l'opération de superfinition pré-suppose que la taille est terminée et qu'il ne reste à éliminer que de très légers excès de matière, ce qui réduit même parfois l'opération de superfini- tion à une opération de polissage. Une action d'arasement (shaving) suffit donc. Or, si on réduit le détalonnement des surfaces adjacen -tes aux arêtes coupantes, on réduit la capacité de coupe et on l'oriente vers l'action d'arasement (shaving).
Dès lors, une dent-outils non détalonnée arasera sans tailler. On a avantage de mettre en oeuvre le plus grand nombre possible d'arétes d'arasement, afin de multiplier les em- preintes comme exposé pour la taille. Industriellement, vu l'absen- ce de détalonnement, cette condition est aisée à remplir puisqu'il suffit de former les arêtes d'arasement par de simples rainures à arêtes vives. L'exécution d'un tel outil de superfinition est d'autant plus facile que l'on peut partir d'une roue normale conec- tement conjuguée à celle que l'on superfinit et qu'il suffit de disposer les rainures le long d'une spirale, dont le pas est sub- stantiellement égal à la distance séparant deux rainures voisines d'une même dent.
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Une telle exécution est schématisée partiellement en vue perapec- tive à la figure 59 annexée. Dans cette exécution,, on est parti d'une,roue 41 correctement conjuguée au pignon à rectifier 42 et dont l'axe est non convergent et non parallèle par rapport à l'axe de ce dernier. Les flancs de chaque dent de la roue-outils présentent une succession de rainures 43. Ces rainures sont pré- férablement échelonné'es en spirale, cest-à-dire que toutes les rainures de toutes les dents de la roue 41 sont disposées le long d'une spirale dont le pas est substantiellement égal à la distance entre rainures 43 voisines sur une même dent.
Le profil, la gran- deur et 1''orientation de ces rainures sont essentiellement varia- bles, mais il importe qu'elles présentent des arêtes vives et dures.
Ces caractéristiques apparaissent mieux dans la vue perspective partielle de la figure 60. Si, dans une telle roue-outils, on examine les mouvements d'une arête vive, on remarque, la roue- outilet le pignon rectifiéengrenant normalement et tournant cha- cun autour de son axe, que l'arête considérée accuse un déplacement de glissement transversal. Dès lors, il suffit pour superfinir une roue dentée avec une telle roue-outils, de la faire engrener normalement et à, fond de dent avec celle-ci et de faire tourner la roue-outils et la roue à superfinir autour de leur axe respec- tif.
Toutefois pour la superfinition il n'est pas néces- saire d'avoir une liaison mécanique pour synchroniser la rotation de l'axe de la roue-outils et l'axe de l'engrenage à superfinir, parce que l'outil est capable d'entraîner 1''engrenage à superfinir par l'engrènement normal de ses dents.
En partant de ces prescriptions, on peut imaginer des variantes de construction. On peut notamment utiliser comme outil de superfinition, une couronne plate ou seulement un secteur de couronne plate. La roue-outil peut être animée d'un mouvement con- tinu ou d'un mouvement alternatif. Dans certains cas, la rotation normale peut être accompagnée d'un effet de pression, dans le sens
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de la profondeur des dents. Egalement, on peut envisager de freiner la roue que l'on traite, en déplaçant la roue-outils par un effort supérieur à celui qui est nécessaire pour vaincre cet effort de freinage. Dans cette exécution, on aura introduit une certaine pression normale au flanc.
Quant à la roue proprement dite, elle pourrait égale- ment subir des modifications constructives nombreuses. Dans l'exem- ple précédent, la roue-outils est formée d'une seule pièce, les rainures étant taillées dans les dents-outils. On peut obtenir les rainures en formant les dents à l'aide d'une succession de plaques séparées l'une de l'autre par des fourrures, dont l'épais- seur serait par exemple égale à la distance séparant deux arêtes d'arasement. Une exécution de ce genre est schématisée aux figures 61 et 62.
La roue-outils proprement dite 44 est constituée par un support circulaire 45 présentant une couronne capable d'être gar- nie par une succession de plaques ou bandes 46 solidarisées l'une à l'autre par des boulons de serrage, tels que 47. Cette disposi- tion offre l'avantage de réaliser systématiquement les arêtes d'ara- sement sans devoir tailler ni rectifier un très grand nombre de rainures, ce qui constitue évidemment un travail de grande pré- cision.
Par extension on pourrait aussi utiliser un pignon d'arasement. La figure 63 schématise un tel pignon 48. Chaque dent 49 est pourvue d'une succession de rainures 50. La figure 64 sché- matise une exécution par plaques juxtaposées. Ces plaques 51 sont fermement serrées entre un épaulement 52 de l'axe 53 et une contre- plaque 54 sollicitée par un écrou de serrage 55.
Le procédé, objet de l'invention, permet donc bien de tailler, de finir et de superfinir les dents de tels engrenages.
Dans ces trois phases, on applique les mouvements de glissement particuliers entre les flancs conjugués de roues à axes "offset".
Le même moyen de taille permet de finir complètement les engrenages en une seule ou en plusieurs opérations.
Le procédé, objet de 1''invention, permet de réaliser les tailles les plus complexes avec la même simplicité..Cette sim-
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plicité se rapporte aussi bien au mode de taille qu'aux machines capables d'appliquer celui-ci.
Contrairement aux procédés connus, la taille effectuée conformément à l'invention, est éminemment rationnelle, puisqu'el- le est provoquée par l'imitation servile des mouvements d'engrène- ment normaux entre la roue que l'on taille et la roue-outils qui se substitue donc à la roue avec laquelle la première est appelée à être accouplée. Il en résulte de grands avantages du point de vue de la technique de la taille. Au point de vue industriel, les avantages apparaissent encore d'une manière plus apparente. En effet, les procédés connus exigent en général une machine ou une série de machines pour la taille d'un flanc et une autre pour la taille du second flanc. Suivant l'invention, les deux flancs peu- vent être taillés en même temps. La vitesse de taille atteinte par l'application du procédé de l'invention, est considérable.
A titre d'exemple, si on considère la taille d'un pignon de 83 mm de diamètre extérieur ayant dix dents de 10 mm de profondeur et de 40 mm de longueur, à l'aide d'une roue-outils de 47 dents décalée d'un "offset" de 50 mm, que de plus, on considère que la roue- outils tourne à 200 tours/min., ce qui correspond à une vitesse de coupe de 60 M/min. et qu'enfin, l'avancement prévu est,,de 5/10ème de mm. tous les dix tours de l'outil, la taille complète du. pignon conique, hypoïde ou non, sera terminée dans le temps maximum de 60 secondes. Si l'on considère que la taille est complètement achevée sur les deux flancs, à l'aide d'une seule machine, on pourra apprécier la portée industrielle du procédé, objet de l'in- vention.
Cet intérêt se complète encore par la réduction considérable des frais de premiers investissements, comparativement à ceux actuellement nécessités pour l'érection d'une installation de taille.
