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" OUTIL ROTATIF DE COUPE A PROFIL CONSTANT ET ANGLE DE DEPOUILLE
VARIABLE,, PROCEDE POUR SA FABRICATION, ET MACHINE POUR LA
FABRICATION DE LA CAME UTILISEE DANS CE PROCEDE " -On sait qu'un bon outil de coupe à dépouille et rotatif doit satisfaire aux conditions essentielles que le profil de la dent reste constant pendant les affûtages successifs et que l'angle de dépouille ne soit pas, à tous les points du profil tranchant, inférieur à une limite préa lablement établie et qui en général peut être estimée à 6 .
Les principaux types connus d'outils de coupe à dépouille et rotatifs sont les outils à spirale d'Archimède ou à spirale logarithmique, outils qui ont le grave inconvénient que, sur les flancs des dents, l'angle de dépouille
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est très petit,' et qu'un grand, angle de dépouille donnerait lieu à des vibrations à cause de l'affaiblissement dorsal qu'il entraînerait pour la dent. D'est pourquoi il y a, sur ces flancs, de grands efforts de traitement dus au travail tangentiel et engendrant une forte résistance à l'avancement et une usure rapide.
Suivant la présente invention, pour éviter ces inconvénients la dent est engendrée en faisant glisser le profil générateur le long (l'une directrice rectiligne simple on multiple et en la maintenant en même temps en direction constante radiale ou. tangentielle. De cette façon on obtient une dent à dépouille dont le profil reste rigoureusement constant au cours des affûtages successifs, radialement ou tangentiellement, et dont l'angle de dépouille, toat en étant variable, reste suffisamment grand, tant sur le clos que sur les flancs, pour éviter le frottement et l'usure excessive qui en résultent.
Lorsque la dent est engendrée de cette façon, les divers points du profil générateur décrivent des lignes légèrement courbes dont la concavité est dirigée vers la directrice rectiligne ; ces lignes courbes sont des conchotdes de Nicomède.
On a trouvé que, si l'on choisit convenablement la position, la longueur utile et l'inclinaison de la directrice rectiligne par rapport au plan du profil générateur, la variation de l'angle de dépouille peut être maintenue entre des limites étroites, et que l'angle initial de dépouille peut être choisi convenablement grand et peu variable, et tel que l'on puisse converser à l'angle de dépouille du dernier affûtage une valeur optima et supérieure en tout cas à 6 .
Ainsi, par exemple, si la directrice est rectiligne
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et se trouve à la base de la dent, et si l'on fait l'angle initial de dépouille égal à 17 , le profil du dos de la dent est un arc de conchoîde de Nicomède, dont la concavité est tournée vers la base de la dent et dont l'angle de dépouille varie, dans la partie utile de la dent, entre 17 (angle initial de dépouille) et 9 (angle final de dépouille, c'est- à-dire après le dernier affûtage). Un outil rotatif de coupe ayant ces caractéristiques ne force évidemment pas sur les flancs et après un long usage il est Ternis à neuf par de légers affûtages.
On a trouvé en outre que l'on obtient des résultats pratiquement satisfaisants et, dans des cas spéciaux, meilleurs, en utilisant comme ligne directrice, au lieu d'une ligne droite, une ligne quelconque en dehors des lignes déjà utilisées dans la dépouille des outils, c'est-à-dire la spirale d'Archimède et la spirale logarithmique. Dans ce cas les divers points du profil générateur décrivent, pendant la génération de la dent, des conchoïdes qui sont naturellement différents des conchoïdes de Nicomède et qui sont des fonctions de la ligne directrice préalablement choisie.
Les dents obtenues avec ces lignes directrices ont, comme les dents obtenues avec la directrice rectiligne, des angles de dépouille variables suffisamment grands, tant sur le dos que sur les flancs, pour assurer un rendement très élevé de l'outil.
Les lignes directrices peuvent être d'un type quelconque, du deuxième ou du quatrième ordre, simples ou multiples, et leur longueur utile est déterminée par le pas de la dent à construire, tandis que leur inclinaison donnera l'angle initial et l'angle final de dépouille préalablement choisis .
Pour des types d'outils particuliers on peut utiliser par
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exemple des directrices rectilignes, ares dtellipse,, d'hyperbole, de parabole, de spirales, de cycloïdes, etc.. ainsi que des arcs de cercle à centre déplacé et de rayon supérieur à celui de la fraise à construire. On a remarqué en effet qutavec cette directrice simple à arc de cercle déplacé on peut maintenir la variation de l'angle de dépouille par exemple de 17 à 11 de la zone utile. La variation de l'angle de dépouille permet d'éviter l'affaiblissement dorsal de la dent et par conséquent les vibrations.
En effet, l'un de ces buts essentiels de la présen- te invention consiste non seulement à améliorer le rendement des outils à aents détalonnées, mais encore à supprimer l'in- convénient de l'angle de dépouille constant, qui a toujours été lié par erreur à la nécessité reconnue du profil constant. On fixe donc que l'angle de dépouille est variable, mais maintenu entre des limites étroites préalablement établies par la longueur et le nombre des dents, ainsi que la position, l'inclinaison et la longueur utile de la directrice préalablement choisie.
