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Cette invention se rapporte aux machines à reproduire ou à copier diverses pièces dans lesquelles un outil effec tuant son travail de coupa par un mouvement de va-et-vient relatif entre lui-même et la pièce est amené à sa position par voie hydraulique en fonction de la position occupée par un organe traceur astreint à longer un conformateur grâce à un mouvement de va-et-vient correspondant entre cet organe tracteur et le conformateur* L'invention concerne plus parti- culièrement la technique de la conformation par copiage ou reproduction de diverses pièces afin de produire une surface
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nettement à trois dispensions.
Un exemple important de ce genre de surface est celui des aubes de turbines 'puisque sur leur face convexe et sur leur face concave n'importe quelle section droite peut présenter une courbure .très' prononcée qui doit être suivie dans les courses de coupe successives par un déplacement en va-et-vient outre le fait que chaque course doit suivre la forme longitudinale varia** ble de la surface.
Il est connu dans cette technique d'effectuer par voie hydraulique la conformation par copiage ou reproduc- tion d'aubes de turbines dans une machine conformatrice dans laquelle la pièce est maintenue fixe, tandis que l'or- gane traceur exécute des mouvements de va-et-vient succès' sifs le long d'un conformateur qui ne simule pas la forme effective de l'objet éventuel mais qui a été spécialement engendré pour chaque objet différent à partir des dimensions que doit posséder en définitive la surface finale de cet objet.
Il est également connu dans cette technique d'effec tuer par voie hydraulique la conformation par copiage ou reproduction des aubes de turbines dans une machine à fraiser comportant une fraise exécutant des mouvements transversaux successifs au-dessus d'une pièce fixe sous la commande d'une roue traceuse rotative- ayant le même diamètre que la fraise et astreinte à se déplacer de même transversalement à 'un, .
conformateur fixe dont le profil correspond directement à la surface finale que doit posséder la pièce,
Il est encore connu dans cette technique de réaliser par voie hydraulique la conformation par copiage ou repro- duction d'aubes de turbines à l'aide d'une fraise terminale animée d'un mouvement de rotation qui est déplacée au-dessus d'une pièce fixe sous la commande d'un organe traceur ayant
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une forme terminale semblable à celle de la fraise d'extré- mité et qui est déplacé de même au-dessus d'un conformateur fixe ayant un profil correspondant directement à la surface finale que doit posséder la pièce.
Par suite de leurs diverses limitations, ces méthodes connues font que la conformation des aubes de turbines est très coûteuse, notamment du fait qu'elle exige des machines spéciales particulièrement compliquées pour être menée à bien. C'est d'ailleurs le cas même quand chaque organe tra- ceur est employé pour commander le fonctionnement .simultané d'un certain nombre de fraises agissant sur un nombre corres- pondant de pièces.
Le but de l'invention est notamment de permettre d'exécuter plus aisément et.plus rapidement la conformation par copiage ou reproduction hydraulique sur des machines en principe simples utilisant un organe de coupeà mouve- ment de va-et-vient et un conformateur dont le profil cor- responde directement à la surface finale qu'on veut donner à la pièce même quand cette surface a nettement un caractère à trois dimensions.
L'invention est matérialisée dans un équipement de copiage ou de reproduction par voie hydraulique applicable à une machine à course de coupe à va-et-vient et à mouve- ment transversal d'avance comprenant un porte-conformateur et un porte-pièce pouvant tous deux tourner autour d'axes parallèles à la direction du mouvement de va-et-vient de la machine, cet équipement comprenant, d'une part, un dispo- sitif faisant tourner progressivement le porte-conformateur et le porte-pièce simultanément à chaque mouvement d'avance et, d'autre part, des montures hydrauliques pour placer un organe traceur et un outil de coupe de façon semblable par rapport au porte-conformateur et au porte-pièce,
la monture
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lydraulique de l'outil étant commandée par la monture de l'organe traceurs de façon que l'outil soit; chaque fois qu'il se produit un mouvement de va-et-vient entre lui-même et la pièce maintenue dans le porte-pibce rotatif,placé suivant la position à laquelle l'organe traceur est amené par le conformateur maintenu dans le porte-conformateur relatif pendant chaque mouvement de va-et-vient, correspon- dant entre l'organe traceur et le conformateur*
Si une face à copier ou reproduire est convexe ou de forme généralement convexe en section droite, la rotation du conformateur (et de même de la pièce)
s'opère autour d'un axe coïncidant avec le centre de courbure approximatif, c'est-à-dire situé, derrière la face elle-même. De même, dans l'hypothèse d'une face concave ou de forme généralement concave, la rotation s'effectue autour d'un axe situé en avant de cette face* Dans chaque cas, la rotation se traduit par des lignes de coupe successives qui maintiennent en principe l'uniformité d'engagement entre la fraise et la pièce, de sorte que pratiquement la même étroite partie du tronçon de la fraise demeure en action pendant toute la durée de la coupe de l'ensemble de la face.C'est là un avantage qui permet de donner au tranchant le relief latéral correct quand chaque coupe successive peut être accomplie dans les conditions optima.
La rotation de la pièce amené chaque coupe successive à peu près latéralement le long de la coupe précédente, quelle que soit la courbure transversale de la pièce. La partie étroite du bord de l'outil a ainsi la possibilité d'exécuteur des coupes sensiblement semblables qui varient surtout en ce qui concerne le profilage de bout en bout de la partie du conformateur qui correspond à chaque coupe, ce qui, dans le cas d'aubes de turbines, ne se différencie pas beaucoup
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d'une ligne droite.
