Machine à façonner et rectifier des corps en forme de secteurs toroïdaux. La présente invention est une machine à façonner et rectifier clés' corps en forme de secteurs toroïdaux.
Elle est caractérisée en ce qu'elle comporte un bâti dans lequel sont guidés des organes de transmission destinés à faire se mouvoir l'un par rapport à l'autre le corps à façonner et un outil du type de ceux qui se frayent un passage dans la ma tière en en enlevant des particules là où ils entrent en contact avec elle, le mouvement relatif du corps et de l'outil étant tel que la surface-enveloppe des points de contact de l'outil avec le corps dans lequel il s'est livré passage soit une surface toroïdale.
La fig. 1 représente une coupe verticale de la machine; La fib. 2 en est une coupe horizontale suivant la ligne A-B de la fig. 1 au travers du mécanisme de transmission et du méca nisme servant à régler le rayon du mouve ment planétaire donné à l'outil; La fig. 3 en est une coupe horizontale suivant la ligne G-D de la fig. 1 au travers du rouage moteur de l'outil; La fig. 4 est une autre coupe horizontale faite selon la ligne E-F de la fig. 1 au tra vers d'un grand tambour portant l'arbre clé l'outil.
Dans la forme d'exécution représentée. l'outil est une meule 1 montée en porte-à- faux au bout inférieur d'un arbre vertical 2. Cet arbre tourillonne dans un petit tambour 23 sur lequel il est monté excentriquement, mais parallèlement à l'axe dudit tambour, le quel a son axe médian distant de l'axe du grand tambour 24 dans lequel il est lui- même mobile. Le tambour 23 porte, monté rotativement sur lui, un arbre 31 solidaire de deux pignons 32 et 33.
Le pignon 33 en- ()Irène avec un pignon solidaire de l'arbre 2, tandis que le pignon 32 engrène avec un pi gnon situé sur l'axe du grand tambour, soli daire de l'arbre 30 qui reçoit sont mouvement, de l'arbre 4 par l'engrenage d'angle 29.
Le tambour 23 porte lui-même une den ture 31 concentrique à. la surface par laquelle il est guidé dans le grand tambour; cette denture engrène avec une denture correspon dante d'une roue 35 solidaire du canon 37.
47 est un disque divisé monté sur une vis 26 sans fin située en arrière du plan de la figure et engrenant tangentiellement avec la roue -15. Cette roue a la forme d'une cou ronne présentant une denture hélicoïdale sur son pourtour et un filetage à son intérieur. Cette couronne 45 est logée dans une rainure convenable du bâti dans laquelle elle ne peut que tourner. Cette couronne est vissée par un filet correspondant du manchon 42 sur ce manchon qui est guidé parallèlement à l'axe par des glissières 43 et 44. A l'intérieur de ce manchon est mobile circulairement, mais non axialement un autre manchon 41 pourvu de deux filets de pas différents 40 et 38, les quels sont engagés dans des filetages corres pondants -,du canon 39 et du canon 37.
Le grand tambour 24 engrène par sa denture<B>25</B> avec le pignon 26 qui engrène lui-même avec le pignon 27 qui fait partie du train moteur.
Par ailleurs, le train moteur présente un arbre 15 qui, par l'engrenage conique 14 transmet le mouvement à l'arbre carré 13 sur lequel coulisse un autre pignon conique 12 associé au pignon 11 de l'arbre 10. Cet arbre porte un bouton qui pénètre dans une rainure pratiquée à l'intérieur d'un alésage cylindri que d'une crémaillère 8 que des guides recti lignes non représentés empêchent de tourner. Cette rainure, du genre hélicoïdal, est fermée sur elle-même et présente un enroulement à gauche sur un demi-tour et à droite sur l'au tre demi-tour, ces deux filets de sens inverses s'unissant à leurs extrémités. La crémaillère 8 engrène avec le secteur denté 7 dont l'arbre 6 est perpendiculaire à la figure et porte le corps à façonner 48.