Il va de soi que l'on peut, à partir du principe géné- ral énoncé, visant à l'application pour la taille des engrenages,
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leur finition et/ou leur superfinition des mouvements relatifs de glissement entre les roues à axes "offset", imaginer de nom- breuses variantes constructives, notamment pour l'exécution des outils, parties d'outils ou machines, capables d'appliquer le dit procédé.
Les avantages résultant de l'application de ce procé- dé nouveau sont à la fois d'ordre technique, industriel et écono- mique. En effet, si l'on examine la manière dont les dents-outils attaquent le métal, on constate,qu'à l'inverse des procédés con- nus, on réalise ainsi une action continue et constante. @1 en résulte que les machines-outils travaillent d'une manière plus rationnelle, avec un minimum d'efforts d'inertie. Là rendement technique est également plus élevé, comparé à celui des procédés connus. Au point de vue industriel et économique, on peut atteindre, comme il a été exposé précédemment avec un exemple chiffré à l'appui, des vitesses de travail beau- coup plus grandes.
De plus, on peut également réaliser, pour la toute première fois, une machine capable, avec une seule roue- outils, de tailler simultanément plusieurs ptgnons. Ces pignons peuvent être attaqués à la fois par la même roue-outils et, dans ce but, ils sont disposés autour de l'outil. Si l'on combine cette caractéristique avec la grande vitesse d'exécution de la taille, on peut comprendre que le rendement industriel peut être considérable et, par conséquent, très économique.
Les machines, contrairement à celles actuellement en usage, sont très simples et de conduite relativement aisée.
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"Method for the size of gears".
The present invention relates to the size, by generation, of gears and especially of bevel, hyperbolic and hypoid gears.
The size of such gears is very delicate because it must be done in such a way that the precision obtained is very high; furthermore, the flank surfaces of the teeth of the two meshing gears must, despite their complex shape, be correctly mating.
The processes and machines currently used for; the size, by generation, of the hyperbolic i and hypoid bevel gears are very complicated and based, in general, on the independent action of the different movements necessary, respectively, to effect the cut, the generation, the advancement and the division.
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The coordination of these different individual movements is very difficult to achieve and the difficulties are further increased by the need to introduce certain corrections in the movements and the relative positions of the tool and the wheel, in particular to obtain a rational range between the surfaces of the sidewalls (bearing) as well as to perform certain particular sizes such as the hypoid, for example. It is for these various reasons that the machines currently in use are so complex, bulky and delicate and offer so many difficulties in their use in the workshop; the calculation of the settings of their various organs, in the design office, also offers serious complications and difficulties.
Attempts have been made to find pruning methods which allow a simplification of hobbing machines by generation. We have succeeded, for example, in making the division movement continuous, but, in general, the few advantages of these machines over those generally used at present are not great enough to allow industrial success.
The main object of the present invention is to considerably reduce the machining time of the teeth of conical, hyperbolic and hypoid gears. A second aim is to allow the use of cutting machines capable of higher production than known machines while being more robust and simpler and therefore less expensive than existing machines.
Another aim is also to make it easier to operate these new machines in the workshop, thereby making it possible to employ less specialized labor.
Yet another object is to obtain that the work, in the design office, for calculating the settings of the various parts of the cutting machines is much simpler.
One desired and achieved goal is to enable a single machine and a single tool to be able to simultaneously cut several gears.
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The main object of the present patent is a novel process for the size of gears, especially bevel, hyperbolic and hypoid gears.
The subsidiary object is a new conception of tools capable of being able to apply this original process industrially.
Other objects of the present invention will become apparent in the explanations which follow and in the statement of claims.
This new process, with rare exceptions, is applicable for the size of all bevel, hyperbolic and hypoid gears, regardless of the direction of the toothing in the longitudinal direction.
The universality of this process also makes it possible to cut gears of which the profile of the flanks of the teeth, in the direction of the height, is arbitrary, one can therefore easily satisfy the current tendency to establish new profiles. specials deviating slightly from the octoid and the standard developing.
On the other hand, a gear cut according to the present method can mesh properly with another gear cut by various other methods, by generation or not.
THE PROCESS.
The new method, the main object of the invention, consists essentially in applying the particular sliding movement which exists between the conjugate flanks of two hyperbolic wheels or other conical teeth / with "offset" axes in order to cut and simultaneously generate one. of these two wheels combined by the second, which becomes a tool wheel. By "offset" bevel wheels or bevel wheels with "offset" axes, it is necessary to understand two bevel wheels whose axes are neither parallel nor competing in their normal meshing position.
The wheel-tool therefore essentially replaces, in its movements and in its position, one of the two wheels of a
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"offset" coupling whose second wheel is the one you are cutting. Obviously, the teeth of the tool wheel will be arranged to be able to cut industrially; but for the establishment of the trimming process the same teeth will be considered of infinitely small length.
Therefore, unlike the methods currently used, the cutting and generating movements are here executed at the same time, by a single means, by slavishly reproducing, by the wheel that is being cut and by the wheel. tool, the normal meshing movements of two wheels with "offset" axles, that is to say by rotating them about their respective axes in the appropriate speed ratio. To arrive at the continuous cut to the desired depth, it will suffice to add to these rotational movements a forward movement (sinking), so as to gradually bring the tool wheel and the 'gear to be cut in the direction of the depth of the teeth until reaching the normal depth of engagement.
It is easy to understand that the construction of machines capable of applying this process will be very simple. It suffices to provide, on the frame of the machine, a support for the axis of the tool wheel, a second support for the axis of the gear to be cut, a connection between these two axes for the synchronization of their rotational movement and means for allowing one of its axes or even the supports of these axes to change position, in order to allow advance movement in the direction of the depth of the teeth. initiated
To enable those skilled in the art of cutting gears to better understand the peculiarities of this new method, we give, below, some additional explanations and drawings in which:
Figures 1 and are, respectively, a side view and a partial front view of two toothed wheels with coupled "offset" axles.
Figures 3, 4 and 5 are diagrams illustrating the
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relative movements between the cutting profile of a tool tooth and the flanks of a wheel being cut.
FIG. 6 represents the impressions made by the tool teeth on the sides of a wheel that is being cut.
Fig. 7 is a plan view of a pinion showing an indentation of a tool tooth.
Figure 8 is a plan view of a pinion showing the imprints of several tool teeth.
FIG. 9 partially schematizes the relative position of the knot-tool and of the pinion that it cuts.
Figures 10, 11 and 12 schematically show some cutting surfaces when they entered respectively one third, two thirds and in the entire depth of the teeth to be cut.
In fact, if we study the relative movements between the conjugate flanks of the teeth which come into contact, respectively of a wheel and a pinion with "offset" axles, we observe a complex sliding movement which can be observed. translate by a displacement in the direction of the depth of the teeth and a significant displacement in the direction of the length of the teeth ,,
In order to fix these movements with precision, let us consider (figures 1 to 6) a tooth b of a wheel x and more particularly the profile hkn obtained by the intersection of a surface a with the flanks and the top of said tooth b; the wheel x meshes with a pinion ± with offset axis.
During the rotation of these two wheels x and g with "offset" axes around their respective axes, the following characteristic relative movements are observed:
The edge h comes into contact with the side by a rear upper point i (figure 3). This ridge slides forwards while remaining tangent to the flank e until it finally reaches a lower contact point (figure 4), which is not only at a level lower than that of the start i, but also in a position different on the length of the sidewall considered,
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derelict. The ridge therefore swept an area s (FIG. 6) of the surface of the sidewall c.