Ces dispositions assurent à la fois la rapidité de l'usinage et la précision de la face usinée, de sorte qu'un profil compliqué peut ainsi être usiné eco- nomiquement selon des tolérances très faibles, ces dernières étant en réalité si faibles qu'il suffit de prévoir en difé nitive un polissage final.
La vitesse de rotation peut être uniforme. Mais, en règle générale, on ne peut compter sur la rotation de la pièce pour la placer correctement par rapport à l'outil pour assurer l'avance requise à chaque course. Cette condition ne serait pleinement remplie que si la pièce était cylindri- que ou conique. Mais ces formes de pièces peuvent être usi- nées généralement sans qu'il faille recourir au type de reproduction hydraulique en question. L'avance à chaque course peut être effectuée de la manière usuelle dans la technique des machines avec course de coupe à va-et-vient, par exemple le mouvement de déplacement transversal de la table porte-pièce ou de la console d'une machine façonneuse ou bien le mouvement transversal du porte-outil d'une machine planeuse ou raboteuse.
Le réglage usuel dé la vitesse de l'avance automatique prévue dans les machines de ce genre peut être employé pour assurer la vitesse désirée d'avance par rapport à la pièce'qui tourne.
Toutefois, la; vitesse de rotation' peut être réglée.
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J'; 1 " 1 ft pendant l'usinagEf."4.,ièce, par exemple au moyen d'une came à partir de la41,:le le porte"conformateur et le porte- l'i J pièces sont entraîner''en rotation soit directement, soit . il "hf indirectement, ,7,f,'ïnterrraediaire d'un dispositif hydrau- lique commande par la came. Cependant, le déplacement trans- versal de la pièce par rapport à l'outil peut également être
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cOJ(LI:11,nàé par une came agissant directemsnt ou indirectement (par 1' intermédiaire d 'une transmission hydraulique) sur
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le oorts-confonuaieur et sur le porte-'pièce.
Grâce à. l'application simultanés de d.eu:: pareilles CS..1T:2zJ uns 11:'-: :;, pouvant avoir une section irregulière ou bizarre peut 2':';: a la fois correctement placée par rapport a 1T outil et avancer d'une quantité convenable à chaque course de 00:S...
L'intention est décrite ci-après avec plus de . 3¯ . en regard des dessins annexés, dans lesquels La ligure 1 est une vue en perspective de 1 i eztréiii ti- pourvus de la table porte-pièce d'une machine à façonner munie d'un équipement tel que le prévoit 11invention.
La figurer estune vue en élévation latérale d'un mandrin porte-pièce tel que son utilisation est prévue dans la figurs 1.
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Les figures 3 et 4 sont des scheiaas mettant en évidence les difficultés qu'on rencontre pour façonner respectivement
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la face convexe et la face concave d'ne aube de turbin? Les figures 5 et 6 sont des diagrammes senablables cen- trant la relation désirable entre l'outll et la pièce qu)on peut obtenir à l'aide de l'invention.
La figure 7 est une vue schématique'montrant, la rela- tion de deux aubes de turbine et de deux outils par rapport
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a un conforr.13.tsur et à un organe traceur quand -on conforme ou façonna les faces convexes des aubes.
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La figure 8 est une vue semblable à la figure 7: icai-c concernant le façonnage des faces concaves des aubes
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ha figure 9 est une vue en élévation de face de 1'équi- peront que contre la figure 1.
La figure 10 est une vue en plan ôe l'e:::tni:llt0 avant- cet équiperont es c;ôt-< 6qu3pe3nu. l'x figure 11 est uns vue en élévation des eztrèit;2 de droite des figures 9 et 10.
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Les figures 12 et 13 sont des vues schématiques mettant en évidence une difficulté encore plus aiguë que celles qui ressortent des figures 3 et 4*
La figure 14 est une vue en coupe schématisée montrant le dispositif servant à soulever l'outil par rapport à la pièce lors de la course de retour.
Comme représenté par la figure 1, le porte-pièce 1 est supporté par la console 2 d'une machine façonneuse. Cette console 2. est supportée à son tour par le chariot transver- sal 3 comme celui qui est prévu normalement pour assurer un mouvement transversal par rapport à un outil porté par la tête 4 du coulisseau ou bélier 5 qui va et vient dans la partie supérieure du bâti 6 de la machine. Le porte-pièce
1 comprend une embase 7 fixée sur la console et une partie supérieure 8 se déplaçant par coulissement dans des glissiez res 9 et 10 ménagées dans l'embase 7, afin d'être capable d'exécuter un mouvement transversal dans la direction du mouvement transversal effectué par la console .2 le long du chariot transversal 3.
La paroi postérieure 11 dirigée vers le haut de la partie supérieure 8 du porte-pièce 1 porte des poupées ou pointes 12 (voir également la fig. 2) pour la mise en place des extrémités postérieures 13 d'un support 14 dont les extrémités avant 15 sont reliées à des rebords 16 portes; par des arbres 17 qui traversent la partie avant 18 du porte-pièce 1.
Cornue le montre la fig. 1, des roues 19 à denture hélicoïdale portée par les extrémités avant des arbres 17 sont entraînées simultanément par des vis sans fin 20 pre- vues sur un arbre 21. Cet arbre porte une roue à rochet 2@ attaquée par un cliquet réversible 23 monté sur un levier 24 relie par une biellette 25 à un autre levier 26 qui piwto
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@@r un are @7. L'extrémite supérieure de ce levier @6 p@res t@e carre 8 @lacée en arrière de la tâte 4 du @@e carra @8 placée en arrière de la tête 4 du coulisser afin d'être neurtée chaque fois que celui-ci exécute @@
mouvement complet. Les roues 19 à denture hélicoïdale et les supports 14 tournent ainsi après chaque course de coup@ du coulisseau 5.