Les guides de la crémaillère sont portés par un support mobile 16 qui peut coulisser sur le bâti parallèlement à la vis sans fin 18 qui sert à commander ces déplacement par le moyen de l'arbre 19 tournant dans les cous sinets 20 et 20' du bâti 17.
Sur le bâti 17 est fixée la tête 3 par l'in termédiaire de la plaque de fond 21 et de plusieurs nervures 22. Le fonctionnement de la machine est le suivant: Une pièce 50, à rectifier par exemple, et présentant un canal toroïdal 48, est monté sur le support 5 solidaire de l'arbre 6 de ma nière que son plan de symétrie comprenne l'axe géométrique du grand tambour 24. Pour régler les choses ainsi, on a recours à un dis positif de réglage transversal non représenté.
Dans la forme d'exécution représentée, la dis tance qui sépare l'axe du tambour 23 de l'axe du grand tambour est la même que celle qui le sépare de l'axe de l'arbre 2; puis, dans la position représentée, l'axe de l'arbre 2 coïn cide de plus avec l'axe du grand tambour, alors que le dispositif est destiné précisément à faire qu'il puisse en être éloigné afin d'être entraîné dans un mouvement planétaire par la rotation du grand tambour. Dans la ma chine représentée, l'outil est une meule en forme de zone sphérique appartenant à une sphère dont le diamètre est égal à celui de la section axiale circulaire du tore à recti fier, .de sorte que le mouvement planétaire de l'arbre est inutile à la génération du tore et peut avoir un rayon nul.
On conçoit que la rainure de la crémaillère se propulse par le bouton 9 de manière à transformer le mou vement de rotation en une translation alter native de la crémaillère qui transmet à son tour une rotation alternative au secteur 7 solidaire du corps 48, de sorte que le tore peut être engendré à la seule condition que la zone sphérique soit assez haute pour la position qu'on entend imposer à la meule au dessous de l'horizontale menée par l'axe 6.
Lorsqu'on veut rectifier l'intérieur d'un canal toroïdal de diamètre plus grand que celui de la meule, on doit donner une valeur non nulle à la distance séparant l'axe de l'ou til de l'axe du grand tambour 24. Pour cela, on doit faire tourner l'axe de l'arbre 2 au tour de l'axe du petit tambour 23. A cet effet, on fait tourner la vis sans fin 46 qui fait tourner à son tour la couronne 45, la quelle imprime un mouvement axial au man chon 42 et au manchon 41 même si celui-ci est entraîné en rotation par le fait que ses filets internes sont engagés dons les filetages correspondants des deux canons rotatifs 39 et 37.
Les filets 40 et 38 ayant des pas -diffé- rents, la translation axiale du canon 41 pro duit une rotation relative des canons 37 et 39, de sorte que la denture 34 fera tourner le petit tambour 23 par rapport au grand tam bour 24.
Pour que la surface-enveloppe décrite par l'outil réponde aux mêmes conditions que sur la figure, il conviendra que l'arc de cercle pris pour ligne génératrice de la surface de révolution -de l'outil ait pour rayon une dis tance égale au décentrage planétaire aug menté du rayon de l'outil, c'est-à-dire que l'outil aura une forme en tonneau ou en fu seau, l'axe de l'outil étant situé entre l'arc de cercle et le centre de courbure de celui-ci.
On conçoit que le rayon moyen du tore obtenu dépend de la position qu'on aura donnée au préalable au support mobile 16 de la crémaillère et de l'arbre 6. On voit que le pignon 12 en pouvant coulisser sur l'arbre 13 ne cesse d'être entraîné par lui en rotation et de commander le mouvement alternatif.
L'outil peut aussi bien être une fraise qu'une meule. Quand l'excentricité est grande et que le diamètre de l'outil est petit, l'outil peut engendrer la surface extérieure d'un tore. La forme de l'outil et les mouvements peuvent être combinés -de manière que la sur face du tore se trouve être filetée.
