Procédé de taillage, par génération, de dentures d'engrenages et de cannelures et outil pour sa mise en auvre. La présente invention a pour objets un procédé de taillage, pair génération, de den tures d'engrenages et de cannelures, et un outil pour sa mise en ouvre.
Dans les procédés connus de taillage par génération, la pièce et l'outil sont animés de mouvements de rotation conjugués et :le profil cherché est obtenu par génération plane et discontinue, c'est-à-dire qu'il est généré par les points successifs :
d'un profil taillant plan animé d'un déplacement relatif, par rapport à la pièce à tailler, dans un, plan perpendicu laire à l'axe :
de la pièce quel, que sait par ailleurs le moyen utilisé pour réaliser ce dé- placement. Dans tous les cas, la génération du profil dans ce plan se fait par l'action discontinue d'un seul et même taillant ou de plusieurs taillants agissant successivement.
La translation progressive ide ce plan de génération parallèlement à lui-même et à l'axe de la pièce achève le taillage :de ,la pièce.
Dans le procédé de taillage par fraise mère, le déplacement du profil taillant :dans le plan de ;génération est obtenu en disposant une série de taillants les uns derrière les autres suivant une hélice animée d'un Mouve ment de rotation autour d'un axe orthogonal au mouvement de rotation de la pièce. Bien que plusieurs profils se trouvent alors simul tanément en cours de taille, une fraction seulement de chacun d'eux est générée par tour :de l'outil et la somme de ces fractions par tour est égale à la génération de tout ou partie d'un seul profil complet.
Dans tous :ces procédés, le taillant géné- rateur n'est tangent au profil généré qu'à un seul instant et seulement dans le plan de géné ration.
A la différence de ces procédés connus, le procédé suivant l'invention consiste à ob- tenir le profil recherché par une génération gauche et continue, de taillant générateur de meurant tangent à la ,surface à générer dans une série de ses positions successives ,
de façon à générer'tme courbe gauche ide part et d'autre du plan perpendiculaire à l'axe de la. pièce et passant par la perpendiculaire commune à. cet axe et à, l'axe de l'outil, courbe qui est le lieu de ses points -de tangence successifs avec. la. surface recherchée et qui appartient par suite à ladite surface.
De préférence, cette courbe gauche s'étend depuis le point d'at taque du taillant sur la pièce à tailler jusqu'à son point de sortie. L'obtention complète de la surface à, tailler et, en particulier, la géné ration complète d'un profil dans un plan de section droite de la. pièce s'effectue alors par déplacement relatif de cette courbe gauche et: de la pièce parallèlement à l'axe de cette der nière.
La génération de cette courbe gauche appartenant à la. surface recherchée peut ainsi être obtenue pour une fraction de tour de l'outil au cours d'une passe unique, de pré férence d'un seul et même taillant générateur alors qu'avec le procédé connu de génération plane par fraise-mère, la génération de la courbe plane correspondante demandait un tour au moins de l'outil, ainsi qu'on l'a indi qué ci-dessus. Le nouveau procédé permet donc d'augmenter considérablement la.
vitesse angulaire de la pièce à tailler pour une même vitesse angulaire de l'outil. En définitive,<B>If,</B> taillage de la. pièce s'opère beaucoup plus rapidement. En outre, le profil obtenu étant; généré par l'outil d'une manière continue alors qu'il l'est de manière discontinue dans tous les procédés connus se rapproche beau coup plus du profil théorique.
Dans un exemple de réalisation du pro cédé, le profil générateur ou profil taillant est assujetti à opérer un mouvement de rota tion autour d'un: axe oblique d'inclinaison accentuée sur celui de la pièce à tailler et ne rencontrant pas ce dernier.
Le procédé suivant l'invention s'applique quelle que soit la. nature de l'outil utilisé, outil à tranchant ou meule à tailler ou à rec tifier. Dans tous les cas, le nouvel outil, qui constitue un produit industriel nouveau, est. remarquable en ce qu'il est .constitué par un support portant au moins un taillant, de pré- férence une couronne cylindrique -de taillants identiques, le profil de ce ta'illa'nt étant une ligne, de préférence plane, de la surface enve loppe de la surface à,
générer dans ses posi tions relatives successives par rapport à l'outil en supposant ce dernier immobile.