Sur la tête 4 sont montés côte à côte un équipage hydraulique 29 portant un organe traceur 30 et un équipage hydraulique 31 portant deux outils de coupe 3@. L'inter- valle transversal entre 1* organe traceur 30 et les outils 32 est égal à la distance entre les supports 14. Les equi- pages 29 et Si sont du type classique; le premier renferma un distributeur commandé par 1* organe traceur 30 et servait, a envoyer le liqui#' à l'equipage 31, afin que ce dernier impose aux outils 32 les positions nécessitées par la posi- tion verticale de 1* organe traceur 30. Des conduites souple?.
33 relient les équipages 29 et 31 l'un à l'autre ainsi qu'à une pompe hydraulique (non représentée). . La, hauteur utile de la tête 4 du coulisseau 5 est commandée à l'aide d'un volant de manoeuvre 34 et la fig. 1 montre la tête soulevée pour ramener les outils 32 nettement à l'écart des supports 14.
Dans la figure est représentée une aube de turbine 35 assujettie dans 1'un des supports 14. L'origine Sodé cette aube 35 est enserrée entre des tampons 37 et l'extré- mité bridée 38 est enserrée par un tampon 39. Comme une aube de turbine est étroite., on a la possibilité sans difficultés particulières de monter plus d'un support rotatif 14 dans une machine à façonner, et le porte-pièce 1 permet ainsi d'usiner simultanément deux aubes montées dans deux des supports 14 par copiage ou reproduction à partir d'un confor- retour unique monte dans le troisième support 14. La surface
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a usiner est représentée en 40.
L'usinage commence à r@ @ d'un "col" 41 voisin de l'origine 36, et 1* outil 32 agi dans un autre "col" 42 voisin de l'extrémité 36 à l'exte mite de chaque course de coupe.
Le conduit 43 qui est visible dans la figure 1 e@@ destiné à l'arrivée d'un composé facilitant le travail de coupe aux outils 32.
On voit par la figure 3 que si* grâce à un simple @@@- veinent transversal relatif entre une section d'aube 44 et un bec d'outil 45, ce bec est amené de la position (i) voi- ,;:ne d'un bord de la face convexe 46 de l'aube à la posit@@n (ii) le point de contact du bec de l'outil avec la facu 48 a onangé d'un côte à l'autre du bec de l'outil. Si ce dermes est alors amené à la position (iii) la pointe du bec de l'outil a complètement perdu le contact avec la face 46.
De même, lorsqu'on tente de conformer la face concave 47 que montre la fig. 4.,le point de contact quiest satisfaisant dans la position(iv) bien que maintenu dans l'a position (v) est perdu dans la position (vi).
Ce que l'invention permet d'accomplir est représente par les figures 5 et 6. Dans la figure 5,-'la section d'aube 44 s'est déplacée angulairement de la position (a) à la position (b), puis a nouveau jusqu'à la position (c), de, sorte que le bec 45 de l'outil établit un contact semblable avec la partie de la face convexe 46 qu'elle rencontre (quelle que soit . cette partie) grâce aux mouvements d'avance transversaux relatifs entre l'aube de turbine et l'outil. Un phénomène de coupe semblable se produit ainsi dans toute la largeur de la face convexe 46. Il en est de même pour la face concave 47 corme le montre la figure 6.
Le problème est un peu plus compliqué à résoudre par suite de la torsion de la section ae l'aube d'une extrémité
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à l'autre. La figure 7 (b) montre respectivement les sections' 44 (a) et 44 (b) à 1 * extrémité ' correspondant à la naissance et à l'extrémité correspondant à 'la bride. Cette figure montre clairement que ces deux sections ne peuvent avoir aucun axe de courbure commun.
Toutefois, elles sont toutes deux convexes par rapport à l'axe du rebord 16 du porte- pièce 14, et le bec 45 de l'outil établit un contact en tous les points le long de la longueur de la face convexe au fur et à mesure de son avancement longitudinalement à l'aube 'depuis l'endroit désigné par 44 (a) jusqu'à l'endroit désigné par 44 (b), La figure 'la; montre un conformateur convexe 48A occupant par rapport à l'organe traceur 30 une position lui permettant de. commander les deux becs 45 de l'outil dans les figures 7(b) et 7(c).
Ce conformateur 48A tourne autour de l'axe du rebord 16 de maintien; cet axe constitue un axe de cour- bure commun très approximatif de la face convexe 46 (a) dans toute l'étendue de la longueur de la partie torse de cette face, mais représente une approximation suffisamment rappro- chée pour que les becs 45 de l'outil viennent en contact de coupe correct avec les faces convexes des aubes 35 au fur et à mesure qu'elles suivent les mouvements verticaux- imposés à l'organe traceur 30 quand ce dernier se déplace dans le sens ce la longueur du conformateur 48A.
D'après ce que montre la figure 7, l'organe traceur 30 et les becs 45 de l'outil se trouvent à un stade préliminaire du façonnage des faces convexes des deux aubes aux endroits désignés par b, et c. La rotation simultanée du conformateur et des aubes 35 à chaque mouvement transversal de la pièce 1 (Fig. 1) maintient le contact correct des becs 45 dans toute l'étendue de l'opération de conformation, c'est-à-dire comme le montre la figure 5. Par contre, la figure 8a représente un conformateur concave 48B, l'organe traceur 30 se trouvant
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approximativement à midistance en travers de la largeur de la face concave torse 47 (a).
