Machine à tailler les engrenages conliques hélinlicoïdaux.
Cette invention a pour objet une machine
à tailler les engrenages coniques hélicoïdaux
au moyen d'une fraise à outils travaillant
sur le pignon à tailler, la fraise se déplia-
çant de. façon à donner à la denture la forme
hélicoïdale.
Cette machine se distingue (le certaines
machines similaires en e@ que les mêmes
organes peuvent tailler des dentures de mo
dules différents et qu'elle peut. en consé
quence, être employé avantageusement pour
tailler un petit nombre d'engrenages sem-
blables, tandis que les machines connues. auxquelles il est fait allusion, ne peuvent
convenir que pour te travail en grandes séries.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique pour faciliter l'explication du principe sur lequel est basée cette forme d'exécution :
La fig. 2 est une vue en élévation de face de l'ensemble de la forme d'execution:
La fig. 3 en est une vue par bout. du côte droit ;
I. a iig. 1 en est une vue par bout, du
cote gauche : Lafig.5enestunevueenplan,et
La fig. 6 est une vue d'un dispositif per
mllant la rectification des engrenages tail
lés sur la machine.
Afin que la machine représentée soit
mieux comprime, on exposera tout d'abord
le principe sur lequel elle est basée, en se
référant à la fig. 1.
Soient a le sommet due du còne primitif d'un
pignon conique. b lo cercle primitif de ce
còne, c le cercle primitif d'une roue plane
devant engrener aver le pignon. B et C les axes respeetifs du pignon et de la roue et I leurs génératrice commune.
Scient encore E la surface de den: de la roue c qui passe par le point de tangence f des cercles b et et la ligne 6/son intersee- tion avec te plan du cercle c. La surface correspondante c de la dent du pignon sera l'en veloppe de la surface C lorsque te pig'non roulera sur la roue: done si la roue et le pignon tournent de telle façon que leur mouvement relatif soit un roulement, chaque position de la. surface E sera tangente à la surface e.
Pour simplifier, on prendra comme surface E un plan : la ligne g devient une droite et l'intersection de ce plan avec un plan per pendiculaire à la génératrice de contact l au point f sera le profil H d'une dent i de la roue plane. L'enveloppe de E sera alors une surface e qui aura pour directrice, sur le cône primitif, l'enveloppe de 0', c'est-à-dire une hélice conique k.
Pour effectuer le taillage de la dent hé licoïdale, on emploie une fraise à outils rapportés disposée de facon à ce que son axe soit perpendiculaire au plan E et que l'arête finisseuse de chaque outil passe clans ce plan : dans ces conditions, toutes ces arêtes décri- ront la surface E pendant la rotation de la fraise.
Cette fraise doit être réglée de telle façon que son plan d'attaque passe par la ligne y ; il faut done que la distanee am du centlre de la roue plane à la ligne. g soit égale à af sin a, cet angle a étant celui compris entre les lignes af et g. En prenant a = 30 degrés, on aura am =-at.. En pratique, la dis- tance de la fraise à l'axe C sera donnée pa. des tables : enfin les outils seront montés sur la fraise de telle façon qu'ils puissent se déplacer parallèlement à eux-mêmes, ce qui permet de les amener à la hauteur voulue.
Il suffit alors de faire tourner le chariot qui porte la fraise autour de l'axe C pour lui faire suivre le mouvement idéal de la roue r. et de donner au pignon à tailler un mouvement do rotation conjugé pour que la fraise taille la surface e de la dent de ce pignon d'une manière continue.
Lorsque la. fraise a terminé son parcours sur le pignon, un retour rapide ramène tout le mécanisme dans sa position initiale. Un mécanisme diviseur actionné soit à la main, soit automatiquement, fait tourner le pignon d'un pas et la fraise pourra tailler une seconde surface identique à e.
Après une rotation complète du pignon à tailler, on fait tourner la fraise d'un demitour autour de l'axe vertical de son chariot et le nouveau plan d'attaque des outils est alors symétrique du précédent. On règle ce nouveau plan comme précédemment, puis on fait tourner le chariot autour de l'axe C d'un angle au centre correspondant au demi-pas circonférenciel à obtenir, le pignon restant fixe. Dans cette nouvelle position, la fraise est prête pour la taille de la seconde surface de chaque déni hélicoïdale du pignon.
En orientant la fraise cle telle façon que son plan d'attaque passe par le point a, soit suivant la ligne af, on taillerait un pignon n conique à dents droites et l'on comprend aisément, qu'entre cette limite et celle de la ligne on puisse faire varier la position de la fraise selon le pas d'hélice que l'on veut obtenir pour la taille de la dent.
Enfin, le même outil permet aussi de tail- ler les pignons cylindriques droits ou héli- cciclaux. Le plan E représenterait alors celui d'une face de dent droite ou oblique de la crémaillère qui engrène avee le pignon à tailler.
Comme on emploie une fraise de grand diamètre, on peut disposer sur elle un grand nombre d'outils et, en raison de l'avance continue de cette fraise pendant le travail, on peut obtenir un grand débit.