Avec les systèmes connus on avait bien eu recours à ce qu'on appelle le détalonnage rectiligne, avec des dents dépouillées à lignes parallèles, mais au détriment de la constance du profil et en outre avec une variation trop grande des angles de dépouille. Ces systèmes de valeur pratique nulle furent limités à des travaux débauchage.
C'est pourquoi on revendique, par la présente invention, toutes les directrices en dehors de la spirale logarithmique et de la spirale d'Archimède et sur ces directrices simples ou multiples on fera glisser un profil générateur qui maintiendra sa position en direction constante, radiale ou tangentiel-
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le. On aura ainsi un Drofil ri.coursl1semAn 't armn-han-h nn nmoim
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de dépouille variable, mais toujours optimum et on atteindra en définitive le but consistant à supprimer le frottement, avec les avantages relatifs qui en résultent.
La caractéristique essentielle du choix de ces nombreuses directrices est celle d'avoir des outils à dents dépouillées avec un angle de dépouille toujours variable, mais opimum et par conséquent maintenu entre des limites préalablement établies, tout en conservant le profil rigoureusement constant, tandis que les outils connus sont à angle de dépouille constant, ou ont un angle de dépouille variable, mais un profil non cons- tant.
Les fraises-mûres, les fraises de tous genres, tarauds, etc.. à dents à profil constant sont fabriqués sur ce qu'on appelle des tours à détalonner équipés de façon que le chariot porte-outil soit poussé vers l'axe du tour par une came, tandis que la dent travaillée passe devant la pointe de l'outil lui-même. Dès que la dent est passée, pendant que la pointe de l'outil se trouve dans l'intervalle compris entre une dent et la suivante, la came abandonne le chariot, qui est repoussé en arrière par un ressort antagoniste. Ge mouvement à échappement se répète pour chaque dent qui passe.
Suivant les modes de fabrication connus la came qui commande le chariot porte-outil a la forme d'une spirale d'Archimède (ou logarithmique) et la dent qu'elle produit a une dépouille à directrice curviligne et précisément à spirale d'Archimède. Les outils obtenus par les procédés connus ont le grand inconvénient de travailler tangentiellement et par conséquent de forcer sur le dos et sur les flancs, de se coincer et de s'échauffer excessivement, ce qui fait qu'on ne peut pas adopter de grandes vitesses et qu'en conséquence le
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rendement est faible et que des affûtages fréquents et profonds sont nécessaires, ce qui réduit notablement la durée de l'outil.
La présente invention a pour but d'éliminer tous ces inconvénients an utilisant une came établie de façon que la dent soit engendrée par un profil qui, tout en se maintenant toujours dans un plan radial ou tangentiel, se déplace de façon que l'un de ces points convenablement choisi dans le plan se déplace le long d'une droite directrice qui se trouve dans un plan normal à l'axe de rotation de l'outil et par conséquent au plan du profil. Dans le cas de fraises-mères la droite directrice se trouvera à chaque instant dans le plan osculateur à l'hélice.du. filet.
Par suite de ce mode de génération, seule l'arête antérieure de la dent travaille et l'on supprime ainsi tout frottement sur le dos et sur les flancs de cette dernière; en d'autre termes : les dents ainsi obtenues se comportent comme les outils de tour, mais elles conservent leur profil constant, tout en tournant. le mode de génération conforme à la présente invention a en outre l'avantage que la ligne directrice peut être divisée en deux ou trois parties ayant des inclinaisons différentes; on peut ainsi maintenir la variation de l'angle de dépouille, pendant les affûtages successifs, entre les limites encore plus étroites, et améliorer ainsi toujours davantage le rendement de l'outil.
Le présent procédé pourra s'appliquer par exemple à tous les cas dans lesquels il s'agit de fabriquer une came quelconque pour des machines à dépouiller (par exemple à pointe déviée, à coulisse, à came, etc...),destinée à
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dépouiller avec un outil de tour, avec des fraises, avec une meule ou un autre outil, des fraises-mères, fraises, etc.. à profil constant à affûtage radial ou tangentiel et à directrice simple ou multiple pouvant se trouver sur n'importe quel point de la dent ou en dehors de la dent même.
Dans le cas de rectification du profil de la dent il faudra dans la construction de la came tenir compte du rayon de la meule de façon qu'elle puisse entrer et sortir.
La présente invention a en outre pour objet un procédé et un appareil perfectionnés'permettant de construire, écono- miquement et avec la précision voulue, des cames à dépouiller à directrice quelconque suivant la présente invention.
Après avoir établi les quatre données fondamentales de la fraise à construire, c'est-à-dire l'angle initial de dépouille, la longueur et le numéro des dents, ainsi que le diamètre de la fraise, on détermine la longueur utile et la position de la directrice. Cette longueur sera égale à celle de la dent plus une moitié pour une partie de la longueur de l'intervalle entre les dents, afin de permettre l'entrée et la sortie de l'outil de tour ; l'inclinaison sera égale à l'angle initial de dépouille. Si la came doit servir par contre à la rectification, il faudra tenir compte du rayon de la meule utilisée pour la rectification, et ce pour l'entrée et la sortie de la meule elle-même.