Consequently, if we consider this same edge h as being a cutting profile, we can admit that the zone s of the surface of the sidewall could have been cut and generated by said cutting profile h by the simple fact of having made turn pinion ± and the wheel to which tooth b belongs around their respective axes. Continuing the examination of the movements of the same profile, it can be seen that the edge k, from the top, sweeps a surface 1 in the bottom e of the hollow m of the pinion it .. figures 4 and 6). Finally, the second lateral edge n comes into contact with the second sidewall d under conditions opposite to those observed for the edge h, that is to say that the contact is established at the lower point 0 to end. at the upper point 2 (figure 5) thus sweeping along the side of a zone q, (figure 6).
We can therefore, for the second flank, apply exactly the same considerations as for the first.
A zone slg (FIG. 6) forming part of the two sides and of the bottom of the same hollow, is, therefore, capable of being cut and generated by the aforementioned profile hkn.
Therefore, if we take the same tooth b of the cutting wheel and cut it by a series of surfaces, such that a substantially parallel and staggered over the entire length of the tooth, we will obtain a series of profiles d 'intersection hkn, h'k'n', h "k" n "etc. To each of these profiles it is possible to apply the same considerations as, for the first section hkn, that is to say that each of these sections will scan a different area, respectively '1' o 's "l" q "etc ... (figure 6); all of these areas are adjacent to and are distributed over the entire length of the pinion tooth.
The additional explanatory figures 7. And 8 provide an even better understanding of the pruning process. In FIG. 7, the pinion 11 .. which is cut is shown in plan and reveals the unique impression slq left by the passage of the single cutting profile hkn used. This rotates around the axis
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x which is that of the toothed wheel of which the section profile hkn is part. The pinion g that we cut also rotates around its y-y axis. In FIG. 8, there is shown a series of footprints slo- s'l'o '- s "l" o "etc ..., cut successively by the cutting profiles hkn - h'k'n; ' - h "k" n "etc.
The greater the number of areas swept (indentations) the smaller the amount of material removed individually by and each tool / the better the finish of the flank surfaces of that tooth. Indeed, if the size was done by a single tool, or more exactly, by a single cutting profile (figure 7), this tool should remove the material over such an extent that the cutting and draft angles would be incompatible with the known principles of rational pruning. But, according to the invention, the size is carried out 1) by successive passes and) by a series of tools or more exactly cutting profiles (FIG. 8).
By this double means it can easily be achieved that each tool, individually, removes material over a very small extent, so that the cut and draft angles are kept within satisfactory limits. It will be explained below, during the description of the tool, how one can achieve in a fairly simple manner, a sufficient number of indentations and variations in the angles of cut and relief without any harmful effect.
Therefore, if we consider two conjugate "offset" wheels and imagine that the teeth of one are capable of cutting according to what has just been explained, in a direction which is substantially that of the length of the teeth, it can be understood that the second wheel could have been cut and generated by the first by the simple fact that the wheels have turned around their respective axes.
In figures 9,10, 11 and 12, one can see the different stages of cutting of a pinion by a tool wheel having successive cutting surfaces b'b "b" ". According to the method, object of the invention.
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edge the tool of the pinion which is cut while both turn around their axis until reaching the normal depth of engagement; the pinion is cut when this position is reached. The figure partially schematizes a tool head attaching a pinion, thus showing the relative position between the tool wheel x and the pinion being cut.
Figures 10, 11 and 12 show the tool and the pinion respectively when the tool is retracted approximately one third of the depth of the teeth to be cut, two thirds of this depth and the normal engagement depth.
10, 11 and In figures / 12, shavings t have been indicated thus showing, in a more pictorial manner, how the size is carried out at the instant considered in this figure.
The method, object of the invention, therefore consists in cutting and simultaneously generating gears, especially bevel gears, hyperbolic or hypoid by an "offset" wheel correctly conjugated with the wheel that is cut and whose teeth are able to prune.
The method, while applying a feature of "oifset" wheels, is not limited to the size of such wheels, but also extends to the size of competing axle wheels.
In fact, it is known that a gear combined with an “offset” gear can be combined with another non-offset gear, that is to say with competing axes. It follows that a gear cut according to the invention, by applying the characteristic sliding of the "offset", can perfectly mesh with a non-offset gear.
In the same vein, since a given pinion can be combined with an "offset" wheel, we can immediately imagine a tool wheel capable of cutting this pinion. However, two conditions are essential:
1) that the tool wheel has cutting profiles correctly matched to the gear being cut and
2) that the tool wheel and gear turn around
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the "offset" axes, the generation of / surface of the flanks being done by the simple rotation of the two gears around their axis.
In practice, when establishing a tool wheel in addition to the other considerations listed above, one will have to take into account in particular the type of size, the material to be cut, the precision required, the desired finish and all other analogous considerations.
Before describing some embodiments of the tool capable of applying the method, the main object of the invention, it is useful to examine different kinds of sizes, this having an influence on the establishment of the tool.
With the aid of the present process, several modes of manufacturing gears can be very rationally envisaged, for example:
1) The full size in one operation:
In this case, a tool wheel is used, the teeth of which have a thickness substantially equal to that of the teeth of a wheel which is perfectly matched and without play relative to the pinion which is cut. When the tool wheel has reached the final cutting depth, the thickness of the teeth obtained will be correct and the pinion cutting is complete.
Having regard to the great precision with which the tool can be produced and the great stability which can be given to the machine, the precision thus obtained can often be considered sufficient.
2) The size of a blank followed by one or more finishing operations:
When greater precision is to be obtained, this second cutting mode can be envisaged, which consists in producing a subsequently corrected blank. The actual blank is cut using a tool wheel, the teeth of which are slightly narrower than for cutting in one operation. By this fact, the teeth obtained are slightly thicker-
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its and the excess material is removed on each side by the following finishing operation (s).
For this or these finishing operations, it is possible to use either a) a tool the teeth of which are of a thickness equal to that of the teeth of a correctly matched wheel and without play. During the operation, the pinion is gradually brought together and the finishing tool wheel to the normal depth of engagement. b) A tool of lesser thickness than sub.a). It is then necessary to provide some means to allow this tool to attack each side in succession, in order to bring the tooth back to the correct thickness.
In this cutting mode first performing a roughing followed by one or more finishing operations, the wear of the finishing tool (s) is less than in cutting in a single operation and, in addition, the efforts of the machine. when finishing, are less especially with the last medium. The choice of means will also depend on the final precision to be achieved.
3) The size with superfinish.
It is sometimes desirable, especially for heavily loaded gears, as in the rear axle gears of automobiles, for example, to push the precision to the maximum. It is therefore possible to provide, in addition to cutting and finishing operations, a third operation called superfinishing and which has the essential purpose of further polishing the surface of the material by removing therein the last asperities or excess which could still appear. find there after the previous operations.
THE TOOL.