L'outil ainsi constitué est plus simple que les outils connus, car un même taillant génère la, totalité du profil et le nombre total de taillants qu'il comporte, pour être actif pen dant la plus grande partie possible de sa rota tion, est très inférieur au nombre de tail- lants d'une fraise-mère ou d'un couteau tra vaillant par mortaisage. Son affûtage est en outre très simplifié.
Il peut être monobloc ou lames rapportées.
r1 titre d'exemple nullement limitatif, on a représenté sur le dessin ci-joint des phases de la mise en couvre du procédé suivant l'in vention ainsi que des formes d'exécution d'ou tils pour cette mise en oeuvre.
Dans ce dessin: la. fig. 1 représente, schématiquement, une pièce à tailler et son outil de taillage en posi tion de travail par rapport à la pièce; la fig. 2 est une épure donnant les pro jections du profil générateur sur un plan parallèle aux axes de rotation de la. pièce et de l'outil pendant un quart de tour de ce profil ;
la. fig. 3 est une coupe de la. pièce par le plan perpendiculaire à, .son axe et contenant la perpendiculaire commune aux axes de la pièce et de l'outil, et elle représente le profil Crénérateur au moment où il passe dans ce plan;
la fig. 4 est une coupe suivant l'axe Y-Z de la pièce sur un plan perpendiculaire au plan -de projection de la fig. 2 et on y a figuré les projections du profil générateur pour les mêmes positions qu'à la fi* 2; la fi--. 5 est une coupe transversale de la pièce et représente la, projection sur le plan de coupe de quelques positions relatives du profil générateur et de cette pièce pendant la génération;
la fig. 6 est une vue, perpendiculairement à ,son axe, d'un, outil monobloc pour la mise en couvre du procédé, et. la fig. 7 est une vue en plan correspon dante; la fig. 8 est une coupe :suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7; la fig. 9 est une section droite par le plan d'affûtage, et la fig. 10 est une vue, partiellement en coupe,,d'un outil à lames rapportées.
Dans l'exemple représenté à la fig. 1, la pièce à tailler a été supposée être un arbre can nelé 1. L'outil 2 à taillants 3 est disposé pour être animé d'un mouvement de rotation de sens indiqué par la flèche f et d'axe U-V. Cet axe ne rencontre pas celui de la pièce avec lequel il: fait un angle a :différent .de 90 mais assez élevé.
La pièce étant, elle aussi, supposée animée autour,de son axe d'un mou vement de rotation conjugué au précédent, il est clair qu'un taillant 3 engendrera au sein de la pièce une trace constituée par une courbe gauche continue telle que celle dési gnée par 5 sur la fig.
1 et qui s'étend, à la fois sur unie fraction de la longueur de la pièce et sur une fraction ,de la périphérie de celle-ci. Cette trace appartient au profil à générer si le taillant 3 appartient à la sur face enveloppe de la surface à générer dans ses positions relatives successives par rapport à l'outil, en supposant ce :
dernier immobile. Le profil du taillant générateur 3 peut donc s'obtenir par épure pour un profil à générer donné. Pour simplifier le,dessin ,de ce profil, il -est avantageux de le construire par points, sans rechercher au préalable la surface enve loppe, en choisissant comme profil générateur l'intersection de la, surface enveloppe par le plan perpendiculaire à l'axe de la pièce et passant par la perpendiculaire commune à cet axe et à l'axe ,die rotation de l'outil. Le profil taillant est ,
à- préférence établi pour que la totalité de la trace 5 qu'il laisse -dans la pièce depuis le point A (fig. 4) où il attaque cette dernière jusqu'au point B d'où il sort, appar- tienne à la surface à générer bien qu'il soit également possible de l'établir pour qu'une fraction seulement :de cette trace 5 appar tienne à ladite surface à :
générer, la partie restante de cette trace étant alors corrigée par un autre taillant, spécialement profilé pour cela, du même outil. L'action de l'outil est donc définitive et la générai, la surface recherchée continue dans tout l'angle -de rota tion 24 pendant lequel l'outil est au con tact de la pièce, c'est-à-dire ,
de part -et d'autre du plan perpendiculaire à l'axe de la pièce et passant par la perpendiculaire commune C-D à cet axe et à l'axe -de rotation de l'outil. D'un côté de ce plan, l'outil travaille sur la pièce d'un côté du plan longitudinal défini par d'axe -de<B>k</B> pièce et par ladite per- pendiculaire commune, tandis que de l'autre côté,de ,ce plan perpendiculaire à l'axe de la pièce,
l'outil travaille sur la pièce (de l'autre côté dudit plan longitudinal. Entre ces deux zones :
de travail, le profil générateur vient se placer, comme le montre la fig. 3, dans ledit plan perpendiculaire où il est tangent en trois points à la surface à générer.