La directrice préalablement choisie, rectiligne par exemple, étant déterminée, on construit le reproducteur ou gabarit, qui n'est autre qu'un disque, sur la périphérie duquel est ménagée une rangée circulaire de surfaces planes qui reproduisent exactement la longueur utile et l'inclinai-
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son de la directrice.
Pour la fabrication de la came on peut utiliser un tour à dépouiller qui, avec de légères modifications, peut être adapté à ce travail, A cet effet le reproducteur ou gabarit est calé sur un arbre monté sur des supports latéraux, transversalement au chariot principal.
Sur le chariot est montée la meule avec son moteur et est fixée la pointe coopérant avec le reproducteur. La came est calée sur un arbre vertical saillant par rapport au banc et recevant le mouvement de l'arbre principal du tour, de façon à faire un tour complet pendant que le reproducteur se déplace d'un angle correspondant à la longueur utile de la directrice.
Grâce à cette disposition le reproducteur engendre sur la came un profil qui est fonction de la longueur utile et de l'inclinaison de la directrice choisie, du nombre des,dents de la fraise, fraise-mère, ou similaire à cons-- truire; cette came, qu'on appellera pour cela came à directrice reproduisant un angle de dépouille variable, reproduit à son tour sur la fraise, la fraise-mère ou l'outil analogue, la longueur et l'angle de dépouille préalablement choisis et le nombre des dents, c'est-à-dire qu'elle permettra de dépouiller ou de rectifier en dépouillant avec une directrice reproduisant un angle de dépouille variable, les fraises, fraises-mères ou outils analogues, sur un tour à dépouiller ordinaire; ces outils auront un angle de dépouil- le variable et un profil rigoureusement constant.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple un mode de réalisation le plus commun du mode de fabrication d'un outil à directrice rectiligne suivant la présente invention .
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La fig. 1 représente schématiquement les parties essentielles d'un tour à dépouiller pour la fabrication de fraises à dents dépouillées à directrice rectiligne.
Las figs. 2 et 3 montrent le procédé utilisé pour tracer le profil d'une came pour la production de dents dépouillées à directrice rectiligne simple.
Les figs. 4 et 5 montrent le procédé utilisé pour tracer le profil d'une came pour la production de dents dépouillées à directrice rectiligne multiple.
Les figs. 6 et 7 représentent schématiquement deux machines pour le tracé et la production de la came au moyen d'une fraise ou d'une meule, et
La fig. 8 représente schématiquement un tour permettant d'obtenir, automatiquement et avec le maximum de précision, la came à dépouiller à directrice rectiligne suivant la présente invention.
Dans la fig. 1, 1 désigne la pièce à travailler, pièce qui est calée sur le mandrin 2 du tour à dépouiller et à laquelle un mouvement de rotation est imprimé dans le sens indiqué par la flèche F. La pièce est travaillée au moyen de l'outil 3 fixé sur le chariot 4 mobile dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation du mandrin.
Le chariot est actionné au moyen d'une came 5 qui agit sur un bouton 6 fixé au chariot; et d'un ressort antagoniste 7. La came 5 reçoit le mouvement de l'arbre 8 du tour au moyen d'une paire de roues coniques 9 ; les rapporta de transmiaion du mouvement sont choisis de façon que, pour une came à un seul échappement pour chaque tour complet de la came 5, la pièce à travailler 1 fasse 1/n tour, n indiquant le nombre de dents de la fraise à fabriquer.
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Le profil de la came 5 est tel que pendant la rotation de la pièce à travailler d'un angle 1/n, la pointe de l'outil 3 suive une ligne droite A B, qui, dans le préseht exemple, n'est autre que la droite directrice de la dent dépouillée à directrice rectiligne.
Le tracé du. profil de la came 5 est effectué très simplement de la façon indiquée figs. 2 et 3. Après avoir dessine le profil 10 de la dent à directrice rectiligne 11, on divise le secteur ROS, dont l'angle au centre est égal à 1/n en un certain nombre de parties égales, par exemple douze comme dans l'exemple représenté, on réunit les points de division au centre 0 et on marque les ordonnées a-b-o-d-... comprises entre l'arc RS et la droite directrice A B.
On trace ensuite séparément le cercle primitif 12 de la came; on divise ce cercle en autant de parties que le secteur ROS a été divisé et sur les rayons passant par ces points on reporte dans l'ordre des ordonnées a-b-c.. On obtient ainsi le profil cherché 13. Si la came est destinée à servir à rectifier des profils de dents le secteur devra avoir un rayon égal à la somme du. rayon de l'outil à construire et du rayon de la meule.