In order to bring out even more clearly the characteristics of the method, the main object of the invention, certain embodiments of the tool are described in detail below,
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with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 13 shows schematically a tool wheel driving a pinion; Fig. 14 is an explanatory diagram of the formation of the tool wheel; FIGS. 15 and 16 show diagrammatically in plan and in elevation respectively a tool wheel according to the invention; FIG. 17 is a schematic view illustrating the production of the cutting surfaces of successive tool teeth; FIG. 18 is a schematic plan view of a tool wheel making successive neighboring indentations;
Fig. 19 is a schematic plan view of a tool wheel, in which the cutting surfaces face inward; Figure 20 is a section taken on line XX-XX of Figure 19; Fig. 21 is a schematic plan view of a tool wheel having two cutting surfaces per tool tooth; Figure 22 is a section taken along line XXII-XXII of Figure 21; Fig. 23 is a schematic plan view of a tool wheel the construction of which takes into account the reduction in tool denis after sharpening; Figure 24 is a partial plan view of a tool wheel in which the tool teeth are removable; Figure 25 is a section taken along line XXV-XXV of Figure 24; FIG. 26 is an alternative embodiment of the device with removable tool teeth;
FIG. 27 is a section taken on the line XXVII-XXVII of FIG. 26; Figures 28 to 35 are schematic views showing the various characteristics of the bearing surfaces of the gears;
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Figure 36 is a longitudinal section through a tool tooth indicating a change in profile to modify the span; Figure 37 is an elevational view of a tool tooth having a concave cutting surface; Figure 38 is a section taken along line XXXVIII-XXXVIII of Figure 37; Figure 39 is a front view of the tool tooth of Figure 37; Figures 40 and 41 show schematically variants of concave profiles of the cutting surface of the tooth-tool; Fig. 42 is a schematic plan view of a tool wheel especially for the rapid size of the blank;
Figures 43 and 44 show partially in plan and in perspective the tool teeth of a blank size tool wheel, the cutting surfaces facing outward; Fig. 45 is an explanatory diagram of Figs. 43 and 44; Figures 46 and 47 show schematically an embodiment similar to that of Figures 43 and 44, but in which the cutting surfaces are directed inwardly; Fig. 48 is an explanatory diagram of Figs. 46 and 47; Figures 49 and 50 show schematically the corrections made to the cutting profile of the finishing tools; Figures 51 and 52 are respectively the plan view and the partial perspective view of a tool tooth variant of a tool wheel for finishing one of the flanks and the cutting profiles of which are directed towards the side. 'outside;
Figures 53 and 54 are respectively the plan view and the partial perspective view of a tool wheel similar to the previous one, but intended for the size of the second flank;
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FIGS. 55 and 56 represent respectively the plan view and the partial perspective view of tool teeth of a finishing tool wheel of one of the flanks and of which the cutting profiles are directed inwards; FIGS. 57 and 58 respectively represent a plan view and a partial perspective view of a tool similar to the preceding one, but intended for the other side; FIG. 59 is a diagrammatic perspective of a superfinishing tool wheel attacking a pinion; Figure 60 is a partial perspective view detailing the tool teeth of the superfinishing tool;
FIG. 61 is a partial perspective view of an embodiment of a coupled plate superfinishing tool; FIG. 62 is a view in partial elevation with radial section of the device of FIG. 61.
THE TOOL FOR SIZING IN A SINGLE OPERATION.
Using the diagrams of Figures 7 and 8, we see that the successive footprints (Figure 14) A-B-C-D-E .... etc. can result from the passage of successive cutting profiles staggered along a tool wheel with an offset such that one obtains contiguous impressions. We can therefore consider that these cutting profiles are staggered along a spiral 3.
Based on these considerations, if, in accordance with the invention, a pinion g has to be cut with n teeth (FIGS. 1, 2, 15 and 16), a wheel x with N teeth with an "offset" axis is chosen, the sides of which will be correctly combined and without play with the said pinion to be cut g.
It will be assumed, for ease of explanation, that the teeth of this wheel x are longer than those of the pinion g, especially towards the inside. To form the tool, part of each tooth of wheel x is removed, taking care to leave for each of them a section of tooth 1, 1 ', 1 ", etc., of the same length for
15, all teeth (figures / 16 and 17). They are better than
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surfaces 2, 2 ', 2 ", etc., which limit these sections of teeth towards an outward curve, are arranged along a / spr @ idele 3 whose pitch is substantially equal to the length of the tooth of the pinion to trim (figure 16).
Said surfaces 2, 2 ', etc. will be the cutting surfaces of the tool wheel and the profiles hkn, h'k'n ', h "k" n "etc. resulting from the intersection of these surfaces with the conjugated flanks will, after suitable relief, be the cutting profiles of the tool, or more exactly of the tool wheel x Each tooth or section of tooth of the tool wheel therefore becomes a tool tooth.
By proceeding in this way, there will therefore be a number of tools equal, in principle, to the number of teeth of the wheel x.
Each tooth-tool has a different cutting surface and the different cutting surfaces each represent a slice of the tooth of the "offset" wheel x, combined with that which is cut.
In other words, if (figure 17), we consider a tooth! of the wheel x and that it is cut by a number of surfaces 5, 5 ', 5 ", etc. equal to the number of teeth of this wheel x and sensitive, -ment parallel to each other and equidistant over the entire length of the tooth 4, we obtain, by the intersection of the apex and the sides of the tooth and of said surfaces 5, 5 ', 5 "etc., the cutting profiles hkn, h'k'n', h" k "n "etc. of the successive tool teeth of the tool wheel x.
The tool wheel thus produced therefore replaces the "offset" wheel combined with the pinion that is being cut. It takes the form of a characteristic toothed wheel, the tooth sections of which of the same length are staggered along a spiral and all have a cutting surface reproducing a section of the primitive tooth of this wheel. This is placed in the normal meshing position of the primitive wheel which gave it birth and rotates around its axis while the pinion being cut turns around its own. The respective angular speeds of the tool wheel and of the pinion being cut will be inversely proportional to their number of teeth.
It is however
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desirable, in order to obtain that the surface of the teeth executes by the greatest possible number of tool teeth and by a simple continuous rotation of the tool wheel and the pinion about their axis. respectively, to judiciously choose the ratio between the number of teeth / of the gear that is cut and the number of teeth of the primitive "offset" wheel which served as the basis for establishing the tool wheel.
Indeed, so that a tooth-tool does not go back over the imprint that it made previously on a given side, before all the other tools of the wheel have passed through the same side, it is necessary to provide, for example, N = kn ¯ Ó. In this relation, N, as said previously, is the number of teeth of the “offset” wheel x combined with the pinion g that we cut; n is the number of teeth of the pinion g; K is a whole number (or the quotient of the unit by a whole number) and Ó is a whole number, which can be equal to the unit or any number not divisible by n.
In principle, we can therefore choose many relations, for example: for n = 10 we can make N = 31, 47, 49, etc. for n = 13 we can make N = 27, 35,40, 53 etc.
Among all these ratios there is obviously always one which is better adapted to each given problem and it will be judiciously chosen, taking into account the general conditions which govern a size by rational generation.
With these prescriptions, the size is extremely fast and correct, the generation being carried out over the entire length of the tooth by very close impressions.