D'autre part. les outils étant amovibles et coulissants, on peut faire varier leur hauteur au-dessus du plan du cercle c. ce qui permet de tailler des engrenages de modules différents avec les mêmes outils. Enfin, l'outil est d'une fabrication très simple et peut être facilement remplacé.
La machine représentée se compose de deux mécanismes bien distincts, mais com- binés ; le groupe porte-fraise ou tourelle et le groupe porte :-pièce, c.'est-à-dire portant le pignon a tailler. Ces deux groupes sont montés sur une plateforme 10.
Le groupe porte-fraise ou tourelle comporte une assise circulaire li fixée sur la plateforme 10 et un chariot inférieur pivotant 12 posé sur l'assise 11, retenu et centré. sur elle par une eouronne dentée 13 Ce pi votement doit se faire librement et sans jeu : toutefois, en desserrant des vis 14 qui fixent la couronne 13 au chariot 12, on peut déplacer d'un certain angle de faible amplitude, ce chariot par rapport à la couronne. Ce dé- placement, est rendu possible par suite de l'engagement des vis 14 dans des rainures circulaires pratiquées dans le chariot 12.
Le serrage de ces vis 1 rend à nouveau solidaires le chariot 12 et la couronne dentee 13.
Sur le chariot 12 peut se déplacer un banc transversal 15 sur lequel peut coulisser le chariot supérieur 16 qui reçoit, enfin, le porte-fraise pivotant proprement dit qui porte la fraise 18 formée par un plateau circulaire à outils.
Cette fraise reçoit un mouvement de rotation qui lui est transmis par un dispositif comportant une poulie 19 montée sur un ar hre horizontal principal 20 et sur laquelle passe une courroie qui lui communique un mouvement de rotation : l'arbre 20 porte, à l'une de ses extrémités, un pignon conique 41 qui transmet le mouvement de rotation à un autre pignon semblable 22 calé à l'une des extrémités d'un arbre horizontal 23 dont l'autre extrémité porte un autre pignon co- nique 24 engrenant avec un pignon semblable 25 ;
ce pignon 25 est calé sur un arbre vertical 26 placé dans l'axe de la tourelle et portant, à son extrémité supérieure un autre pignon conique 27 engrenant avec un pignon semblable 28 calé sur un arbre horizontal 29 disposé à l'intérieur du chariot 12. A 1'une de ses extrémités, 1'arbre 29 porte un pignon cylindrique 30 engrenant avee une roue dentée 31 calée sur un arbre horizontal 32 parallèle à l'arbre 29. Cet arbre 32 est creusé d'une longue rainure de clavetage le long de laquelle peut se déplacer la clavette d'un pignon conique 33 en prise avec un pignon 34 solidaire d'une roue dentée cylin- drique 35 engrenant avec un pignon 36.
Cette dernière série d'engrenages est assujettie à suivre les déplacements du banc transversal 15 sur le chariot pivotant 12 de façon à ce que, dans toutes leurs positions, ils puissent transmettre le mouvement de rotation à un arbre horizontal 37 portant le pignon "6 et disposé à l'intérieur du banc 15. L'ar- bre 37 porte mcore un pignon conique 3S engrenant avec un pignon semblable 39 calé sur un arbre vertical 10 porte par le chariot supérieur 16 et disposé en prolongement de l'arbre central'26.
L'engrènement des pi gnons 38 et 39 doit être maintenu malgré les déplacements du chariot 16. et, à cet effet, le pignon 38 peut e déplacer ! e long'd'une rainure de l'arbre 37 dans laquelle s'engage la clavette dudit pignon afin que celui-ci puisse se déplaceraveclechariot16.Vers la partie supérieure de l'arbre 40 est claveté un pignon conique 41 engrenant ave un pignon semblable 42 claveté sur un arbre horizontal 43 disposé à l'intérieur du portefraise 1'7 ;
cet arbre 43 porte, en outre, un pignon denté cylindrique 44 engrenant avec un pignon semblable 45 claveté sur l'axe d'une vis sans fin 46 également disposée dans le porte-fraise 17 et engrenant avec une roue dentée 4i calée sur la broche S por tant, à l'une de ses extrémités. la fraise : LS et traversant le porte-fraise 17.
Par le mécanisme de transmission décrit. la fraise 18 reçoit le mouvement de rotation requis sur son axe ; mais elle reçoit un autre mouvement de rotation de l'axe de la tou relle, comme il sera e-pliqué plus loin.
La broche 48 est inclinée de vingt de- gréssur le plan horizontal : elle est épanouie à l'une de ses extrémités pour former le plateau de fraise 18 qui porte les outils 49 : ceux-ci sont en aussi grand nombre que possible : les uns travaillent pour faire le flanc d'un coté des dents, et les autres, alternés avec les précédents, font le défonçage du flanc opposé. Tls sont par conséquent, inclinés dans les deux sens par rapport au u rayon afin qu'on puisselesaffûteraprèsles avoir fait coulisser vers l'extérieur dans leur logement et les avoir rebloqués.
Les tran- chants des couteaux finisseurs sont dans un plan parallèle au plan du plateau porteoutils.