La rotation du conforma- teur autour de l'axe très approximatif de courbure repré senté par l'axe du rebord de maintien 16 donne la certitude que les becs 45 de l'outil sont toujours en contact de coupe correct aux endroits indiqués par h et .± avec les faces concaves des aubes 35.
Dans les figures 7 et 8 sont représentés des conforma- teurs spéciaux 48A et 48B : l'un pour le façonnage convexe, l'autre pour la coupe concave* Toutefois, étant donné que, pour la reproduction à échelle intégrale, le conformateur correspond exactement pour ce qui est de sa face avec la face qui doit être conformée, autrement dit façonnée, l'équi- pement hydraulique de reproduction tel que le prévoit l'in- vention,. permet de mettre en production effective des pièces aussitôt qu'un maître conformateur a été établi selon les dimensions stipulées par utilisation d'une machine à confor- mer de type classique à grand rendement pour autant que cette machine soit équipée d'un dispositif hydraulique simple et d'un porte-pièce 1 également simple et de,
supports simples 14 pour le conformateur et la pièces Mais il est possible cependant de réaliser la reproduction selon une échelle plus grande ou plus petite en prévoyant une inter-action appro- priée entre la monture hydraulique de l'organe traceur et la monture hydraulique de l'outil qui est commandée par la précédente.
Une machine à planer ou raboter peut être utilisée de façon analogue, le porte-pièce 1 étant monté sur la table à mouvement de va-et-vient pour permettre les courses de coupe et le déplacement usuel assurant l'avance du chariot transversal de l'outil de façon à réaliser l'avance de l'or- gane traceur et des outils en travers du conformateur et de
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chacune des pièces montées dans le porte-pièce. De même, s'il s'agit d'une machine à pratiquer des fentes dans di- verses pièces, le porte-pièce 1 peut être monté sur la table d'ouvrage qui se meut transversalement pour assurer l'avance.
Dans les deux cas, une interconnexion avec le mécanisme à rochet que montre la fig. 1 permet une rotation uniforme du conformateur et de la pièce entre les courses de coupe.
Le porte-pièce que montre la figure 1 est cependant étudié en vue de la commande par came à la fois de la vitesse de rotation et de la disposition transversale relative de l'organe traceur et des outils par rapport au conformateur et à la pièce* L'équipement permettant d'obtenir ce résultat est représenté par les figures 9,10 et 11, qui montrent que les roues 19 à denture hélicoïdale, les vis sans fin .;0, l'arbre 21 et la roue à rochet 22 sont supprimés et qu'au lieu de supporter les roues 19, les arbres 17 des supports 14 portent des pignons 49.
Une crémaillère 50 engrène avec' les pignons 49; elle est supportée par des bras 51 solidaires des extrémités de la tige 52 d'un piston 53 qui coulisse dans un -cylindre 54 fixé à la partie supérieure 8 du porte-pièce 1. Les bras 51 peuvent pivoter autour de l'axe de la tige 52, afin d'amener la crémaillère 50 dans la position de repos que @ la figure 1 quand les roues 19 à denture hélicoïdale et les vis sans fin 20 sont en service.
Lorsque la crémaillère 50 engrène avec les pignons 49, le mouve/aent du piston 53 dans le cylindre 54 fait tour- ner ces pignons. Des raccordements hydrauliques 55 et 56 avec le cylindre 54 sont reliés à une vanne 57 formant distributeur portée par un des bras 51. Des liaisons 58 et 59 sont prévues avec les raccordements respectifs 55 et
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Le tiroir 60 du distributeur 57 subit l'action d'un levier ôl formant organe suiveur qui est commandé par une came 62 prévue sur un tambour 63 (Fig. 10).
Le distributeur'57 ressemble au distributeur 29 de l'organe traceur 30 en ce sens que n'importe quel mouvement de son tiroir 60 produit un mouvement correspondant du piston 53 de même qu'un mou- vement quelconque de l'organe traceur 30 produit un mouve- ment correspondant des outils 32. '
Le tambour 63 portant la came 62 est muni d'un pignon 64 entraîné par un pignon plus petit 64A monté sur un arbre 65 qui porte une roue à rochet 66 elle-même entraî- née par un cliquet réversible 67 monté sur un levier 68 qui pivote sous l'action de la tête 4 du coulisseau 5 à peu près de la même façon que le levier 24 représenté dans la figure 1 à chaque course de coupe. Un volant de manoeuvre 69 (fig. 10) permet de réarmer le tambour 63.
A l'embase 7 du porte-pièce 1 est fixé un cylindre : 70 dans lequel se meut un piston 72. dont la tige 71 est reliée à la partie supérieure 8 du porte-pièce* Des raccor déments hydrauliques 73 et 74 (Fig. 10) desservent' respec- tivement les raccordements 75 et 76 d'un 'distributeur 77 porté par le cylindre 70. Le tiroir 78 de ce distributeur subit l'action d'un levier 79 formant organe suiveur qui est commandé par une autre came 80 prévue sur le tambour 63. Il en résulte qu'un mouvement quelconque du tiroir'78 se traduit par un mouvement correspondant du piston 72 ,\ et par conséquent de la partie supérieure 8 du porte-pièce 1.