It is understandable that a correct generation and full size can be obtained by applying any ratios other than those given by the formula N = kn ¯. In this case, it suffices to add a complementary dividing movement to the machine; this method is more complicated.
With a tool made according to the illustration of the
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gures 15-16, in which one tool has been provided per tooth, the generation of the flank will be obtained by a number of impressions (facets) equal to the number of teeth, which generally gives sufficient precision.
In this embodiment, we therefore have, in this case, 47 cutting profiles progressively staggered along a spiral 3.
If we consider, for example, that this tool cuts a conjugate pinion ± of ten teeth, and that we admit that the first hollow of this one receives the first cut of the first tooth-tool the teeth being numbered from 1 to 47, this same first hollow will receive, in order, the cutout of tool teeth 11, 21, 31, 41,4, 14,24, 34, 44,7, 17; 27, 37, 47, 10, 20, 30, 40.3, 13, 23, 33.43, 6.16, 26.36, 46.9, 19, 29, 39, 2.12, 22, 32, 42, 5.15, 25.35, 45.8, 18, 28, 38.
Under these conditions, the size does not take place in a progressive manner by neighboring impressions, but these impressions are alternated and progressively brought closer to each other, to form, finally, a continuous size. During the rotation of the tool wheel x and the pinion, which are cut around their respective axes, they are gradually brought closer to each other, to allow the tool teeth to reach the cutting depth predetermined.
One can easily substitute for the alternating distribution, a progressive and regular succession of footprints neighboring one another. In fact, it suffices, as shown diagrammatically in FIG. 18, to arrange the tool teeth 1, 1 ', 1 "etc. in such a way that they come into contact with the material to be cut in increasing order of magnitude. goal, and, taking the previous example, it will be necessary to place the tool teeth N 2,3, 4,5, 6, 7,8, 9,10 etc. respectively in place of the tool teeth N 11, 21, 31, 41,4, 14, 24, 34, 44, etc., following the previous nomenclature.
By this original arrangement, each tooth will be cut by
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successive neighboring cuts following one another thus forming a size which gradually lengthens throughout the tooth. In this embodiment, the spiral 3 ', along which the different cutting surfaces are staggered, has a very small pitch, as can be seen in the same figure 18.
The cutting surfaces could obviously be distributed along the spiral 3 'in a very diverse manner, but these would be particular cases of the preceding one.
In the two examples described, the cutting surfaces were oriented towards the outside of the tool wheel. Likewise, these cutting surfaces could face inwards, in which case it would be sufficient to reverse the direction of rotation of the tool wheel and pinion being cut.
An example of execution is shown schematically in figure 19, in which it is noted that the cutting surfaces 2, 2 ', 2 "are indeed directed towards the interior of the primitive wheel and that in fact one has simply applied the characteristic marls. than those previously described.
2 ', 2 "staggered along an inner spiral 3.
Starting from the elementary prescriptions disclosed above, it is possible to produce numerous variants of execution capable of modifying the conditions and the size characteristics. In fact, to achieve a better finish, for example, we can simply, starting from the same pitch wheel, multiply the number of cutting surfaces on each tool tooth. For this purpose (figure 21). it suffices to cut off the tool teeth by a spiral groove 6, which is moreover the extension of the spiral 3, along which the external cutting surfaces of the tool teeth are staggered. / One thus obtains, per tooth , two cutting surfaces 2, 2 ', 2 ". etc. and 7, 7', 7" etc.
These are therefore staggered along the spiral 3, the pitch of which is substantially equal to half the length of the tooth and which extends over two turns. Obviously, it will be advisable to unbalance
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rectly the tooth sections thus produced, to allow this cutting profile to cut properly. It is obviously possible to provide the teeth with a greater number of cutting profiles, either by giving the spiral groove 6 several turns, or, if one does not wish to weaken the tool teeth too much, by suitably grooving the flanks and the top. instead of cutting the tooth entirely, or in any other way.
It is also possible to take into account, during the execution of these tools, the modification made to the tool teeth by the successive sharpening operations.
Indeed, considering for example the tool wheel x shown in FIG. 15, it will be understood that, by successive sharpening, the position of the cutting surfaces staggered along the spiral 3 is modified. When the cutting surfaces are directed outwards, they will be gradually brought closer to the center of the wheel and, conversely, they will be moved apart when they are directed outwards, due to successive sharpening.
Therefore, all cutting surfaces 2, 2 ', 2 "etc. will lie along another spiral 3' spaced from the previous one by a distance equal to the thickness of material removed by the sharpening. , and the tool wheel then corresponds to a smaller or larger primitive conjugate wheel, depending on whether the cutting surfaces are oriented towards the outside or towards the inside of the tool wheel.
As a result, the pinion dimensions ± that this tool wheel x is capable of cutting are different depending on the condition of the tool teeth after sharpening.
It is possible to obtain, in a very simple way moreover, that this tool wheel can cut the same pinion dimensions, even after numerous sharpening operations, that is to say after even a considerable shortening of its teeth. -tools.
One of these very simple solutions, as shown schematically in FIG. 23, consists in forming a reserve of tool teeth, by giving by. example at spiral 3, along
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where the cutting surfaces are staggered, one step greater than that provided for in the previous executions. As a result, a number of the last tool teeth 8, 8 ', 8 "etc. are temporarily unused. However, as the sharpening progresses, the spiral 3. moves towards the center, as well as the cutting area of the additional tool teeth, which ultimately reaches the size of the usable cutting areas.
At the same time, the cutting surfaces at the other end of the spiral, which have become too small, are taken out of service for the size of the pinion that they were originally intended to cut.
Obviously, a tool wheel that has become unusable for the size of a given wheel, as a result of successive sharpening, can still perfectly be used for the size of pinions having teeth closer together or further away from the center of the cone depending on whether the surfaces cutting edges of the tool wheel face outward or inward.
Applying the known principles, it will be necessary, in order to obtain a good size, to properly calibrate each section of tooth-tools. This calibration must be done judiciously in order to obtain effective draft angles. The direction of the relief must be determined by the cutting method, the direction of advance, the type of toothing, the sharpening procedure planned and the construction characteristics of the tool. The amount of relief will depend on the clearance angle best suited to the general conditions of size, feed rate, cutting speed, type of material to be cut, orientation of the cutter. tool, the size of the offset, the number of cutting edges, the successive position of these edges along the toothing, etc.
However, although the orientation and the amount of the relief are variable, it will preferably be carried out in such a way that, after successive sharpening, the cutting profiles are always profiles correctly conjugated with the ± sides of the pinion that we proposed to prune.
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Despite the apparently complex shape of the relief of the teeth of these tool wheels, it can be carried out in an industrially simple manner, but which requires maximum care and precision.
In general, moreover, the tool-wheels according to the invention are of industrial execution which is simple in itself, but requires great care. The tool teeth can come in a single piece with the actual wheel, or even be attached to the latter, which therefore provides a common support.
In the first case, the tool teeth are carefully ground one by one by any sharpening machine suitable for this purpose. It should also be noted that the cutting surfaces of the tool teeth are easily accessible.