Que l'outil soit une fraise ou une meule et que l'arête d'une dent de fraise soit ou non une .courbe plane, ceux de ses points par lesquels l'outil attaque la matière peuvent être situés de manière qu'ils traversent, en tournant, un même plan axial, par des points qui se trouvent disposés sur ce plan suivant un arc de cercle. Le centre de cet arc peut être sur l'axe de l'outil ou en être distant.
Quand l'outil a exactement la forme dé finie plus haut telle que décrivant une sphère, toute la surface de l'outil vient en contact du tore sur un plan qui passe par l'axe du tore, lequel est incliné sur la fig. 1 par le fait de la position donnée à l'outil. Dans ces conditions, on obtient une usure uniforme de l'outil, usure d'autant plus ré duite en chaque point que la zone sphérique est plus large. Comme cette usure est uni forme, elle peut être exactement compensée par une augmentation du rayon planétaire.
Pour le travail des surfaces toroïdales dont il conviendrait de faire varier le dia mètre, par exemple d'agrandir le canal toroï- dal d'une quantité sensible par plusieurs passes de l'outil, on peut rendre automatique la commande de la vis 46 qui détermine l'ex centricité planétaire.
Machine for shaping and grinding bodies in the form of toroidal sectors. The present invention is a machine for shaping and grinding key bodies in the form of toroidal sectors.
It is characterized in that it comprises a frame in which are guided transmission members intended to move the body to be shaped relative to one another and a tool of the type of those which make their way through. material by removing particles from it where they come into contact with it, the relative movement of the body and the tool being such that the surface-envelopes the points of contact of the tool with the body in which it is s' is delivered through either a toroidal surface.
Fig. 1 shows a vertical section of the machine; The fib. 2 is a horizontal section along the line A-B of FIG. 1 through the transmission mechanism and the mechanism used to adjust the radius of the planetary movement given to the tool; Fig. 3 is a horizontal section along the line L-D of FIG. 1 through the driving gear of the tool; Fig. 4 is another horizontal section taken along the line E-F of FIG. 1 through a large drum carrying the key shaft the tool.
In the embodiment shown. the tool is a grinding wheel 1 mounted cantilevered at the lower end of a vertical shaft 2. This shaft is journaled in a small drum 23 on which it is mounted eccentrically, but parallel to the axis of said drum, which has its median axis remote from the axis of the large drum 24 in which it is itself movable. The drum 23 carries, rotatably mounted on it, a shaft 31 integral with two pinions 32 and 33.
The pinion 33 en- () Irene with a pinion integral with the shaft 2, while the pinion 32 meshes with a pin gnon located on the axis of the large drum, solid with the shaft 30 which receives its movement, of shaft 4 by angle gear 29.
The drum 23 itself carries a den ture 31 concentric with. the surface by which it is guided in the large drum; this toothing meshes with a corresponding toothing of a wheel 35 integral with the barrel 37.
47 is a divided disc mounted on an endless screw 26 situated behind the plane of the figure and meshing tangentially with the wheel -15. This wheel has the shape of a crown having a helical toothing on its periphery and a thread inside it. This crown 45 is housed in a suitable groove of the frame in which it can only rotate. This crown is screwed by a corresponding thread of the sleeve 42 on this sleeve which is guided parallel to the axis by guides 43 and 44. Inside this sleeve is movable circularly, but not axially, another sleeve 41 provided with two threads of different pitches 40 and 38, which are engaged in the corresponding threads -, of the barrel 39 and of the barrel 37.
The large drum 24 meshes by its toothing <B> 25 </B> with the pinion 26 which itself meshes with the pinion 27 which is part of the drive train.
Furthermore, the drive train has a shaft 15 which, through the bevel gear 14 transmits the movement to the square shaft 13 on which slides another bevel pinion 12 associated with the pinion 11 of the shaft 10. This shaft carries a button. which penetrates into a groove made inside a cylindrical bore that of a rack 8 that recti-line guides not shown prevent turning. This groove, of the helical type, is closed on itself and has a winding on the left on a half-turn and on the right on the other half-turn, these two threads in opposite directions joining at their ends. The rack 8 meshes with the toothed sector 7 whose shaft 6 is perpendicular to the figure and carries the body to be shaped 48.