Le porte-fraise pivotant 17 peut tourner sur lui-même après desserrage des boulons qui le fixent sur le chariot supérieur 16 et sont engagés dans des rainures circulaires de ce dernier. Cette disposition d'ailleurs connue, n'est pas représentée aux dessins.
On serre ces boulons lorsque l'orientation do la fraise a été établie.
Par des moyens bien connus, on effectue le coulissement du banc transversal 15 sur le chariot pivotant inférieur 12 et, de ces moyens, on voit seulement, sur le dessin, le carré d'extrémité 50 de la vis du chariot 1 ? disposée parallèlement aux arbres 29 et 32.
On voit. de même, le carré d'extrémité 51 de la vis du banc transversal 15 disposée paral- lèlement à l'arbre 37 et. servant à faire cou- lisser le chariot supérieur 16. ces disposi- tions permettant de régler la position de la fraise.
Une graduation est gravée sur la face plane supérieure de la couronne dentée 13 et. en regard, sur la semelle circulaire, du chariot pivotant 12 est gravé un vernier, ce qui permet de mesurer avec précision l'amplitude des déplacements du chariot 12 par rapport à la couronne 13.
Les différents organes à coulissement. sauf le chariot 12 coulissant ur son assise circu- laire il, sont bien entendu, bloqués pen dant le travail.
Le groupe porte-pièce comporte un bâti 52 sur lequel est fixé un secteur 53 dans un alésage duquel passe un gros arbre 54 qui sera nommé dans la suit".. axe du quadri- latère pivotant". Cet axe se iermine d'un côté par un plateau 55 sur lequel est solide- ment centré, claveté et vissé le banc 55 du chariot porte-pièce 57. Ce banc 56 est ajusté sur la partie circulaire du secteur 53 de fason a. pouvoir prendre toutes les inclinaisons dans le plan verMcal et. cela. librement. mais sans jeu.
Chaque déplacement fait tour ner l'arbre 5 ! d'une rotation de même am- plitude et, celui-ci transmet le mouvement qu'il reçoit du banc 56. Lorsque ce bane a été amené à une inclinaison déterminée pour les. besoins clu travail, il est fixé sur le secteur 53. Les inclinaisons sont lues sur une graduation en degrés et fractions gra- vées sur le secteur etàsa,périphérie(îig.3).
Un vernier, convenablement disposé, permet une lecture très précise.
Dans le banc porte-pièce 56 peut coulisser sans jeu le chariota porte- piéce 57 qui est bloqué lorsqu'il a été amené clans la position voulue.
A'l'autre extrémité de l'arbre 54 est fixée très solidement, par un multiple clavetage et des prisonniers. le moyeu d'une glis sière 59 dite glissière de la crémaillère inclinable. Cette glissière 59 qui tourne avec 1'arbre 54 prend les mêmes inclinaisons dans le plan vertical que le banc du porte-pièce 57. Une entretoise 60 (fig. 5) terminée à ses extrémités par des patins en forme de secteurs est solidement vissée et boulonnée sur le ban''56 du porte-pièce 57, d'une part, et sur la glissière 59. d'autre part.
Cette entretoise constitue le quatrième côté d'un qua drilatère rigide dont les trois autres côtés sont la glissière 95. le bane 55 du chariot porte-pièce et. l'axe 54 : c'est, en somme, ce quadrilatère tout, entier qui prend les incli- naisons lues sur la graduation en degrés.
Pour obtenir les déplacements de ce quadri latère. on agit par une clé sur un carré 61 terminant l'axe d'une vis sans fin 62 engre- nant avec un demi- collier denté 63 (fig. 2) boulonné avec un autre demi-collier 64 à bras. de commande 65'fig. 4 et 5). Le collier complet résultant de cet assemblage tourne. sous l'action de la vis sans fin 62, dans une gorge66pratiquéeàc ;t effet dans un ren flement du moyeu du secteur 53. et le bras 65 fixé à l'entretoise 60 oblige tout le quadrilatère à tourner.
Un contrepoids fnon représentée convenablement fixé sur le demicollier 64 équilibre le système pour réduire l'effort nécessaire à l'obtention de cette ro tation. Comme on l'a déjà spécifié. le banc 56 du porte-pièce est bloqué lorsqu'il est amené à l'inclinaison voulue, ce qui assure l'immobilité du quadrilatère pendant le tra vail.
L'entretoise 6P comporte deux bras pa rallèles 60a terminés à leurs extrémités par des supports dans lesquels passe un arbre 67 ; cet arbre a une extrémité de section carrée 68 permehtant de le faire tourner au moyen d'une manivelle. Deux pignons coniques 69 et 70 clavetés à ses extrémités engrènent respectivement avecd'autres pignons semblables 71 et 72 ; ces deux pignons sont respectivement clavetés aux extrémités cle deux vis à pas contraires 73 et 74 engagées dans des coulisseaux 75 et 76 dont l'un.
75, fait corps avec un carter 77 fixé sur le chariot porte-pièce 57 et dont. l'autre, 76. re- çoit un tourillon 78 solidaire d'un coulis- seau 79 qui peut coulisser sur le prolonge ment, detaglissière59.