Pour obtenir des dents dépouillées à directrice rectiligne multiple, on procède à la construction de la came de la façon indiquée fige. 4 et 5. Dans l'exemple représenté la directrice rectiligne est constituée par le tronçon At B' C'. L'inclinaison des parties At B' C' du tronçon sur la tangente du cercle primitif est choisie de façon à maintenir la variation de l'angle de dépouille entre des limites étroites au cours des affûtages successifs. La section de
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en trois zones 15,16 et 17 respectivement ; les zones 15 et 16 constituent la partie utile de la dent, partie sur laquelle ont lieu les affûtages successifs, tandis que la zone 17 constitue la partie résistante de la dent. Les affûtages ne doivent pas s'étendre jusqu'à cette zone, parce qu'alors la dent se briserait.
Le procédé de construction de la came pour obtenir le profil à directrice rectiligne multiple est identique au procédé décrit plus haut pour le profil à directrice rectiligne simple, sauf qu'il faut avoir soin que, dans la division du secteur R' 0' S',l'une des lignes de subdivision passe par le point B'. Le profil 18 de la came présente un sommet 19 correspondant à ce point.
Après avoir tracé la came de la façon décrite cidessus on peut la faire construire à la main ou à la meule par un ouvrier exercé et spécialisé. Toutefois on n'a pas la garantie d'une construction rigoureusement exacte. On peut obtenir cette garantie, par contre, en utilisant la machine représentée schématiquement fig.6. Cette machine comporte un gabarit triangulaire 20 géométriquement semblable au triangle compris dans le secteur R 0 S (fig.3). dans le cas de dépouille à directrice rectiligne simple, ou au triangle compris dans le secteur R' O' S (fig.5) dans le cas de dépouille à directrice rectiligne double. Ce gabarit est monté à rotation sur un arbre 20' relié, par une paire de roues dentées 21 et 22, à un arbre 23 sur lequel est calée la pièce à travailler 24.
Sur le côté M N du gabarit s'appuie une pointe 25 fixée à l'extrémité d'un cadre mobile 26 actionné par un ressort 29 et coulissant dans les glissières 27 dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation du gabarit 20. A l'autre
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extrémité du cadre 26 est montée la fraise 28, à laquelle est imprimé un mouvement-de rotation d'une façon appropriée quelconque. La pièce 24 est travaillée par la fraise 28.
Il est clair que, grâce à cette disposition, la fraise 28 se déplace, pendant la rotation du gabarit 20, de façon à engendrer le profil de la came.
La fraise peut évidemment être remplacée par une meule.un autre outil approprié et aussi par une simple pointe à tracer, lorsqu'on désire utiliser cette machine pour le seul tracé de la came.
Dans la machine décrite ci-dessus les ordonnées de la came sont égales aux ordonnées correspondantes du gabarit. Il y a toutefois des cas dans lesquels il convient de réduire les ordonnées de la came suivant un rapport établi d'avance relativement aux ordonnées correspondantes du gabarit. Dans ce cas on utilisera'la machine représentée schématiquement dans la fig.7 et dans laquelle le gabarit 30 et la pièce à travailler 31 sont cales sur des arbres montés sur des supports fixes de la machine (supports qui, pour plus de simplicité, ne sont pas représentés dans le dessin) et reliés entre eux par une série d'engrenages à rapports de transmission variables. La pointe 32 et la fraise 33 sont actionnés par un bras 34 boulonné en 35 sur le bâti de la machine et portant un contre-poids 36 au moyen duquel la pointe est maintenue en contact avec le gabarit 30.
La pointe 32 et la fraise 33 sont portées par des curseurs 37 et 38 respectivement, qui peuvent être déplacés parallèlement à eux-mêmes suivant l'axe du bras 34, et qui sont munis de boulons 39 s'engageant dans @ @
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longitudinale 40 du bras 34,
Il est clair que cette disposition permet de faire varier à volonté le rapport entre les déplacements de la fraise 33 et de la pointe 32.
La machine représentée fig. 8 permet de construire la came d'une façon complètement automatique et avec le maximum de précision. Dans cette figure, 41 indique le banc d'un tour normal à dépouiller comportant la poupée usuelle 42 et le chariot 43, qui est muni d'organes,, non représentés, pour régler la position de l'outil par rapport au mandrin ou porte-pièce. Au chariot 43 sont fixés les supports 44 sur lesquels est monté à rotation un arbre transversal 45 portant le gabarit ou reproducteur 46.
Sur le chariot 43 est monté en outre, de façon à pouvoir se déplacer dans le sens longitudinal, un support à chariot 47 portant, à une extrémité, un montant 48 sur lequel est fixée une pointe 49 qtzi coopère avec le gabarit et, à l'autre extrémité, un montant 50 portant à sa partie supérieure une mâchoire 51 dans laquelle est fixée l'outil constitué, dans l'exemple repré- senté, par une meule 52 calée sur l'arbre d'un petit moteur électrique 53 qui peut être relié directement à la ligne de distribution de lumière.
La meule 52 agit sur la pièce 54 calée sur un axe vertical ou mandrin 55. L'arbre 45 et l'axe 55 reçoivent leur mouvement du groupe d'engrenages du tour (groupe représenté, dans l'exemple du dessin, par une seule paire de roues dentées 56, pour plus de simplicité), au moyen des arbres 57 et 58 respectivement. Le rapport des engrenages devra être tel,que la pièce 54 fasse un tour complet pour chaque déplacement d'une dent du gabarit 46.