In the second case, one can imagine many constructive forms capable of fixing the tool teeth in their suitable position on a common support, formed in this case by the wheel itself. Tool teeth can be attached individually or in groups. a first embodiment of a tool wheel with individual teeth is shown schematically in Figures 24 and 25. The tool teeth 1,1 ', 1 "etc. are made up of individual extended elements, each flanked downwards by a base 9, of substantially trapezoidal section The support wheel proper 10 has a housing 11 in the form of a circular crown, limited outwardly by a hoop 12 and inwardly by a circular rim 13.
The tool teeth 1 are supported by their base in said housing 11 on inclined spacers 13 and are firmly wedged between the outer hoop 12, and a slide 14 capable of being energetically tightened by a pressure screw 15 blo cable by a locknut 16. Against the inclined lateral faces of the base 9 of the tooth-tool, the corresponding inclined faces, respectively of the outer hoop 12 and of the neck, are adjusted.
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beam 14. The outer hoop 12 and the inner edge 13 are easily removable, being fixed to the support wheel 10 ...: by screws, respectively 17, 18. It is therefore possible to quickly and easily remove, and place the tool teeth 1.
The same support wheel 10 can therefore be used to constitute tool wheels of various characteristics. By this simple arrangement, the tool teeth 1 are not only ensured to always be placed in the correct position, but also their position can be adjusted at any time. Likewise, since the tool teeth are removable, they can be replaced quickly. The slides 14 are obviously guided in suitable slides, arranged in the exact direction, which is to be occupied by the corresponding tool tooth.
Another embodiment of removable tooth tool wheel is shown diagrammatically in FIGS. 26 and 27, in which the tool teeth are secured in groups of three. Each group of three tool teeth 1, 1 ', 1 "is integral with a common base 19, profiled such that all the bases being contiguous, the tool teeth are staggered along a spiral, as explained. These bases 19 are fixed, for example, by screws 20, on a wheel 21, providing a common support for all the tool teeth. It is therefore easy to remove these tool teeth in groups of three, by simply removing them. screw 20. This execution is therefore particularly simple and technically and industrially easy to produce.
THE SCOPE.
The distance between the teeth of two combined toothed wheels is also of great importance. Indeed, if we consider a pinion cut by the process, main object of the invention, meshing with a toothed wheel exactly the same as that which gave rise to the tool wheel, the contact or the bearing between the sides of the pinion and the wheel is practically over their entire surface; in other words, the reach of such gears will extend the full length and depth of the flanks, such as 22, figure 28.
But, to give
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a certain latitude, during the assembly of the axes, and also to obtain that different meshing positions are correct, which allows a less rigid assembly of the axes, it is recommended, in practice, to locate the bearing between the teeth, in order to reduce the bearing to a surface such as 23, figure 29, the extent and position of which are of great importance.
Ur, the pruning process, the main object of the inventio: precisely makes it possible to generate the surfaces of the flanks in different forms, which therefore constitutes a systematic means of achieving all the conditions for a good span by regulating in particular ment its length, width, general shape, as well as its position relative to the entire surface of the sidewall.
In particular, if we cut a gear by means of a tool wheel produced starting from a theoretical gear exactly the same as the initial conjugate wheel, the cut gear will be exactly conjugated to the tool and, consequently, with the said wheel. In this case, the span will extend - over the entire surface of the sidewall. To reduce this range, it will suffice to start, for the execution of the tool, from a theoretical gear perfectly matched with the wheel at reduced range. Consequently, the theoretical wheel which will be used to make the tool will not be the same as the gear with which the pinion to be cut is intended to mesh.
In this case, this is therefore equivalent to providing a correction to the teeth of the theoretical gear, which serves to establish the tool wheel with respect to the teeth of the gear with which the pinion to be cut is intended to mesh. But the process and above all the original design of the tool wheel applying this new process make it possible to achieve the same result by various other also very simple means.
Indeed, it was explained above that the various successive cutting surfaces are staggered along a spiral 3 (Figure 1 @). If, on the contrary, it is assumed that the successive cutting surfaces are rectified so as to stagger, not on said spiral 3, but along a curve 3 ', which is not
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not parallel to the spiral, it can be considered that the various successive cutting surfaces result no longer from the parting off of a normal tooth as shown diagrammatically in FIG. 15, but indeed from a corrected tooth 26 for example, according to the diagram of the figure 36.
In fact, the curve 3 'introduces modifications in the successive arrangement of the cutting surfaces. These changes in the theoretical or imaginary tooth are mainly due to the fact that the tool tooth is out of place. Indeed, if the tooth-tool were not bead-cut, the correction in the sharpening would introduce no change in the theoretical tooth, but simply a displacement of the facets along the teeth when cutting the pinion.
It will also be noted that, the greater the distance between the spiral 3 and the new curve 3 '(figure 15), the greater will be the deformation of the theoretical tooth and, consequently, the smaller will be the bearing. The indentations marked by the successive cutting surfaces will therefore be corrected. In this case, the chips removed will be of lesser thickness towards the middle of the cut tooth than that resulting from the action of the uncorrected tooth tool. The tooth thus cut will therefore have an extra thickness in the central part of its length.
So a wheel: -tool in. which the spiral 3 is replaced by a curve 3 ', will give the gears that it cuts, a range waiting over the entire height of the sidewall, but over only part of its length, as shown schematically at 24, figure 30.
The center of this reduced span, that is to say the part where the contact is maximum, will be determined by the place where the curve 3 'is furthest away from the spiral 3.
-In the case illustrated in, Figure 15, we have drawn the curve 3 'so that the point furthest from the spiral is in the middle of the tooth. However, this provision can be modified at will and it is important to adapt this variation to each case considered. Consequently, by the judicious choice of the curve 3 'along which the successive cutting surfaces are staggered.
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teeth, the length and position of the seat can be automatically adjusted in relation to the entire surface of the flanks.
In this arrangement, we have, in a way, simply moved the cutting surfaces, staggering them along a curve 3 'other than the spiral 3, sensitive
This arrangement does not change the height of the span, which continues to occur over the entire height of the flanks.
However, it is sometimes desirable for the span to extend only over a portion 25 of the height of the sidewalls (FIG. 31).
The invention also makes it possible to adjust, at will, the height of the span as well as the position of the latter on the height of the sidewall. For this purpose, it suffices to modify the shape of the cutting surface of the tooth-tool and to replace the planar shape disclosed above with a concave shape, the curvature of which can moreover be modified according to the desired characteristics.
In fact, as shown diagrammatically in FIG. 37, in which the planar cutting surface 27 is represented in projection, right ection, if it is modified by giving it a concave profile, 28 for example, the profile of the theoretical tooth is corrected. The tooth-tool having a recess towards the middle of the cutting surface, this results in the curvature of the two lateral sides 29 and 30 of the cutting profile. When generating the pinion with such a tool wheel there will therefore be a surplus of material which will remain around the middle of the cut tooth and the bearing will extend well over the entire length of the tooth. tooth, but only over a part of the height (figure 31). The position of this span along the height of the sidewall can also be changed by varying the curvature of the concavity of the cutting surface.
Figures 40, 41 show schematically in straight projection two forms of curvature 31 and 32, capable of moving the bearing, respectively towards the bottom and towards the top of the sides of the teeth.