Les deux coulisseaux 75 et 76 portent un arbre horizontal 80 parallèle à l'entretoise 60 et commandant la rotation de la broche porte-pièce SI. On comprend, par ce qui précède, qu'en faisant tourner l'arbre 67, on détermine le déplacement de l'arbre 80 parallélement à lui- même, par la rotation des vis 73 et 74 qui font mouvoir les coulisseaux 75 et 76, et aussi, le déplacement du chariot porte-pièce 57 entrainé par le carter 77 qui se déplace avec l'arbre 80. La pièce à travailler est ainsi amenée à la distance voulue de l'axe vertical de la tourelle porte-fraise et peut être placée facilement, avant le travail, dans la position théorique qui lui convient.
Lorsque ce réglage est obtenu, l'axe cle l'arbre 80 reste fixe, pendant le fonctionnement de la machine, et cet arbre tournera suivant une certaine loi, pour faire tourner comme il convient la broche porte-pièce 81, par l'intermédiaire des engrenages coniques 82 et 83.
Sur l'arbre de commande principal 20 est montée une roue dentée 84 engrenant avec une autre roue 85 calée sur un arbre 86 parallèle à l'arbre 20 ; celui-ci porte encore une roue dentée 87 pouvant transmettre le mouv ement de rotation à une autre roue 88 par l'intermédiaire à un pignon 89.
L'arbre 86 est porté par des supports s 90 fixés sur la plateforme 10 et les deux roues 84 et 87 peuvent tourner follement sur l'arbre 20 ; mais chacune d'elles est. venue de fonte avec des griffes 91 ou 92 avec. lesquelles peuvent venir alternati- -emenl en prise celles d'un manchon 93 claveté sur l'arbre 20, mais pouvant être dé- placé longitudinalement sur lui au moyen d'un levier d'embrayage ordinaire. Si l'on amène le manchon 93 en prise avec les griffes 92, l'arbre 86 tourne dans le même sens que l'arbre 20. tandis qu'il tourne en sens contraire si l'on amené le manchon 93 en prise avec les griffes 91.
La manoeuvre du manchon 93 se fait avant le travail et il est amené d'un côte ou de l'autre selon qu'on a à tailler une denture hélicoïdale à droite ou à gauche. comme on le compren- (Ira plus loin ; il reste, bien entendu, en place pendant to. ute la durée du travail.
A ru ne de ses extrémités, l'arbre 86 porte un pignon conique 91 engrenant avec une roue d'angle 95 dont l'arbre porte une roue dentée cylindrique 96 engrenant avec une roue semblable 97 dont l'arbre porte un manchon a griffe 9S. Les engrenages 96 et 97 peuvent être changés à volonté pour faire varier la vitesse de génération de l'hélice pour une même vitesse de rotation de ! a fraise, comme il sera expliqué plus loin.
Le manchon 98 est destiné à être actionné. au moyen d'un levier approprié, après chaque passe d'aller pour assurer le retour ra- pide, et après chaque retour, pour une nou- velle passe d'aller de la fraise. Il produit, le retour rapide lorsqu'il est en prise avec les griffes 99 d'une roue dentée 100 engrenant avec un pignon. 101 lequel est. lui-même en prise avec un pignon. 102 claveté sur un arbre 103(fig. 4).
Sur cet arbre est encore clavetée une roue dentée 104 en prise avee un pignon 105 muni de griffes 106 avec les- quelles peuvent aussi venir en prise celles du manchon 98 pour la marche de travail.
Les engrenages récepteurs 102. et 104 sont calés sur l'axe d'une vis sans fin 107 qu'ils font tourner pour déterminer la rotation du tambour 108 portant, à cet effet, à l'une de ses extrémités, une denture 109 en prise avec cette vis sans fin ; à son autre extrémité. il porte une denture cylindrique 110.
Ce tam- bour 108 est. monté sur un prolongement cylindrique du moyeu du secteur 53 et n'a pas de contact avec l'axe 54 du quadrilatère pivotant ; il ne peut donc pas entrainer ce dernier dans son mouvement : mais, par sa denture 110 qui engrène avec une crémai lère 111 solidaire d'un chariot. 11 : 2, il entraîne ce chariot qui se déplace dans la glis- sière inclinable 59. Le déplacement de la crémaillére 111 détermine la rotation d'une roue dentée 113 qui a le même diamètre primitif que la denture 110 du tambour 108.
Cette roue 113 est clavetée sur l'arbre 80 lequel se trouve ainsi entraîné et, par les engrenages 82 et 83. transmet le mouvement de rotation à. la broche porte-pièce. S) et. par le mécanisme décrit, on obtient donc le mouvement de rotation de l'engrenage a tailler pendant le travail.
II est essentiel de remarquer ici que les diamètres primitifs des engrenages coniques 82 et 83 sont. dans un rapport détermine.
Le e chariot 112 à crémaillére 111 porte un solide tourillon 114 ajusté avee précision et s'engageant très juste dans un coulisseau 115, lequel chemine avee précision sur la branche horizontale d'une piéce 116 en forme de T, dénommé té générateur.