On remarquera sur la fig. 5, qui représente la projection sur un plan @de section droite @de la pièce de quelques positions relatives du profil générateur et -de cette pièce pendant .la génération, que -ces projections ne sont pas superposables.
Les mouvements conjugués -de rotation de la pièce et die l'outil peuvent être obtenus par les moyens usuel,, à cet effet dans les ma- chines .connues à tailler les engrenages.
Dans la forme d'exécution d'outil repré- sentée aux fig. 6 à 9, l'outil est établi pour tailler l'arbre 1 à huit cannelures de la fig. 1.
Cet outil comporte un corps 7 portant à sa périphérie une couronne,de quatre dents iden- tiques 8 dont l'arête tranchante ou profil gé- néraleur a été dessiné comme indiqué ci- dessus. Ce profil est situé dans un plan pas sant par le <RTI
ID="0003.0135"> centre de l'outil, ou pied de ladite perpendiculaire commune sur l'axe @de l'outil; et faisant avec cet axe un angle & 900 - a complémentaire de l'angle fait par l'axe :
de rotation @de l'outil avec celui de la pièce. En l'espèce, a a été pris, égal à 60 . Pour main tenir constant le profil en -dépit d'affûtages successifs, la,dent a une forme en hélice .déta- lonnée ainsi qu'il est usuel dans .les outils à 9 tailler connus;
l'inclinaison @de l'hélice sur le plan de rotation de l'outil ou plan perpendi culaire à, l'axe de rotation est alors égale à, 90 <B>-</B>a, en l'espèce 30 .
Du principe même du nouveau procédé de taillage découle un rapport entre les vitesses de rotation de la pièce à tailler et de l'outil: ce rapport est égal au quotient du nombre de dents à. tailler par le nombre de dents de l'outil. Dans le présent exemple, l'outil tour nera. deux fois plus vite que la pièce 1.
Dans la. forme d'exécution représentée à la fi-. 10, l'outil est constitué par un corps 10 dans des logements duquel sont rapportées de manière connue l'es lames 11. Ces loge ments sont rectilignes et inclinés de façon que chaque tranchant de lame soit dans ledit plan passant par le centre de l'outil et incliné sur l'axe de ce dernier. L'inclinaison de chaque logement est par suite égale à. l'angle que doi vent faire entre eux l'axe de l'outil et celui de la pièce à tailler.
Cette réalisation est particulièrement avantageuse, car, l'inclinai son et le détalonnage étant donné,, par les logements, les lames peuvent être. rectilignes et de profil constant d'un bout à l'autre; elles sont donc de fabrication relativement aisée et peuvent être utilisées intégralement sans dé formation du profil générateur puisqu'elles sont mobiles longitudinalement dans leurs logements. Un tel outil à lames rapportées convient surtout aux fabrications en grande série et pour des modèles de forte dimension.
Bien entendu, l'invention n'est aucune ment limitée aux détails :d'exécution repré sentés et décrits. C'est ainsi notamment que. bien que la description ci-dessus soit limitée au taillage d'un arbre cannelé, le procédé se prête de même au taillage d'engrenages et de tous profils symétriques ou asymétriques.
Method of cutting, by generation, of gear teeth and splines and tool for its implementation. The present invention relates to a method of cutting, even generation, of gear teeth and splines, and a tool for its implementation.
In the known processes of cutting by generation, the part and the tool are animated by conjugated rotational movements and: the sought profile is obtained by plane and discontinuous generation, that is to say it is generated by the points successive:
a plane cutting profile animated by a relative displacement, with respect to the part to be cut, in a plane perpendicular to the axis:
of the part which, moreover, knows the means used to achieve this movement. In all cases, the profile is generated in this plane by the discontinuous action of one and the same cutting edge or of several cutting edges acting successively.