Bien que la roue à rochet'66 et le tambour porte-came 63 tournent à chaque course de coupe, les mouvements résul- tants des pistons 53 et 72 dépendent de la forme des cames 62 et 80. Ces cames peuvent être conformées suivant le profil transversal de la pièce qu'il s'agit de conformer
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dans la machine. Les figures 12 et 13 représentent à titre d'exemple un profil difficile pour lequel¯ces cames spé- claies ont avantage à être employées. Diaprés ce que montre la figure 12, l'outil 81 vient de conformer la partie 82 d'une pièce 82A qui peut tourner dans le sens antihoraire autour d'un axe 82B.
Cet outil 81 vient de rencontrer une butée ou bosse 83 qui ne peut être conformée par la simple .continuation de la rotation* En ce point, la came 80 déplace l'axe 82B vers la gauche, tandis que la came 62 fait tourner la pièce 82A dans le sens horaire. Le conformateur correspondant (non représenté) se meut et tourne de façon analogue pour amener la bosse 83 à la position que montre la figure 13 par rapport à l'outil 81. Ce dernier occupe maintenant sa position cor- recte pour les cpupes de conformation progressive qui sont nécessaires pour façonner la bosse 83, après quoi un mouvement et une rotation plus accentués sous la commande des cames 62 et 80 amènent la pièce 82A en position correcte en permettant à l'outil de conformer la partie 84 du profil de cette pièce.
Le mécanisme des cames, du distributeur et des pièces que montrent les figures 9 à 11 augmente, comme on le voit, considérablement la gamme d'applications de la machine.
Dans la figure 14 est représenté schématiquement un dispositif permettant de soulever les outils de coupe 32 nettement à l'écart de la pièce 82 lors des courses de'retour malgré le contact maintenu entre l'organe traceur 30 et le conformateur 86. Le cylindre 29 de l'organe 30 est supporté par une partie fixe 87 de la tête 4 du coulis seau 5 et la barre de coupe 88 est non seulement commandée par le cylindre 31 en réponse directe au mouvement de l'organe traceur 20, mais est également commandée par un piston 89 mobile dans un cylindre 90 monté sur la barre 88. Ce piston 89 est lui- même supporté par une tige 91 suspendue par la partie 87 et
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réglable au moyen d'un écrou 92.
Un autre écrou 93 permet de régler le piston 89 dans le cylindre 90, ce qui donne la possibilité de faire varier l'intervalle 94 suivant le jeu prévu pour l'outil qu'il faut menacer pendant la course de retour et qui est de l'ordre de 1 mm., Un distributeur hydrau- lique 95 commande par une came 96 à chaque course de la machine abaisse et soulève le piston 89 de la hauteur de l'intervalle 94 et soulève ainsi de cette quantité la barre de coupe 88 à chaque course de retour.
Il en résulte que bien que les outils 32 continuent à répondre à l'organa tra- ceur 30 pendant la course de retour, ils restent à l'écart de la pièce de la valeur de l'intervalle en question pendant toute la durée de cette course, mais qu'ils tombentimmédia- ternent contre la pièce quand le piston 89 est soulevé a la fin de chaque course de retour.
Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domine ces équiva- lences mécaniques.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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This invention relates to machines for reproducing or copying various parts in which a tool performing its cutting work by a relative reciprocating movement between itself and the part is brought to its position by hydraulic means according to the invention. of the position occupied by a tracer member constrained to follow a shaper thanks to a corresponding back and forth movement between this tractor member and the shaper * The invention relates more particularly to the technique of shaping by copying or reproduction of various parts to produce a surface
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clearly three dispensations.
An important example of this kind of surface is that of turbine blades, since on their convex face and on their concave face any straight section can present a very pronounced curvature which must be followed in the successive cutting strokes by a back-and-forth movement besides the fact that each stroke must follow the variable longitudinal shape of the surface.
It is known in this technique to carry out the shaping hydraulically by copying or reproducing turbine blades in a shaping machine in which the part is held stationary, while the tracer member executes backward movements. -and-comes successes along a shaper which does not simulate the actual shape of the eventual object but which has been specially generated for each different object from the dimensions that must ultimately have the final surface of this object .
It is also known in this technique to effect the shaping by copying or reproduction of the turbine blades by hydraulic means in a milling machine comprising a milling cutter performing successive transverse movements above a fixed part under the control of a rotating plotter wheel having the same diameter as the cutter and constrained to move in the same way transversely to a,.
fixed shaper whose profile corresponds directly to the final surface that the part must have,
It is also known in this technique to carry out the shaping by copying or reproduction of turbine blades hydraulically using an end mill driven by a rotational movement which is moved above a fixed part under the control of a tracer unit having
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a terminal shape similar to that of the end mill and which is likewise moved above a fixed shaping device having a profile corresponding directly to the final surface which the part must have.
As a result of their various limitations, these known methods make the shaping of turbine blades very expensive, in particular due to the fact that it requires special, particularly complicated machines to be carried out. This is moreover the case even when each tracer member is employed to control the simultaneous operation of a certain number of cutters acting on a corresponding number of parts.
The object of the invention is in particular to make it possible to carry out more easily and more quickly the shaping by copying or hydraulic reproduction on machines which are in principle simple using a cutting member with reciprocating movement and a shaping device whose the profile corresponds directly to the final surface which is to be given to the part, even when this surface clearly has a three-dimensional character.