Il en résulte que, si le coulisseau 112 n'est pas horizontal (et il ne 1'est jamais en pratique), le tourillon 114 du coulisseau 115, entraîné par le coulisseau 112 imprime au té géré- rateur 116 un mouvement de bas en haut ou de haut en bas suivant le sens de la marche, parce que ce té 11R ne peut que monter ou descendre, vu qu'il est assujetti à glisser surunguidevertical117fixécon- tre le bâti 52.
Le chemin parcouru verticalement par le té générateur 116 est égal au chemin par- couru obliquement par le coulisseau-1. 12 multiple par le sinus de l'angle d'inclinai- son de ce coulisseau sur l'horizontale, c'està-dire par le sinus de l'angle lu sur la graduation du secteur 53. Cet angle est égal au demi-angle au sommet de la roue conique à tailler.
Le té générateur 116, clans son déplaep- ment vertical, fait tourner, au moyen de la crémaillère taillée sur sa, branche verticale. une roue dentée 118 de même diamétre que la roue 113 et. que la. denture cylindrique 110 du tambour 108 ;
cette roue 118 est calée sur le même arbre qu'un pignon conique 119 qui engrène avec le pignon semblable 120 calé sur un arbre vertical 121 à la partie inférieure duquel est elavetée une roue dentée 122 dont le diamètre est à celui de la couronne dentée 13 dans le même rapport d existant entre les diamètres des engrenages coniques 82 et 83. La roue dentée 122 actionne] a couronne dentée 13 au moyen d'une double crémaillère horizontale 123 dentée sur ses deux faces.
Dans ces conditions, on comprend que, lorsque la pièce à travailler tournera d'un certain angle, la tourelle porte-fraise tour- nera, pendant le meme temps, d'un angle égal au précédent multiplié par le sinus du demi-angle du sommet de la pièce à tailler.
L'axe 511 du quadrilatère pivotant est creusé à l'une de ses extrémités d'un logement. conique 124 pour recevoir un mandrin destiné à donner la position de l'axe prolongé de la tourelle et constitue la base du réglage avant le travail. lequel réglage se fait au moyen de ce mandrin et cl'instru- ments de mesure appropriés.
La distance de l'axe du porte-fraise à. l'axe de la tourelle est donnée par des tables spé ciales établies à cet effet ; on l'obtint en déplaçant le chariot 16 en faisant tourner une clé adaptée. sur le carré de la vis corses- pon (lante 5i.
La rotationdupignonàtaillerestob- tenue de la façon suivante : Unevissans fin 127 engrène avec une roue dentée 12. S enfermée dans un carter rotatif 129. La roue dentée ée 128 est clavetée sur la broche portepièce 81, tandis que le carter 129, point d'ap- pui et support cle la vis sans fin 127, est soli da, ire de la roue d'angle 83. La rotation de cette roue entraîne donc le carter 129 et, par suite, la broche par l'intermédiaire de la vis et de la roue 1'8. Cet, te vis sert d'entraîneur H. la façon d'un m'c.
Pour faire la division, on agit soit à la main. soit automatiquement sur la vis 127 par l'intermédiaire d'une lyre 126 montée sur l'axe 125 et portant un harnais d'engre- nage.
Le pignon a tailler x est amené dans la positionposition voulue dans laquelle la génératrice inférieure du cône primitif est horizontale en agissant sur le carré 61 de la vis sans fin 62, ce qui fait tourner le collier 63-M sur le moyeu du secteur 53 c'est-à-dire con- centriquement. à l'axe 5-et le bras 65 en- traîne le quadrilatère pivotant dans son mouvement. Si, à l'origine, l'axe du pignon 7'était horizontal, la rol. ation effectWée poor le réglage est égale au demi-angle au sont- met de ce pignon x, lu sur la graduation du secteur 53.
Pour amener le pignon. r à tailler à la distance voulue de l'axe de la tourelle, on yit sur le carré 6S pour faire tourner Farbre 67 et, par suite. les pignons 69 cl 70' ceux-ci entraînent, respectivement tes pi- gnons 71 et 72 et les vis 73 et 7' : celles-ci font déplacer les coulisseaux 75 et 76 avec 1'arbre 80, le carter 77 et le chariot portepièce 57 sur lequel est monté le pignon x.
On peut alors commencer le travail en effectuant, par exemple, tous les flancs gauches de la denture du pignon x par rotation de celui-ci de gauche à droite. ll suiffit de mettre en marche la poulie 19 dont l'ar- bre 20 entraîne tom les organe de la ma- chine.
On a vu. plus haut, comment i] ac tionnait la. fraise 18 pour la faire tourner sur son axe et comment, pendant ce temps. la crémaillère 123 faisait tourner la denture circulaire 13 et, avec elle. la tourelle et la fraise 18 clont le plan d'action varie au fur et à mesure de la formation de l'hélice sur le pignon x.
On a vu aussi, comment l'arbre 20 transmet le mouvement de rotation à la vis sans fin 107, au tambour 108. par la denture 109 et à la crémaillère 111 par la denture HO du même tambour. La crémaillère 111 se déplace dans la glissiére 59 en entraînant le coulisseau 115 qui, en se déplaçant sur la branche horizontale du lé 116. fait mouvoir celui-ci verticaiement afin qu'il fasse, tour ne1 la roue dentée 118 et, par la transmission décrite, actionner la crémaillére 123 et la tourelle porte-fraise.