Therefore, by combining the two means which come
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to be disclosed, respectively to reduce the length and height of the bearing and also to specify its exact position, this reduced bearing 23 can be achieved, according to quasi-mathematical characteristics (figures 29, 32, 33, 34, 35).
It therefore becomes possible not only to very exactly predetermine the size of the surface of the bearing, but also the precise position of this surface on the surface of the side of the tooth.
Another easy way to achieve the same result is to introduce between the tool wheel and the pinion being cut, slight changes in relative position, which in a way reproduce the changes in relative position experienced by the cut pinion and the wheel with which it meshes and which result from the elastic deformations of the mechanical parts when these toothed wheels are working at full load. We can introduce such changes of position by different means.
More particularly, one can provide on the cutting machine employing this new process the necessary devices to allow, when the final cutting depth is reached, to vary at will the relative position of the axis of the wheel-tools and to the gear being cut, by a quantity equivalent to the displacement resulting from the elastic deformations. The cutting by the tool teeth will therefore be done in such a way that the cut flanks will be automatically corrected in proportion to said elastic deformations.
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THE YARN FOR THE SIZE OF THE RAKE.
Unlike cutting in a single operation where it is preferable to produce the greatest number of impressions possible, in order to obtain a maximum finish, one must above all, for the size of the blank, consider the speed of 'machining.
If, for example, we take the relation N = kn ¯ Ó in which we make N = 47, n = 10 and x = 3, we 'note that a tooth-tool does not repeat the same impression in a hollow given
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that it after ten turns of the pinion of N teeth. The number of internal recesses will therefore be 47, if, of course, it is assumed that there is only one cutting profile per tooth.
However, for the production of the blank, the number of impressions can be reduced, since it is still necessary to provide an excess of material on the sides, for the subsequent finishing operation. Therefore, if in the previous relation we make for example Ó = 2, the number of teeth of the tool wheel would be kn + 2 = (5x 10) - 2 = 48. With such a tool wheel of forty-eight teeth , cutting a pinion with ten teeth, any cutting profile will repeat the same indentation in a given hollow after five turns instead of ten. The impressions therefore overlap twice as quickly. Consequently, by judiciously adopting the number of teeth of the tool wheel, it is possible to give the latter a double advancement speed, while maintaining the same thickness of chip, the length of which will nevertheless be greater.
Such a tool is shown diagrammatically in FIG. 42. It will nevertheless be noted there that the cutting surfaces are staggered along two spirals 3 ", 3" ", substantially parallel.
But this particular arrangement of the cutting surfaces is not essential; Its main purpose is to obtain, on two consecutive teeth of the pinion, impressions of similar position over the length of the teeth. We have, in a way, combined two similar tool wheels, one consisting of tool teeth numbered in Arabic numerals from 1 to 24 and the other numbered in Roman numerals from I to XXIV.
Another tool arrangement intended for the size of the blank is shown schematically in FIGS. 43 to 48. The essential characteristic of this arrangement is that the tool teeth have a section reproducing only a flank and a part of the top of the blade. primary tooth. Figures 43, 44 and 45 relate to such a tool, the cutting profiles of which are directed outwards, while figures 46, 47 and 48 relate to the same tool but whose cutting profiles are directed towards the in-
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terior.
These tool wheels are therefore only capable of cutting one side of the pinion. It is therefore appropriate to use such a tool wheel to cut one of the sidewalls and a second tool wheel to cut the other side of the same pinion.
As particularly illustrated in Figure 45, two neighboring cutting surfaces are opposed 1 '* to each other at an equal angle / 11.0
In Figures 46, 47 and 48, we find the same characteristics, but the cutting surfaces are directed inward. In this case, these cutting surfaces are also alternately directed in the opposite direction and inclined at an angle, as in the previous case. it is understandable that to establish the roughing tool, it is necessary to start from a theoretical gear, preferably perfectly combined with the pinion which one cuts, but whose teeth are sufficiently thin to leave a surplus of material, for subsequent operations.
Nevertheless, one could tolerate that the tool wheel intended for the size of the blank was not perfectly combined with the pinion that is being cut, a great precision of the flanks not being imposed in this operation. It is understandable that one could apply to these different tools intended for the size of the blank, the various characteristics set out in the description of the tools more particularly intended for size in a single operation.
THE TOOL: FOR THE FINISH.
Finishing is the corrective operation, which follows the size of the blank. It can be carried out either by a tool whose teeth are of thickness equal to that of teeth of a correctly matched wheel and without play, or by a tool whose teeth are of lesser thickness.
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In the first case, the finishing operation is carried out simply on the two sides of the same hollow. For the establishment of this tool, the best possible finish must be considered and, therefore, it will be advantageous to apply the relation N = kn + x, just as for the operation, from size to a single operation.
It would also be possible to provide several cutting surfaces on each tool tooth, with the aim of further increasing the number of impressions. In this finishing operation, it is preferable that the tool does not work at the bottom of the hollow, for this purpose we will ensure that the height of the tool tooth is less than the height of the hollow. The relief of tool teeth intended for finishing can in general be less than for the intended tool for the size of the blank.
The previously disclosed prescriptions concerning the bearing can be fully applied to the finishing tool.
But when the thickness of the tool teeth is less, they are unable to simultaneously cut both sides and it is therefore important to finish the two sides individually. We can therefore use two different tools, each of them representing one side of the theoretical tooth and each of the tools is intended to cut a different flank. This achievement has. the advantage of being able to ensure a satisfactory cutting angle, without having to specially profile the cutting surface.
In this embodiment, provision can be made for the tool wheel intended to cut one of the flanks to have cutting surfaces directed outwards, while the other tool wheel has its cutting surfaces directed inwards. is sometimes advantageous for obtaining that the reaction produced by the cutting force for one of the flanks is directed
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in the opposite direction to the rotational movement of the gear since it follows that, by this fact, the play in the control members has less influence.
Such a tool wheel can nevertheless accommodate many constructive variants, while remaining within the scope of the invention.
It is in fact easy to group some or all of the characteristics specific to the planned operations on the same tool. On the other hand, there is nothing to prevent all or some of the tool teeth from cutting only one flank, or even that a cutting profile is studied in such a way that simultaneously, it generates another part of the second flank. . A particular embodiment is shown very briefly in Figures 49 to 58. In this case, two tool wheels are needed.
One has tool teeth whose cutting profile (Figure 49) is reduced to a certain height from the left edge; the straight part 36 of the top and the upper part 37 of the right ridge, while the section of the tool teeth of the second tool wheel is reduced to the complementary parts of the first ones, that is to say parts 38, 39 and 40 (figure 50 ) .. The cutting parts of these reduced profiles are therefore well clear.
Figures 51 and 52 schematically respectively in plan and in perspective view such a particular tool wheel, in which the cutting surfaces are directed outwards, this tool wheel being intended for the size of one of the sides of the pinion. . The complementary tool wheel is shown schematically in plan and in elevation respectively in Figures 53 and 54. In these two wheels, there are tool teeth, the active part of which is limited to a certain height of an edge, from the top. and the second edge.