The invention is embodied in a hydraulic copying or reproducing equipment applicable to a reciprocating cutting stroke machine with transverse advancement movement comprising a shaping holder and a workpiece holder capable of both rotate around axes parallel to the direction of the reciprocating movement of the machine, this equipment comprising, on the one hand, a device which progressively rotates the shaping holder and the workpiece holder simultaneously with each advance movement and, on the other hand, hydraulic mounts for placing a tracer member and a cutting tool in a similar manner with respect to the shaping carrier and the workpiece carrier,
Frame
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the hydraulics of the tool being controlled by the mounting of the tracer member so that the tool is; each time there is a back and forth movement between itself and the part held in the rotating piece holder, placed according to the position to which the tracer member is brought by the shaper held in the holder relative shaper during each reciprocating movement, corresponding between the tracer member and the shaper *
If a face to be copied or reproduced is convex or generally convex in cross section, the rotation of the shaper (and likewise of the part)
operates around an axis coinciding with the approximate center of curvature, that is to say located behind the face itself. Likewise, in the hypothesis of a concave face or of a generally concave shape, the rotation takes place around an axis located in front of this face * In each case, the rotation results in successive cutting lines which In principle, maintain uniformity of engagement between the cutter and the workpiece, so that substantially the same narrow portion of the cutter section remains in action for the duration of the cut of the entire face. there is an advantage which makes it possible to give the cutting edge the correct lateral relief when each successive cut can be accomplished under optimum conditions.
Rotation of the workpiece causes each successive cut approximately laterally along the previous cut, regardless of the transverse curvature of the workpiece. The narrow part of the edge of the tool thus has the possibility of executing substantially similar cuts which vary especially as regards the end-to-end profiling of the part of the shaper which corresponds to each cut, which, in the case of turbine blades, does not differ much
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of a straight line.
These arrangements ensure both the speed of the machining and the precision of the machined face, so that a complicated profile can thus be machined economically to very low tolerances, the latter being in fact so small that it suffices to provide a final polishing.
The speed of rotation can be uniform. But, as a general rule, one cannot rely on the rotation of the part to position it correctly in relation to the tool to provide the required feed for each stroke. This condition would only be fully fulfilled if the part were cylindrical or conical. However, these forms of parts can generally be machined without having to resort to the type of hydraulic reproduction in question. The feed in each stroke can be effected in the manner customary in machine technology with reciprocating cutting stroke, for example the transverse movement of the workpiece table or the console of a machine. moulder or the transverse movement of the tool holder of a leveling or planing machine.
The customary automatic feed rate adjustment provided in machines of this kind can be employed to provide the desired rate of advance relative to the rotating workpiece.
However, the; speed can be adjusted.
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I '; 1 "1 ft during machinEf." 4., piece, for example by means of a cam from 41,: the the "shaping carrier and the carrier - the i J parts are rotated either either directly or indirectly, 7, f, a hydraulic device controlled by the cam. However, the transverse displacement of the part in relation to the tool can also be
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cOJ (LI: 11, born by a cam acting directly or indirectly (through a hydraulic transmission) on
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the oorts-confonuaieur and on the part-holder.
Thanks to. simultaneous application of d.eu :: similar CS..1T: 2zJ uns 11: '-::;, being able to have an irregular or bizarre section can 2': ';: both correctly placed in relation to 1T tool and advance by a suitable amount every 00: S ...
The intention is described below with more than. 3¯. with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a perspective view of 1 i eztréiii provided with the workpiece table of a shaping machine provided with equipment as provided for 11invention.
The figure is a side elevational view of a workpiece chuck as intended for use in figures 1.
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Figures 3 and 4 are scheiaas showing the difficulties encountered in shaping respectively
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the convex face and the concave face of a turbine blade? Figures 5 and 6 are diagrammatic diagrams centering the desirable relationship between the tool and the part which may be obtained with the aid of the invention.
Figure 7 is a schematic view showing the relationship of two turbine blades and two tools with respect to
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has a conforr.13.tsur and a tracer member when -on conforms or shaped the convex faces of the blades.
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Figure 8 is a view similar to Figure 7: icai-c concerning the shaping of the concave faces of the blades
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Figure 9 is a front elevational view of the equipment compared to Figure 1.
FIG. 10 is a plan view ôe the e ::: tni: llt0 before this will be equipped with c; ôt- <6qu3pe3nu. lx figure 11 is a view in elevation of eztrèit; 2 on the right of figures 9 and 10.
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Figures 12 and 13 are schematic views showing an even more acute difficulty than those which emerge from Figures 3 and 4 *
Figure 14 is a schematic sectional view showing the device for lifting the tool relative to the workpiece during the return stroke.
As shown in Figure 1, the workpiece holder 1 is supported by the console 2 of a shaping machine. This console 2. is supported in turn by the transverse carriage 3 like that which is normally provided to ensure a transverse movement with respect to a tool carried by the head 4 of the slide or ram 5 which moves back and forth in the upper part. of the frame 6 of the machine. The workpiece holder
1 comprises a base 7 fixed on the console and an upper part 8 moving by sliding in slides 9 and 10 provided in the base 7, in order to be able to execute a transverse movement in the direction of the transverse movement carried out by the console. 2 along the transverse carriage 3.
The rear wall 11 directed upwards from the upper part 8 of the workpiece holder 1 carries dolls or points 12 (see also FIG. 2) for the installation of the rear ends 13 of a support 14, the front ends of which 15 are connected to ledges 16 doors; by shafts 17 which cross the front part 18 of the workpiece holder 1.
Retort shown in fig. 1, helical-toothed wheels 19 carried by the front ends of the shafts 17 are driven simultaneously by worm screws 20 provided on a shaft 21. This shaft carries a ratchet wheel 2 @ driven by a reversible pawl 23 mounted on the shaft 21. a lever 24 connected by a connecting rod 25 to another lever 26 which piwto
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@@ r un are @ 7. The upper end of this lever @ 6 p @ res t @ e carre 8 @ laced behind the head 4 of the @@ e carra @ 8 placed behind the head 4 of the slide in order to be braked each time that - here runs @@
full movement. The helical-toothed wheels 19 and the supports 14 thus rotate after each stroke @ of the slide 5.