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Un ressort 60 fixé aux montants 44 et 48 tend à écarter le chariot 47 du. mandrin porte-pièce et à mainte- nir le gabarit 46 en contact avec la pointe 49.
Le fonctionnement est le suivant : Le tour étant mis en marche, l'arbre 45 tourne et entraîne dans son mou- vément de rotation le gabarit 46, de façon que la pointe 49 passe sur le dos de chaque dent du gabarit, produisant ainsi les déplacements graduels du chariot 47 vers la droite, d'u- ne façon correspondant à la longueur utile et à l'inclinai- son de la directrice. rectiligne, comme indiqué plus haut.
Lorsque la pointe 49 arrive sur la pointe extrê- me d'une dent du gabarit, la pièce 54 a fait un tour com- plet; l'échappement se produit alors pour ramener la meule à la position primitive. Cet échappement est produit
42 par le ressort 60, dès que la pointe/se dégage de la pointe d'une dent et tombe sur le dos de la dent suivante; une nouvelle opération de la. meule commence alors.
Pour la fabrication de la came, on donnera au re- producteur ou gabarit un diamètre égal à celui de la fraise à construire; si l'on suppose par exemple que ce diamètre soit égal à 100 mm., le reproducteur engendre sur la came un profil tel qu'il permette de détalonner suivant une direc- trice rectiligne sur le dos de la dent, si la fraise a un diamètre égal à 100 mm., ou sur un autre point de la dent ou à l'extérieur de celle-ci, suivant que le diamètre de la fraise sera plus grand ou plus petit que celui du repro - ducteur.
Pour construire une came frontale le profil sera- ménagé sur la face frontale de la pièce elle-même. Dans ce cas on démontera l'axe 55 et la pièce à travailler sera
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calée à l'extrémité de l'arbre 58 pour remplacer la roue conique 59 qui transmet le mouvement à l'axe 55.
Si l'on choisit comme directrice, au lieu de la directrice rectiligne, une ligne quelconque qui donne à l'outil à construire un angle de dépouille variable, les surfaces à came du reproducteur, au lieu d'être des surfaces planes, seront des surfaces dont la ligne est précisément la ligne choisie comme directrice, sur laquelle doit se déplacer un point du profil générateur de la dent ou de son plan pendant la génération de la dent de l'outil.
Naturellement la forme et les détails de construction peuvent varier suivant les besoins des applications particulières, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention.
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"ROTARY CUTTING TOOL WITH CONSTANT PROFILE AND EXHAUST ANGLE
VARIABLE ,, PROCESS FOR ITS MANUFACTURING, AND MACHINE FOR
MANUFACTURING OF THE CAM USED IN THIS PROCESS "-We know that a good flank and rotary cutting tool must meet the essential conditions that the tooth profile remains constant during successive sharpening and that the flank angle is not , at all points of the cutting profile, less than a previously established limit and which in general can be estimated at 6.
The main known types of flank and rotary cutting tools are Archimedean spiral or logarithmic spiral tools, tools which have the serious disadvantage that, on the flanks of the teeth, the flank angle
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is very small, and that a large, clearance angle would give rise to vibrations because of the dorsal weakening it would cause to the tooth. This is why there are, on these flanks, great processing stresses due to tangential work and generating high resistance to advancement and rapid wear.
According to the present invention, in order to avoid these drawbacks, the tooth is generated by sliding the generator profile along (a single straight or multiple directrix and keeping it at the same time in a constant radial or tangential direction. In this way we obtain a flank tooth whose profile remains strictly constant during successive sharpening, radially or tangentially, and whose flank angle, however variable, remains sufficiently large, both on the closed side and on the sides, to avoid friction and the resulting excessive wear.
When the tooth is generated in this way, the various points of the generator profile describe slightly curved lines, the concavity of which is directed towards the rectilinear directrix; these curved lines are Nicomedes conchotdes.
It has been found that, if the position, the useful length and the inclination of the rectilinear directrix with respect to the plane of the generator profile are suitably chosen, the variation of the draft angle can be kept within narrow limits, and that the initial relief angle can be chosen suitably large and not very variable, and such that one can converse to the relief angle of the last sharpening an optimum value and in any case greater than 6.
So, for example, if the directrix is rectilinear
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and is at the base of the tooth, and if we make the initial draft angle equal to 17, the profile of the back of the tooth is a Nicomedes conchoid arch, the concavity of which is turned towards the base of the tooth and whose clearance angle varies, in the useful part of the tooth, between 17 (initial clearance angle) and 9 (final clearance angle, that is to say after the last sharpening). A rotary cutting tool with these characteristics obviously does not force the sidewalls and after long use it is tarnished as new by light sharpening.
It has further been found that practically satisfactory and, in special cases, better results are obtained by using as a guideline, instead of a straight line, any line outside the lines already used in the draft. tools, that is, the Archimedean spiral and the logarithmic spiral. In this case the various points of the generator profile describe, during the generation of the tooth, conchoids which are naturally different from the Nicomedes conchoids and which are functions of the guideline previously chosen.