Figures 55, 56, 57 and 58 show / in plan and in perspective view the two complementary wheels similar to the previous ones, but in which the cutting surfaces are directed inwards.
We could also combine on the same wheel-
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tool with different cutting profiles and, in general, combine the different characteristics previously disclosed.
In all these tools, both for cutting in one operation and for roughing and finishing, it is understandable that the establishment of the cutting surfaces will be done in application of all the considerations and prescriptions well known in gear size material. More particularly, it is known that the shape and position of the cutting surface is dependent on the desirable angle of cut. Can this cutting surface be flat, curved? mixed, compound etc.
THE TOOL FOR SUPERFINITION.
In all the above tools, it is essential to properly bead off the tool teeth in order to be able to cut.
But the superfinishing operation presupposes that the size is finished and that only very slight excess material remains to be removed, which sometimes even reduces the superfinishing operation to a polishing operation. A leveling action (shaving) is therefore sufficient. However, if the relief of the surfaces adjacent to the cutting edges is reduced, the cutting capacity is reduced and it is directed towards the action of leveling (shaving).
From then on, a tooth-tool which has not been relieved will level without cutting. It is advantageous to use the greatest possible number of leveling edges, in order to multiply the impressions as explained for the size. Industrially, given the absence of undercutting, this condition is easy to fulfill since it suffices to form the leveling edges by simple grooves with sharp edges. The execution of such a superfinishing tool is all the easier since it is possible to start from a normal wheel con - cerned with that which is superfinished and it suffices to arrange the grooves along 'a spiral, the pitch of which is substantially equal to the distance separating two neighboring grooves of the same tooth.
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Such an execution is shown partially in a perspective view in FIG. 59 attached. In this execution, we started with a wheel 41 correctly combined with the pinion to be rectified 42 and whose axis is not converging and not parallel with respect to the axis of the latter. The flanks of each tooth of the tool wheel have a succession of grooves 43. These grooves are preferably staggered in a spiral, that is to say that all the grooves of all the teeth of the wheel 41 are arranged along the side. a spiral, the pitch of which is substantially equal to the distance between neighboring grooves 43 on the same tooth.
The profile, size and orientation of these grooves are essentially variable, but it is important that they have sharp and hard edges.
These features are best seen in the partial perspective view of Figure 60. If, in such a tool wheel, we examine the movements of a sharp edge, we notice that the tool wheel and the ground pinion mesh normally and each turn around. of its axis, that the considered edge shows a transverse sliding displacement. Therefore, in order to superfinish a toothed wheel with such a tool wheel, it suffices to cause it to mesh normally and at the bottom of the tooth with it and to rotate the tool wheel and the wheel to be superfinished around their respective axis. - tif.
However, for superfinishing it is not necessary to have a mechanical connection to synchronize the rotation of the axis of the tool wheel and the axis of the gear to be superfinished, because the tool is capable of 'driving the gear to superfine by the normal meshing of its teeth.
On the basis of these prescriptions, one can imagine construction variants. It is in particular possible to use, as a superfinishing tool, a flat crown or only a flat crown sector. The tool wheel can be driven in a continuous movement or in a reciprocating movement. In some cases, normal rotation may be accompanied by a pressure effect, in the direction
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of the depth of the teeth. Also, it is possible to envisage braking the wheel that is being treated, by moving the tool wheel by a force greater than that which is necessary to overcome this braking force. In this execution, we will have introduced a certain pressure normal to the sidewall.
As for the wheel itself, it could also undergo numerous constructive modifications. In the previous example, the tool wheel is formed in one piece, the grooves being cut in the tool teeth. The grooves can be obtained by forming the teeth with the aid of a succession of plates separated from one another by furs, the thickness of which would for example be equal to the distance separating two leveling edges. . An execution of this kind is shown schematically in figures 61 and 62.
The actual tool wheel 44 is formed by a circular support 45 having a crown capable of being lined with a succession of plates or bands 46 secured to one another by tightening bolts, such as 47. This arrangement offers the advantage of systematically producing the flattening edges without having to cut or rectify a very large number of grooves, which obviously constitutes a very precise job.
By extension, one could also use a leveling pinion. FIG. 63 is a diagram of such a pinion 48. Each tooth 49 is provided with a succession of grooves 50. FIG. 64 shows a diagram of an execution by juxtaposed plates. These plates 51 are firmly clamped between a shoulder 52 of the axis 53 and a counterplate 54 urged by a tightening nut 55.
The method which is the subject of the invention therefore makes it possible to cut, finish and superfinish the teeth of such gears.
In these three phases, the particular sliding movements are applied between the combined sides of wheels with "offset" axles.
The same size means allows the gears to be completely finished in one or more operations.
The method, object of the invention, allows the most complex sizes to be made with the same simplicity.
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plicity relates both to the method of pruning and to the machines capable of applying it.
Contrary to known methods, the size carried out in accordance with the invention is eminently rational, since it is caused by the slavish imitation of the normal meshing movements between the wheel being cut and the wheel. tools which therefore replace the wheel with which the first is called to be coupled. This results in great advantages from the point of view of the technique of pruning. From the industrial point of view, the advantages appear even more apparent. Indeed, the known methods generally require a machine or a series of machines for the size of one sidewall and another for the size of the second sidewall. According to the invention, the two sides can be cut at the same time. The cutting speed achieved by the application of the method of the invention is considerable.
As an example, considering the size of an 83mm OD sprocket having ten teeth 10mm deep and 40mm long, using a 47 tooth tool wheel offset of an "offset" of 50 mm, that in addition, it is considered that the tool wheel rotates at 200 revolutions / min., which corresponds to a cutting speed of 60 M / min. and that finally, the expected advance is ,, of 5 / 10th of a mm. every ten turns of the tool, the full size of the. Bevel gear, hypoid or not, will be completed within the maximum time of 60 seconds. If we consider that the size is completely completed on both sides, using a single machine, we can appreciate the industrial scope of the process, object of the invention.
This interest is further supplemented by the considerable reduction in initial investment costs, compared to those currently required for the erection of a major installation.
It goes without saying that one can, from the general principle stated, aiming at the application for the size of the gears,
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their finishing and / or their superfinishing of the relative sliding movements between the wheels with "offset" axles, imagine many constructive variants, in particular for the execution of tools, parts of tools or machines, capable of applying the said process.
The advantages resulting from the application of this new process are technical, industrial and economic at the same time. In fact, if we examine the way in which the tool teeth attack the metal, we see that, unlike known processes, a continuous and constant action is thus achieved. @ 1 As a result, machine tools work in a more rational way, with a minimum of inertia efforts. The technical efficiency is also higher compared to that of the known processes. From an industrial and economic point of view, it is possible to achieve, as has been explained previously with a supporting example in figures, much higher working speeds.
In addition, it is also possible, for the very first time, to produce a machine capable, with a single tool wheel, of simultaneously cutting several points. These pinions can be attacked at the same time by the same tool wheel and, for this purpose, they are arranged around the tool. If we combine this feature with the high speed of execution of the pruning, it can be understood that the industrial efficiency can be considerable and, therefore, very economical.
The machines, unlike those currently in use, are very simple and relatively easy to operate.
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