Pendant ce temps, la crémaillére 111 actionne la roue 113 qui, par l'arbre 80 et les engrenages 82 et 83, provoque, comme on l'a vu précédemment. la rotation de la broche 81 sur laquelle est fixé le j'ignon./'.
Lorsque la passe est terminée. on renverse le mouvement de la transmission à la broche 81 pour ramener l'outil dans un mouvement de retour rapide. Le diviseur fonctionne soil à la main, soit automatiquement el on exécute un antre flanc gauche.
Lorsque fous les flancs gauches sont terminés, on passe aux flancs droits et, pour cela. on règle la fraise comme il a été expliqué au début, puis on fait tourner le chariot pivotant i2 d'un demi-pas par rapport à la couronne dentée 13, ainsi qu'on l'a explique précédemment,
en observant que le déplace- men ! a lire sur la graduation de la couronne 1. est égal au demi-pas eirconférenciel de la a pièce a tailler muniplié par le rapport du rayon intérieur de la graduation à la géné- ratrice de cette pièce. On fixe à nouveau le chariot H sur la couronne 13 au moyen des vis 14 el. l'on recommence les opérations exactement comme pour le taHIage des flancs gauches.
Avec la machine décrite, on peut rectifier les dents des ena'renages taillées par eue. Pour cela. on remplace la fraise par une meule. a (fig. 6) tournant autour du même axe GLS et dont une face plane est per- pendiculaire à cet axe. Pendant la rotation, cette face plane tourne dans le même plan qui était décrit par les arétes tranchantes des outils pendant la taille de la roue et. par conséquent, cette face plane rectifiera les dents s de tous les engrenages susceptibles cl'être taillés par ces outils.
L'axe 48 porte un pignon conique b en grenant avec un autre pignon conique c monté sur le même axe qu'un pignon droit cl lequel engrené avec un pignon e monté sur l'arbre-ie cle la maehine qui transmet ainsi le mouvement de rotation à la fraise.
Machine for cutting helinlical bevel gears.
This invention relates to a machine
for cutting helical bevel gears
by means of a tool cutter working
on the pinion to be cut, the cutter unfolded
çant of. so as to give the teeth the shape
helical.
This machine stands out (the certain
similar machines in e @ than the same
Organs can carve mo
dules different and that she can. in consequence
quence, be used advantageously for
cut a small number of gears
blables, while known machines. alluded to, cannot
be suitable only for work in large series.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 is a schematic view to facilitate the explanation of the principle on which this embodiment is based:
Fig. 2 is a front elevational view of the entire execution form:
Fig. 3 is an end view. on the right side ;
I. a iig. 1 is an end view, from
left side: Lafig.5enestunevueenplan, and
Fig. 6 is a view of a device per
mllant grinding tail gears
strips on the machine.
So that the machine shown is
better compressed, we will first expose
the principle on which it is based,
referring to fig. 1.
Let the vertex due to the primitive cone of a
bevel gear. b the primitive circle of this
cone, c the pitch circle of a flat wheel
to mesh with the pinion. B and C the respective axes of the pinion and the wheel and I their common generator.
Scient also E the surface of den: of the wheel c which passes through the point of tangency f of the circles b and and the line 6 / its intersection with the plane of the circle c. The corresponding surface c of the pinion tooth will be the same as the surface C when you roll on the wheel: therefore if the wheel and the pinion rotate in such a way that their relative movement is a bearing, each position of the. surface E will be tangent to surface e.
To simplify, we will take as surface E a plane: the line g becomes a straight line and the intersection of this plane with a plane perpendicular to the contact generator l at point f will be the profile H of a tooth i of the wheel plane. The envelope of E will then be a surface e which will have for directrix, on the primitive cone, the envelope of 0 ', that is to say a conical helix k.
To cut the helical tooth, a milling cutter with attached tools is used, arranged so that its axis is perpendicular to the plane E and that the finishing edge of each tool passes through this plane: under these conditions, all these edges will describe the surface E during the rotation of the cutter.
This cutter must be adjusted in such a way that its attack plane passes through the y line; it is therefore necessary that the distance am from the center of the wheel plane to the line. g is equal to af sin a, this angle a being that between the lines af and g. By taking a = 30 degrees, we will have am = -at .. In practice, the distance of the cutter from the C axis will be given pa. tables: finally the tools will be mounted on the cutter in such a way that they can move parallel to themselves, which allows them to be brought to the desired height.
It is then sufficient to turn the carriage which carries the cutter around the axis C to make it follow the ideal movement of the wheel r. and giving the pinion to be cut a combined rotational movement so that the cutter cuts the surface e of the tooth of this pinion in a continuous manner.
When the. cutter has finished its travel on the pinion, a quick return brings the whole mechanism back to its initial position. A dividing mechanism operated either by hand or automatically, turns the pinion by one step and the milling cutter can cut a second surface identical to e.