The teeth obtained with these guidelines have, like the teeth obtained with the rectilinear directrix, variable relief angles sufficiently large, both on the back and on the sides, to ensure a very high efficiency of the tool.
The guidelines can be of any type, second or fourth order, single or multiple, and their useful length is determined by the pitch of the tooth to be built, while their inclination will give the initial angle and the angle. final draft previously chosen.
For particular types of tools we can use by
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example of rectilinear guidelines, ellipse ares, hyperbola, parabola, spirals, cycloids, etc. .. as well as arcs of a circle with a displaced center and a radius greater than that of the cutter to be constructed. It has in fact been observed that with this simple directrix with a displaced circular arc, it is possible to maintain the variation of the draft angle, for example from 17 to 11 of the useful zone. Varying the clearance angle helps to avoid dorsal weakening of the tooth and therefore vibrations.
Indeed, one of these essential aims of the present invention consists not only in improving the efficiency of tools with bent teeth, but also in eliminating the inconvenience of the constant clearance angle, which has always been mistakenly linked to the recognized need for the constant profile. It is therefore fixed that the clearance angle is variable, but maintained between narrow limits previously established by the length and number of teeth, as well as the position, inclination and useful length of the previously chosen director.
With the known systems, recourse had indeed been had to what is called rectilinear relief, with stripped teeth with parallel lines, but to the detriment of the constancy of the profile and also with too great a variation in the relief angles. These systems of zero practical value were limited to poaching work.
This is why we claim, by the present invention, all the guidelines outside the logarithmic spiral and the Archimedean spiral and on these single or multiple guidelines we will slide a generator profile which will maintain its position in a constant, radial direction. or tangential-
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the. We will thus have a Drofil ri.coursl1semAn 't armn-han-h nn nmoim
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of variable relief, but always optimum and one will ultimately achieve the goal of eliminating friction, with the relative advantages which result therefrom.
The essential characteristic of the choice of these numerous guide lines is that of having tools with stripped teeth with an angle of relief which is always variable, but optimum and consequently maintained between previously established limits, while keeping the profile rigorously constant, while the Known tools have a constant clearance angle, or have a variable clearance angle, but a non-constant profile.
Ripe strawberries, cutters of all kinds, taps, etc. with constant profile teeth are manufactured on so-called back-off lathes equipped with the tool carriage being pushed towards the axis of the lathe by a cam, while the tooth being worked passes in front of the tip of the tool itself. As soon as the tooth has passed, while the tip of the tool is in the interval between one tooth and the next, the cam leaves the carriage, which is pushed back by a counter spring. The escapement movement is repeated for each passing tooth.
According to known manufacturing methods, the cam which controls the tool-holder carriage has the shape of an Archimedean spiral (or logarithmic) and the tooth which it produces has a relief with a curvilinear director and precisely an Archimedean spiral. The tools obtained by the known methods have the great drawback of working tangentially and consequently of forcing on the back and on the sides, of getting stuck and of overheating, which means that high speeds cannot be adopted. and that consequently the
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efficiency is low and frequent and deep sharpening is required, which significantly reduces tool life.
The object of the present invention is to eliminate all these drawbacks by using a cam established so that the tooth is generated by a profile which, while always remaining in a radial or tangential plane, moves so that one of these points suitably chosen in the plane moves along a directing line which is in a plane normal to the axis of rotation of the tool and consequently to the plane of the profile. In the case of hobs, the directing line will be located at all times in the osculating plane at the helix. net.
As a result of this method of generation, only the anterior edge of the tooth is working and all friction on the back and on the sides of the latter is thus eliminated; in other words: the teeth thus obtained behave like the lathe tools, but they keep their constant profile, while turning. the generation mode according to the present invention further has the advantage that the guideline can be divided into two or three parts having different inclinations; it is thus possible to maintain the variation of the clearance angle, during successive sharpening operations, between even narrower limits, and thus always further improve the efficiency of the tool.
The present method may be applied for example to all cases in which it is a question of manufacturing any cam for skinning machines (for example with deflected point, slide, cam, etc.), intended for
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skinning with a lathe tool, with milling cutters, with a grinding wheel or other tool, hobs, cutters, etc. with constant profile with radial or tangential sharpening and single or multiple directing that can be found on any which point of the tooth or outside the same tooth.
In the case of grinding the profile of the tooth it will be necessary in the construction of the cam to take into account the radius of the grinding wheel so that it can enter and exit.
A further object of the present invention is an improved method and apparatus for constructing, economically and with the desired precision, any directional stripping cams according to the present invention.
After having established the four fundamental data of the cutter to be built, that is to say the initial clearance angle, the length and number of teeth, as well as the diameter of the cutter, the useful length and the position of the director. This length will be equal to that of the tooth plus one half for part of the length of the gap between the teeth, in order to allow entry and exit of the lathe tool; the slope will be equal to the initial draft angle. If, on the other hand, the cam is to be used for grinding, it will be necessary to take into account the radius of the grinding wheel used for the grinding, and this for the entry and exit of the grinding wheel itself.