The progressive translation ide this generation plane parallel to itself and to the axis of the part completes the cutting: of the part.
In the hob milling process, the displacement of the cutting profile: in the generation plane is obtained by placing a series of cutters one behind the other along a propeller driven by a rotational movement around an axis orthogonal to the rotational movement of the part. Although several profiles are then simultaneously being cut, only a fraction of each of them is generated per revolution of the tool and the sum of these fractions per revolution is equal to the generation of all or part of the tool. one complete profile.
In all of these processes, the generator cutter is tangent to the generated profile only at a single instant and only in the generation plane.
Unlike these known methods, the method according to the invention consists in obtaining the desired profile by a left and continuous generation of cutting edge generating a die tangent to the surface to be generated in a series of its successive positions,
so as to generate my left curve ide on either side of the plane perpendicular to the axis of the. part and passing through the common perpendicular to. this axis and to, the axis of the tool, which curve is the locus of its successive tangent points with. the. desired surface and which consequently belongs to said surface.
Preferably, this left curve extends from the point of attack of the cutting edge on the workpiece to its exit point. The complete obtaining of the surface to be cut and, in particular, the complete generation of a profile in a plane of cross section of the. part is then carried out by relative displacement of this left curve and: of the part parallel to the axis of the latter.
The generation of this left curve belonging to the. desired surface can thus be obtained for a fraction of a turn of the tool during a single pass, preferably from one and the same generator bit, whereas with the known process of planar generation by hob, the generation of the corresponding plane curve required at least one revolution of the tool, as indicated above. The new process therefore makes it possible to considerably increase the.
angular speed of the workpiece for the same angular speed of the tool. Ultimately, <B> If, </B> pruning the. play operates much faster. In addition, the profile obtained being; generated by the tool in a continuous manner whereas it is generated in a discontinuous manner in all the known methods is much closer to the theoretical profile.
In an exemplary embodiment of the process, the generator profile or cutting profile is subject to operating a rotational movement around an: oblique axis of inclination accentuated on that of the workpiece and not meeting the latter.
The method according to the invention applies whatever the. nature of the tool used, cutting edge or grinding wheel to be cut or grinded. In any case, the new tool, which constitutes a new industrial product, is. remarkable in that it is .constituted by a support carrying at least one cutting edge, preferably a cylindrical ring of identical cutting edges, the profile of this ta'illa'nt being a line, preferably flat, of the surface envelops the surface to,
generate in its successive relative positions with respect to the tool, assuming the latter stationary.
The tool thus formed is simpler than the known tools, because the same cutting edge generates the entire profile and the total number of cutting edges that it comprises, in order to be active during the greatest possible part of its rotation, is much less than the number of cutters of a hob or a slotting knife. Its sharpening is also very simplified.
It can be monobloc or attached blades.
r1 by way of non-limiting example, the accompanying drawing shows the phases of the implementation of the process according to the invention as well as embodiments of tools for this implementation.
In this drawing: the. fig. 1 shows, schematically, a workpiece and its cutting tool in the working position relative to the workpiece; fig. 2 is a sketch showing the projections of the generator profile on a plane parallel to the axes of rotation of the. part and tool during a quarter turn of this profile;
the. fig. 3 is a section of the. part by the plane perpendicular to its axis and containing the perpendicular common to the axes of the part and of the tool, and it represents the Crenerator profile when it passes in this plane;
fig. 4 is a section along the Y-Z axis of the part on a plane perpendicular to the projection plane of FIG. 2 and there are shown the projections of the generator profile for the same positions as at fi * 2; the fi--. 5 is a cross section of the part and shows the projection on the section plane of some relative positions of the generator profile and of this part during generation;
fig. 6 is a view, perpendicular to its axis, of a one-piece tool for setting the process covers, and. fig. 7 is a corresponding plan view; fig. 8 is a section: along line VIII-VIII of FIG. 7; fig. 9 is a cross section through the sharpening plane, and FIG. 10 is a view, partially in section, of a tool with attached blades.
In the example shown in FIG. 1, the piece to be cut was assumed to be a splined shaft 1. Tool 2 with cutters 3 is arranged to be driven in a rotational movement in the direction indicated by the arrow f and on the U-V axis. This axis does not meet that of the part with which it: makes an angle a: different from 90 but quite high.