After a complete rotation of the pinion to be cut, the cutter is rotated by a half-turn around the vertical axis of its carriage and the new tool attack plane is then symmetrical to the previous one. This new plane is adjusted as before, then the carriage is rotated around the axis C by an angle in the center corresponding to the circumferential half-pitch to be obtained, the pinion remaining fixed. In this new position the cutter is ready to cut the second surface of each helical denial of the pinion.
By orienting the key milling cutter such that its attack plane passes through point a, i.e. along line af, we would cut a bevel n pinion with straight teeth and we would easily understand that between this limit and that of the line we can vary the position of the cutter according to the helix pitch that we want to obtain for the size of the tooth.
Finally, the same tool is also used to cut straight cylindrical or helical pinions. The plane E would then represent that of a straight or oblique tooth face of the rack which meshes with the pinion to be cut.
As a large diameter cutter is used, a large number of tools can be placed thereon and, due to the continuous advance of this cutter during work, a large throughput can be obtained.
On the other hand. the tools being removable and sliding, their height can be varied above the plane of the circle c. which makes it possible to cut gears of different modules with the same tools. Finally, the tool is very simple to manufacture and can be easily replaced.
The machine represented is made up of two very distinct, but combined mechanisms; the cutter or turret group and the group carries: -part, that is to say carrying the pinion to be cut. These two groups are mounted on a platform 10.
The milling cutter or turret group comprises a circular seat li fixed on the platform 10 and a pivoting lower carriage 12 placed on the seat 11, retained and centered. on it by a toothed crown 13 This pi vote must be done freely and without play: however, by loosening screws 14 which fix the crown 13 to the carriage 12, it is possible to move this carriage by a certain angle of small amplitude with respect to at the crown. This displacement is made possible by the engagement of the screws 14 in circular grooves made in the carriage 12.
Tightening these screws 1 again makes the carriage 12 and the toothed ring 13 integral.
On the carriage 12 can move a transverse bench 15 on which can slide the upper carriage 16 which receives, finally, the actual pivoting cutter holder which carries the cutter 18 formed by a circular tool plate.
This cutter receives a rotational movement which is transmitted to it by a device comprising a pulley 19 mounted on a main horizontal ar hre 20 and over which passes a belt which gives it a rotational movement: the shaft 20 carries, to one at its ends, a bevel pinion 41 which transmits the rotational movement to another similar pinion 22 wedged at one end of a horizontal shaft 23, the other end of which carries another conical pinion 24 meshing with a pinion similar 25;
this pinion 25 is wedged on a vertical shaft 26 placed in the axis of the turret and carrying, at its upper end, another bevel pinion 27 meshing with a similar pinion 28 wedged on a horizontal shaft 29 arranged inside the carriage 12 At one of its ends, the shaft 29 carries a cylindrical pinion 30 meshing with a toothed wheel 31 wedged on a horizontal shaft 32 parallel to the shaft 29. This shaft 32 is hollowed out with a long keyway on it. along which can move the key of a bevel pinion 33 meshing with a pinion 34 integral with a cylindrical toothed wheel 35 meshing with a pinion 36.
This last series of gears is made to follow the movements of the transverse bench 15 on the pivoting carriage 12 so that, in all their positions, they can transmit the rotational movement to a horizontal shaft 37 carrying the pinion "6 and arranged inside the bed 15. The shaft 37 also carries a bevel pinion 3S meshing with a similar pinion 39 wedged on a vertical shaft 10 carried by the upper carriage 16 and arranged as an extension of the central shaft'26 .
The meshing of the pins 38 and 39 must be maintained despite the movements of the carriage 16. and, for this purpose, the pinion 38 can be displaced! e along a groove of the shaft 37 in which the key of said pinion engages so that the latter can move with the carriage 16. Towards the upper part of the shaft 40 is keyed a bevel pinion 41 meshing with a similar pinion 42 keyed on a horizontal shaft 43 disposed inside the holder 1'7;
this shaft 43 also carries a cylindrical toothed pinion 44 meshing with a similar pinion 45 keyed on the axis of a worm 46 also disposed in the cutter holder 17 and meshing with a toothed wheel 4i wedged on the spindle S por tant, at one of its ends. the cutter: LS and passing through the cutter holder 17.
By the transmission mechanism described. the cutter 18 receives the required rotational movement on its axis; but it receives another rotational movement of the axis of the turret, as will be e-plied later.
The spindle 48 is inclined twenty degrees on the horizontal plane: it opens out at one of its ends to form the milling plate 18 which carries the tools 49: these are in as large a number as possible: some work to make the flank on one side of the teeth, and the others, alternated with the previous ones, do the routing of the opposite flank. They are therefore inclined in both directions with respect to the u radius so that they can be sharpened after having made them slide outwards in their housing and have re-locked them.
The edges of the finishing knives are in a plane parallel to the plane of the tool-holder plate.
The pivoting mill holder 17 can turn on itself after loosening the bolts which fix it to the upper carriage 16 and are engaged in circular grooves of the latter. This arrangement, moreover known, is not shown in the drawings.
These bolts are tightened when the orientation of the cutter has been established.