On the head 4 are mounted side by side a hydraulic unit 29 carrying a tracer member 30 and a hydraulic unit 31 carrying two cutting tools 3 @. The transverse gap between the plotter member 30 and the tools 32 is equal to the distance between the supports 14. The equipment 29 and Si are of the conventional type; the first contained a distributor controlled by the tracer member 30 and served to send the liquid to the crew 31, so that the latter impose on the tools 32 the positions required by the vertical position of the tracer member 30 Flexible pipes ?.
33 connect the crews 29 and 31 to each other and to a hydraulic pump (not shown). . The useful height of the head 4 of the slide 5 is controlled by means of a handwheel 34 and FIG. 1 shows the head raised to bring the tools 32 clearly away from the supports 14.
In the figure is shown a turbine blade 35 secured in one of the supports 14. The sodium origin this blade 35 is clamped between buffers 37 and the flanged end 38 is clamped by a buffer 39. Like a blade. turbine is narrow., it is possible without particular difficulties to mount more than one rotary support 14 in a shaping machine, and the workpiece holder 1 thus makes it possible to simultaneously machine two blades mounted in two of the supports 14 by copying or reproduction from a single conform- back mounts in the third support 14. The surface
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to be machined is shown at 40.
The machining begins at r @ @ of a "neck" 41 adjacent to the origin 36, and the tool 32 acts in another "neck" 42 near the end 36 at the end of each stroke. chopped off.
The conduit 43 which is visible in Figure 1 e @@ intended for the arrival of a compound facilitating the work of cutting tools 32.
It can be seen from FIG. 3 that if * thanks to a simple @@@ - relative transverse vein between a blade section 44 and a tool nozzle 45, this nozzle is brought from position (i) voi-;: ne from one edge of the convex face 46 of the blade to position @@ n (ii) the point of contact of the nose of the tool with the facu 48 a onanged from one side of the nose to the other. the tool. If this dermis is then brought to position (iii) the tip of the tool nozzle has completely lost contact with the face 46.
Likewise, when an attempt is made to conform the concave face 47 shown in FIG. 4., the contact point which is satisfactory in position (iv) although held in position (v) is lost in position (vi).
What the invention makes it possible to accomplish is shown in Figures 5 and 6. In Figure 5, - 'the blade section 44 has moved angularly from position (a) to position (b), then again to position (c), so that the nozzle 45 of the tool makes a similar contact with the part of the convex face 46 which it meets (whatever. this part) thanks to the movements of 'relative transverse feeds between the turbine blade and the tool. A similar cutting phenomenon thus occurs across the entire width of the convex face 46. The same is true for the concave face 47 as shown in Figure 6.
The problem is a little more complicated to solve due to the twisting of the section with the blade of one end.
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to the other. Figure 7 (b) shows sections' 44 (a) and 44 (b) respectively at the end corresponding to the birth and at the end corresponding to the flange. This figure clearly shows that these two sections cannot have any common axis of curvature.
However, they are both convex with respect to the axis of the flange 16 of the workpiece holder 14, and the nose 45 of the tool makes contact at all points along the length of the convex face as it goes. measuring its advancement longitudinally at blade 'from the location designated by 44 (a) to the location designated by 44 (b), FIG. shows a convex shaper 48A occupying relative to the tracer member 30 a position allowing it to. order the two tips 45 of the tool in figures 7 (b) and 7 (c).
This shaper 48A rotates around the axis of the retaining flange 16; this axis constitutes a very approximate common axis of curvature of the convex face 46 (a) throughout the length of the torso portion of this face, but represents an approximation sufficiently close so that the noses 45 of the tool come into correct cutting contact with the convex faces of the vanes 35 as they follow the vertical movements imposed on the tracer member 30 as the latter moves in the direction along the length of the shaper 48A .
As shown in Figure 7, the tracer member 30 and the tips 45 of the tool are at a preliminary stage of shaping the convex faces of the two blades at the locations designated by b, and c. The simultaneous rotation of the shaper and the vanes 35 with each transverse movement of the part 1 (Fig. 1) maintains the correct contact of the nozzles 45 throughout the whole of the shaping operation, that is to say as the shows Figure 5. On the other hand, Figure 8a shows a concave shaper 48B, the tracer member 30 being
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approximately midway across the width of torso concave face 47 (a).
The rotation of the shaper around the very approximate axis of curvature represented by the axis of the retaining flange 16 gives the certainty that the jaws 45 of the tool are always in correct cutting contact at the places indicated by h and . ± with the concave faces of the blades 35.
In figures 7 and 8 are shown special shapers 48A and 48B: one for the convex shaping, the other for the concave cut * However, since, for the full scale reproduction, the shaper exactly matches as regards its face with the face which must be shaped, in other words shaped, the hydraulic reproduction equipment as provided for by the invention ,. allows parts to be put into effective production as soon as a master shaper has been established according to the dimensions stipulated by using a high-efficiency conventional type shaping machine, provided that this machine is equipped with a simple hydraulic device and an equally simple workpiece carrier 1 and,
simple supports 14 for the shaper and the workpiece However, it is possible to produce the reproduction on a larger or smaller scale by providing an appropriate interaction between the hydraulic mount of the tracer member and the hydraulic mount of the 'tool which is controlled by the previous one.