The previously chosen directrix, rectilinear for example, being determined, we construct the reproducer or jig, which is nothing other than a disc, on the periphery of which is formed a circular row of flat surfaces which exactly reproduce the useful length and the inclined
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sound of the director.
For the manufacture of the cam one can use a stripping lathe which, with slight modifications, can be adapted to this work. For this purpose the reproducer or jig is wedged on a shaft mounted on lateral supports, transversely to the main carriage.
The grinding wheel with its motor is mounted on the carriage and the point cooperating with the reproducer is fixed. The cam is set on a vertical shaft protruding from the bed and receiving the movement of the main shaft of the lathe, so as to make a full revolution while the reproducer moves at an angle corresponding to the useful length of the directrix .
Thanks to this arrangement, the breeder generates on the cam a profile which is a function of the useful length and of the inclination of the director chosen, of the number of teeth of the cutter, hob, or the like to be constructed; this cam, which for this purpose will be called steering cam reproducing a variable relief angle, reproduced in turn on the milling cutter, hob or similar tool, the length and the relief angle previously chosen and the number teeth, that is to say, it will make it possible to strip or rectify by stripping with a directrix reproducing a variable relief angle, cutters, hobs or similar tools, on an ordinary stripping lathe; these tools will have a variable relief angle and a strictly constant profile.
The appended drawing represents by way of example a most common embodiment of the method of manufacturing a tool with a rectilinear directrix according to the present invention.
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Fig. 1 schematically represents the essential parts of a stripping lathe for the manufacture of cutters with stripped teeth with a rectilinear director.
Las figs. 2 and 3 show the process used to trace the profile of a cam for the production of stripped teeth with simple rectilinear directrix.
Figs. 4 and 5 show the process used to trace the profile of a cam for the production of stripped teeth with multiple rectilinear directrix.
Figs. 6 and 7 schematically show two machines for the layout and production of the cam by means of a milling cutter or a grinding wheel, and
Fig. 8 schematically represents a lathe making it possible to obtain, automatically and with the maximum precision, the cam to be stripped with a rectilinear director according to the present invention.
In fig. 1, 1 designates the part to be worked, part which is wedged on the mandrel 2 of the lathe to be stripped and to which a rotational movement is imparted in the direction indicated by the arrow F. The part is worked by means of the tool 3 fixed on the movable carriage 4 in a direction perpendicular to the axis of rotation of the mandrel.
The carriage is actuated by means of a cam 5 which acts on a button 6 fixed to the carriage; and a counter spring 7. The cam 5 receives the movement of the shaft 8 of the lathe by means of a pair of bevel wheels 9; the transmission ratios of the movement are chosen so that, for a single escapement cam for each complete revolution of the cam 5, the workpiece 1 makes 1 / n revolution, n indicating the number of teeth of the cutter to be manufactured .
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The profile of the cam 5 is such that during the rotation of the workpiece at an angle 1 / n, the tip of the tool 3 follows a straight line AB, which, in the present example, is none other than the directrix line of the stripped tooth with a rectilinear directrix.
The route of the. profile of the cam 5 is made very simply in the manner shown in figs. 2 and 3. After having drawn the profile 10 of the tooth with rectilinear direction 11, one divides the sector ROS, whose angle in the center is equal to 1 / n in a certain number of equal parts, for example twelve as in l 'example represented, one brings together the points of division in the center 0 and one marks the ordinates abod -... included between the arc RS and the directing line A B.
The pitch circle 12 of the cam is then separately drawn; we divide this circle into as many parts as the ROS sector has been divided and on the radii passing through these points we transfer in the order of the ordinates abc .. We thus obtain the sought profile 13. If the cam is intended to be used for grinding tooth profiles the sector must have a radius equal to the sum of. radius of the tool to be built and the radius of the grinding wheel.
To obtain stripped teeth with multiple rectilinear directrix, one proceeds to the construction of the cam in the manner indicated fig. 4 and 5. In the example shown, the rectilinear directrix is formed by the section At B 'C'. The inclination of the parts At B 'C' of the section on the tangent of the pitch circle is chosen so as to maintain the variation in the draft angle between narrow limits during successive sharpening operations. Section of
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in three zones 15, 16 and 17 respectively; zones 15 and 16 constitute the useful part of the tooth, the part on which successive sharpening takes place, while zone 17 constitutes the resistant part of the tooth. The sharpeners should not extend to this area, because then the tooth will break.
The process of constructing the cam to obtain the profile with multiple rectilinear directrix is identical to the method described above for the profile with single rectilinear directrix, except that care must be taken that in the division of the sector R '0' S ' , one of the subdivision lines passes through point B '. The profile 18 of the cam has an apex 19 corresponding to this point.