As the part is also supposed to be animated around its axis with a rotational movement combined with the previous one, it is clear that a bit 3 will generate within the part a trace formed by a continuous left curve such as that designated by 5 in fig.
1 and which extends both over a united fraction of the length of the part and over a fraction of the periphery thereof. This trace belongs to the profile to be generated if the cutting edge 3 belongs to the envelope surface of the surface to be generated in its successive relative positions with respect to the tool, assuming this:
last motionless. The profile of the generator cutting edge 3 can therefore be obtained by sketching for a given profile to be generated. To simplify the drawing of this profile, it is advantageous to construct it by points, without first looking for the enveloped surface, by choosing as generator profile the intersection of the envelope surface by the plane perpendicular to the axis of the part and passing through the perpendicular common to this axis and to the axis, die rotation of the tool. The cutting profile is,
à- preferably established so that the totality of the trace 5 that it leaves -in the room from point A (fig. 4) where it attacks the latter to point B from which it leaves, belongs to the surface to be generated although it is also possible to establish it so that only a fraction: of this trace 5 belongs to said surface to:
generate, the remaining part of this trace then being corrected by another cutting edge, specially profiled for this, of the same tool. The action of the tool is therefore final and, in general, the desired surface continues throughout the entire angle of rotation 24 during which the tool is in contact with the workpiece, that is to say,
on either side of the plane perpendicular to the axis of the part and passing through the common perpendicular C-D to this axis and to the axis of rotation of the tool. On one side of this plane, the tool works on the part on one side of the longitudinal plane defined by the part axis -de <B> k </B> and by said common perpendicular, while the 'other side, of, this plane perpendicular to the axis of the part,
the tool works on the part (on the other side of said longitudinal plane. Between these two zones:
working, the generator profile is placed, as shown in fig. 3, in said perpendicular plane where it is tangent at three points to the surface to be generated.
It will be noted in fig. 5, which represents the projection on a plane @ of cross section @ of the part of some relative positions of the generator profile and -of this part during the generation, that -these projections are not superimposable.
The combined rotational movements of the part and of the tool can be obtained by the usual means, for this purpose in known gear cutting machines.
In the embodiment of the tool shown in FIGS. 6 to 9, the tool is set to cut the shaft 1 to eight splines of fig. 1.
This tool comprises a body 7 carrying at its periphery a crown of four identical teeth 8, the cutting edge or general profile of which has been drawn as indicated above. This profile is located in a not healthy plan by the <RTI
ID = "0003.0135"> center of the tool, or foot of said common perpendicular on the axis @of the tool; and making with this axis an angle & 900 - a complementary to the angle made by the axis:
of rotation @of the tool with that of the part. In this case, a was taken, equal to 60. To keep the profile constant by successive sharpening, the tooth has a calibrated helical shape as is customary in known cutting tools;
the inclination @of the propeller on the plane of rotation of the tool or plane perpendicular to, the axis of rotation is then equal to, 90 <B> - </B> a, in this case 30.
From the very principle of the new cutting process results a ratio between the rotational speeds of the workpiece and of the tool: this ratio is equal to the quotient of the number of teeth to. cut by the number of teeth on the tool. In this example, the tool will turn. twice as fast as part 1.
In the. embodiment shown in fi-. 10, the tool is constituted by a body 10 in the housings of which the blades 11 are attached in a known manner. These housings are rectilinear and inclined so that each cutting edge of the blade is in said plane passing through the center of the blade. 'tool and inclined on the axis of the latter. The inclination of each housing is therefore equal to. the angle that the axis of the tool and that of the workpiece must make between them.
This embodiment is particularly advantageous because, the inclinai sound and the relief being given ,, by the housings, the blades can be. rectilinear and of constant profile from end to end; they are therefore relatively easy to manufacture and can be used entirely without deforming the generator profile since they are movable longitudinally in their housings. Such a tool with attached blades is especially suitable for mass production and for large models.
Of course, the invention is in no way limited to the details of the execution shown and described. This is how. although the above description is limited to cutting a splined shaft, the process is likewise suitable for cutting gears and all symmetrical or asymmetrical profiles.