A leveling or planing machine can be used in a similar way, the workpiece carrier 1 being mounted on the reciprocating table to allow the cutting strokes and the usual movement ensuring the advance of the transverse carriage of the machine. 'tool so as to advance the tracer body and the tools across the shaper and
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each of the parts mounted in the part holder. Likewise, if it is a machine for making slots in various parts, the workpiece holder 1 can be mounted on the work table which moves transversely to ensure the advance.
In both cases, an interconnection with the ratchet mechanism shown in fig. 1 allows uniform rotation of the shaper and the workpiece between the cutting strokes.
The workpiece carrier shown in Figure 1 is however designed for the cam control of both the speed of rotation and the relative transverse arrangement of the tracer member and the tools with respect to the shaper and the workpiece * The equipment making it possible to obtain this result is represented by figures 9,10 and 11, which show that the helical-toothed wheels 19, the worms.; 0, the shaft 21 and the ratchet wheel 22 are omitted. and that instead of supporting the wheels 19, the shafts 17 of the supports 14 carry pinions 49.
A rack 50 meshes with the pinions 49; it is supported by arms 51 integral with the ends of the rod 52 of a piston 53 which slides in a -cylinder 54 fixed to the upper part 8 of the workpiece carrier 1. The arms 51 can pivot around the axis of the rod 52, in order to bring the rack 50 into the rest position as in FIG. 1 when the helical gears 19 and the worms 20 are in use.
When the rack 50 meshes with the pinions 49, the movement of the piston 53 in the cylinder 54 rotates these pinions. Hydraulic connections 55 and 56 with the cylinder 54 are connected to a valve 57 forming a distributor carried by one of the arms 51. Links 58 and 59 are provided with the respective connections 55 and
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The spool 60 of the distributor 57 is subjected to the action of a lever ô1 forming a follower member which is controlled by a cam 62 provided on a drum 63 (FIG. 10).
Distributor 57 is similar to distributor 29 of tracer member 30 in that any movement of its spool 60 produces a corresponding movement of piston 53 as well as any movement of tracer member 30. a corresponding movement of the tools 32. '
The drum 63 carrying the cam 62 is provided with a pinion 64 driven by a smaller pinion 64A mounted on a shaft 65 which carries a ratchet wheel 66 itself driven by a reversible pawl 67 mounted on a lever 68 which rotates under the action of the head 4 of the slider 5 in much the same way as the lever 24 shown in Figure 1 on each cutting stroke. A handwheel 69 (fig. 10) is used to reset the drum 63.
To the base 7 of the workpiece holder 1 is fixed a cylinder: 70 in which a piston 72 moves, the rod 71 of which is connected to the upper part 8 of the workpiece holder * Hydraulic connections 73 and 74 (Fig. 10) serve respectively the connections 75 and 76 of a distributor 77 carried by the cylinder 70. The spool 78 of this distributor is subjected to the action of a lever 79 forming a follower member which is controlled by another cam 80. provided on the drum 63. It follows that any movement of the drawer 78 results in a corresponding movement of the piston 72, \ and therefore of the upper part 8 of the workpiece holder 1.
Although ratchet wheel 66 and cam drum 63 rotate with each cutting stroke, the resulting movements of pistons 53 and 72 depend on the shape of cams 62 and 80. These cams can be contoured. transverse of the part to be conformed
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in the machine. Figures 12 and 13 show by way of example a difficult profile for which these special cams are advantageous to be employed. As shown in FIG. 12, the tool 81 has just shaped the part 82 of a part 82A which can rotate counterclockwise about an axis 82B.
This tool 81 has just encountered a stop or bump 83 which cannot be conformed by the simple .continuation of rotation * At this point, the cam 80 moves the axis 82B to the left, while the cam 62 rotates the part. 82A clockwise. The corresponding shaper (not shown) moves and rotates in a similar fashion to bring the boss 83 to the position shown in figure 13 with respect to the tool 81. The latter now occupies its correct position for the cpupes of progressive conformation. which are necessary to shape the boss 83, after which more movement and rotation under the control of the cams 62 and 80 bring the part 82A into the correct position allowing the tool to conform the part 84 of the profile of that part.
The mechanism of the cams, distributor and parts shown in Figures 9 to 11, as can be seen, considerably increases the range of applications of the machine.
In Figure 14 is shown schematically a device for lifting the cutting tools 32 clearly away from the part 82 during the return strokes despite the contact maintained between the tracer member 30 and the shaper 86. The cylinder 29 of the member 30 is supported by a fixed part 87 of the head 4 of the bucket slider 5 and the cutter bar 88 is not only controlled by the cylinder 31 in direct response to the movement of the tracer member 20, but is also controlled by a piston 89 movable in a cylinder 90 mounted on the bar 88. This piston 89 is itself supported by a rod 91 suspended by the part 87 and
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adjustable by means of a nut 92.
Another nut 93 makes it possible to adjust the piston 89 in the cylinder 90, which gives the possibility of varying the interval 94 according to the play provided for the tool to be threatened during the return stroke and which is l The order of 1 mm., A hydraulic distributor 95 controlled by a cam 96 at each stroke of the machine lowers and raises the piston 89 by the height of the gap 94 and thus raises the cutter bar 88 by this amount to each return run.
As a result, although the tools 32 continue to respond to the plotter 30 during the return stroke, they remain clear of the workpiece by the amount of the interval in question during the entire duration of this return stroke. stroke, but immediately fall against the workpiece when piston 89 is lifted at the end of each return stroke.
The details of construction may be varied, without departing from the invention, within the limits of these mechanical equivalents.
CLAIMS.
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