The guides of the rack are carried by a movable support 16 which can slide on the frame parallel to the worm 18 which is used to control these movements by means of the shaft 19 rotating in the sinet necks 20 and 20 'of the frame 17.
On the frame 17 is fixed the head 3 by means of the base plate 21 and several ribs 22. The operation of the machine is as follows: A part 50, to be ground for example, and having a toroidal channel 48 , is mounted on the support 5 integral with the shaft 6 so that its plane of symmetry includes the geometric axis of the large drum 24. To adjust things in this way, recourse is had to a positive transverse adjustment device, not shown.
In the embodiment shown, the distance which separates the axis of the drum 23 from the axis of the large drum is the same as that which separates it from the axis of the shaft 2; then, in the position shown, the axis of the shaft 2 also coincides with the axis of the large drum, while the device is intended precisely to ensure that it can be moved away from it in order to be driven in a planetary movement by the rotation of the large drum. In the machine shown, the tool is a grinding wheel in the form of a spherical zone belonging to a sphere the diameter of which is equal to that of the circular axial section of the torus to be ground, so that the planetary movement of the shaft is useless for the generation of the torus and can have a zero radius.
It can be seen that the groove of the rack is propelled by the button 9 so as to transform the rotational movement into an alter native translation of the rack which in turn transmits an alternating rotation to the sector 7 integral with the body 48, so that the torus can be generated on the sole condition that the spherical zone is high enough for the position that one intends to impose on the grinding wheel below the horizontal led by axis 6.
When we want to rectify the inside of a toroidal channel with a diameter greater than that of the grinding wheel, we must give a non-zero value to the distance separating the axis of the tool from the axis of the large drum 24 For this, the axis of the shaft 2 must be rotated around the axis of the small drum 23. For this purpose, the worm 46 is rotated which in turn turns the crown 45, the which imparts an axial movement to the sleeve 42 and to the sleeve 41 even if the latter is driven in rotation by the fact that its internal threads are engaged in the corresponding threads of the two rotary barrels 39 and 37.
The threads 40 and 38 having different pitches, the axial translation of the barrel 41 produces a relative rotation of the barrels 37 and 39, so that the teeth 34 will rotate the small drum 23 relative to the large drum 24.
In order for the envelope surface described by the tool to meet the same conditions as in the figure, the arc of a circle taken as line generating the surface of revolution of the tool must have a distance equal to the radius of the tool. planetary decentring increased by the radius of the tool, i.e. the tool will have a barrel or bucket shape, the axis of the tool being located between the arc of a circle and the center of curvature of it.
It will be understood that the mean radius of the torus obtained depends on the position which will have been given beforehand to the mobile support 16 of the rack and of the shaft 6. It can be seen that the pinion 12, being able to slide on the shaft 13, does not stop to be driven by it in rotation and to control the reciprocating movement.
The tool can be a mill as well as a grinding wheel. When the eccentricity is large and the tool diameter is small, the tool can generate the outer surface of a torus. The shape of the tool and the movements can be combined so that the surface of the torus is threaded.
Whether the tool is a milling cutter or a grinding wheel and whether or not the edge of a milling tooth is a flat curve, those of its points at which the tool engages material may be located so that they pass through. , while rotating, the same axial plane, by points which are located on this plane in an arc of a circle. The center of this arc can be on the tool axis or be distant from it.
When the tool has exactly the shape defined above such as describing a sphere, the entire surface of the tool comes into contact with the torus on a plane which passes through the axis of the torus, which is inclined in fig. 1 by the fact of the position given to the tool. Under these conditions, uniform wear of the tool is obtained, wear which is all the more reduced at each point as the spherical zone is wider. As this wear is uniform, it can be exactly compensated by an increase in the planetary radius.
For the work of toroidal surfaces the diameter of which should be varied, for example to enlarge the toroidal channel by a significant amount by several passes of the tool, the control of the screw 46 can be made automatic. determines the planetary eccentricity.