After having drawn the cam in the manner described above, it can be built by hand or with a grindstone by a trained and specialized worker. However, there is no guarantee of a rigorously exact construction. This guarantee can be obtained, on the other hand, by using the machine shown schematically in fig.6. This machine comprises a triangular template 20 geometrically similar to the triangle included in the sector R 0 S (fig.3). in the case of a relief with a single rectilinear directrix, or to the triangle included in the sector R 'O' S (fig. 5) in the case of a relief with a double rectilinear directrix. This jig is rotatably mounted on a shaft 20 'connected, by a pair of toothed wheels 21 and 22, to a shaft 23 on which the workpiece 24 is wedged.
On the MN side of the jig rests a point 25 fixed to the end of a movable frame 26 actuated by a spring 29 and sliding in the slides 27 in a direction perpendicular to the axis of rotation of the jig 20. A l 'other
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At the end of the frame 26 is mounted the cutter 28, to which is imparted a rotational movement in any suitable manner. The piece 24 is worked by the cutter 28.
It is clear that, thanks to this arrangement, the cutter 28 moves, during the rotation of the jig 20, so as to generate the profile of the cam.
The cutter can obviously be replaced by a grinding wheel, another suitable tool and also by a simple scribe, when it is desired to use this machine for the sole path of the cam.
In the machine described above, the ordinates of the cam are equal to the corresponding ordinates of the template. However, there are cases in which it is appropriate to reduce the ordinates of the cam according to a relationship established in advance with respect to the corresponding ordinates of the template. In this case we will use the machine shown schematically in fig. 7 and in which the jig 30 and the workpiece 31 are wedged on shafts mounted on fixed supports of the machine (supports which, for simplicity, do not are not shown in the drawing) and interconnected by a series of gears with variable transmission ratios. The point 32 and the cutter 33 are actuated by an arm 34 bolted at 35 to the frame of the machine and carrying a counterweight 36 by means of which the point is kept in contact with the jig 30.
The tip 32 and the cutter 33 are carried by sliders 37 and 38 respectively, which can be moved parallel to themselves along the axis of the arm 34, and which are provided with bolts 39 engaging in @ @
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longitudinal 40 of the arm 34,
It is clear that this arrangement makes it possible to vary at will the ratio between the movements of the cutter 33 and of the tip 32.
The machine shown in fig. 8 allows the cam to be built in a completely automatic way and with the maximum precision. In this figure, 41 indicates the bed of a normal lathe to be stripped comprising the usual headstock 42 and the carriage 43, which is provided with members, not shown, for adjusting the position of the tool relative to the mandrel or holder -room. To the carriage 43 are fixed the supports 44 on which is rotatably mounted a transverse shaft 45 carrying the template or reproducer 46.
On the carriage 43 is further mounted, so as to be able to move in the longitudinal direction, a carriage support 47 carrying, at one end, an upright 48 on which is fixed a tip 49 which cooperates with the template and, at the at the other end, an upright 50 carrying at its upper part a jaw 51 in which is fixed the tool constituted, in the example shown, by a grinding wheel 52 wedged on the shaft of a small electric motor 53 which can be connected directly to the light distribution line.
The grinding wheel 52 acts on the part 54 wedged on a vertical axis or mandrel 55. The shaft 45 and the axis 55 receive their movement from the group of gears of the lathe (group shown, in the example of the drawing, by a single pair of toothed wheels 56, for simplicity), by means of shafts 57 and 58 respectively. The gear ratio must be such that the part 54 makes one complete revolution for each displacement of a tooth of the jig 46.
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A spring 60 attached to the uprights 44 and 48 tends to move the carriage 47 away from. workpiece mandrel and to keep the template 46 in contact with the point 49.
The operation is as follows: With the lathe started, the shaft 45 rotates and drives the jig 46 in its rotational movement, so that the tip 49 passes over the back of each tooth of the jig, thus producing the jig. gradual movements of the carriage 47 to the right, in a manner corresponding to the useful length and to the inclination of the director. rectilinear, as indicated above.
When the point 49 reaches the end point of a tooth of the jig, the part 54 has made a complete revolution; escaping then occurs to return the grinding wheel to the original position. This exhaust is produced
42 by the spring 60, as soon as the tip / disengages from the tip of one tooth and falls on the back of the next tooth; a new operation of the. grindstone then begins.
For the manufacture of the cam, the reproducer or jig will be given a diameter equal to that of the cutter to be constructed; if we suppose, for example, that this diameter is equal to 100 mm., the reproducer generates on the cam a profile such that it makes it possible to bead out along a rectilinear direction on the back of the tooth, if the cutter has a diameter equal to 100 mm., or at another point on the tooth or outside it, depending on whether the diameter of the cutter is greater or less than that of the reproducer.
To construct a front cam, the profile will be provided on the front face of the part itself. In this case we will remove the axis 55 and the workpiece will be
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wedged at the end of the shaft 58 to replace the bevel wheel 59 which transmits the movement to the axis 55.
If one chooses as directrix, instead of the rectilinear directrix, any line which gives the tool to construct a variable relief angle, the cam surfaces of the reproducer, instead of being plane surfaces, will be surfaces whose line is precisely the line chosen as directrix, on which a point of the generator profile of the tooth or of its plane must move during the generation of the tool tooth.
Of course, the shape and construction details may vary according to the needs of the particular applications, without departing from the scope of the invention.