By well known means, the transverse bench 15 is slid on the lower pivoting carriage 12 and, of these means, only the end square 50 of the carriage screw 1 can be seen in the drawing? arranged parallel to the shafts 29 and 32.
We see. likewise, the end square 51 of the screw of the transverse bench 15 disposed parallel to the shaft 37 and. serving to slide the upper carriage 16. these arrangements make it possible to adjust the position of the cutter.
A graduation is engraved on the upper flat face of the toothed ring 13 and. opposite, on the circular sole, of the pivoting carriage 12 is engraved a vernier, which makes it possible to accurately measure the amplitude of the movements of the carriage 12 relative to the crown 13.
The different sliding bodies. except the carriage 12 sliding on its circular seat, they are of course blocked during work.
The workpiece carrier group comprises a frame 52 on which is fixed a sector 53 in a bore of which passes a large shaft 54 which will be called ".. axis of the pivoting quadrilateral" below. This axis is closed on one side by a plate 55 on which is firmly centered, keyed and screwed the bench 55 of the workpiece carriage 57. This bench 56 is adjusted on the circular part of the sector 53 of fason a. be able to take all the inclinations in the verMcal plane and. that. freely. but without play.
Each movement rotates tree 5! of a rotation of the same amplitude and, the latter transmits the movement which it receives from the bench 56. When this bench has been brought to an inclination determined for the. work needs, it is fixed on sector 53. The inclinations are read on a graduation in degrees and fractions engraved on the sector and at its periphery (fig.3).
A vernier, suitably arranged, allows a very precise reading.
In the workpiece bench 56 can slide without play the workpiece trolley 57 which is locked when it has been brought clans the desired position.
At the other end of the shaft 54 is fixed very firmly, by a multiple keying and prisoners. the hub of a slide 59 called a slide of the tilting rack. This slide 59 which rotates with the shaft 54 takes the same inclinations in the vertical plane as the bench of the workpiece holder 57. A spacer 60 (FIG. 5) terminated at its ends by runners in the form of sectors is firmly screwed and bolted on the ban''56 of the workpiece holder 57, on the one hand, and on the slide 59. on the other hand.
This spacer constitutes the fourth side of a rigid qua drilater whose three other sides are the slide 95. the bane 55 of the workpiece carrier and. axis 54: it is, in short, this whole quadrilateral which takes the inclinations read on the graduation in degrees.
To obtain the displacements of this quadrilateral. a wrench is acted on a square 61 terminating the axis of a worm 62 engaging with a toothed half-collar 63 (fig. 2) bolted with another half-collar 64 with arms. 65'fig. 4 and 5). The complete collar resulting from this assembly rotates. under the action of the worm 62, in a groove66prativéàc; t effect in a bulge of the hub of the sector 53. and the arm 65 fixed to the spacer 60 forces the whole quadrilateral to rotate.
A counterweight fnon shown suitably fixed on the half-collar 64 balances the system to reduce the force necessary to obtain this rotation. As we have already specified. the bench 56 of the workpiece carrier is blocked when it is brought to the desired inclination, which ensures the immobility of the quadrilateral during work.
The spacer 6P comprises two arms pa rallèles 60a terminated at their ends by supports in which a shaft 67 passes; this shaft has an end of square section 68 allowing it to be rotated by means of a crank. Two bevel gears 69 and 70 keyed at its ends mesh respectively with other similar gears 71 and 72; these two pinions are respectively keyed at the ends of two opposite pitch screws 73 and 74 engaged in slides 75 and 76, one of which.
75, is integral with a housing 77 fixed on the workpiece carriage 57 and of which. the other, 76. receives a journal 78 integral with a slide 79 which can slide on the extension, detaglissière59.
The two slides 75 and 76 carry a horizontal shaft 80 parallel to the spacer 60 and controlling the rotation of the workpiece spindle SI. It will be understood, from the foregoing, that by rotating the shaft 67, the displacement of the shaft 80 is determined parallel to itself, by the rotation of the screws 73 and 74 which move the slides 75 and 76, and also, the movement of the workpiece carriage 57 driven by the housing 77 which moves with the shaft 80. The workpiece is thus brought to the desired distance from the vertical axis of the cutter-holder turret and can be easily placed, before work, in the theoretical position that suits him.
When this adjustment is obtained, the axis of the shaft 80 remains fixed, during the operation of the machine, and this shaft will turn according to a certain law, to properly rotate the workpiece spindle 81, via bevel gears 82 and 83.
On the main drive shaft 20 is mounted a toothed wheel 84 meshing with another wheel 85 wedged on a shaft 86 parallel to the shaft 20; the latter also carries a toothed wheel 87 capable of transmitting the rotational movement to another wheel 88 via a pinion 89.
The shaft 86 is carried by supports 90 fixed on the platform 10 and the two wheels 84 and 87 can turn madly on the shaft 20; but each of them is. coming of cast iron with claws 91 or 92 with. which may alternately engage those of a sleeve 93 keyed to shaft 20, but which can be moved longitudinally on it by means of an ordinary clutch lever. If the sleeve 93 is brought into engagement with the claws 92, the shaft 86 rotates in the same direction as the shaft 20. while it rotates in the opposite direction if the sleeve 93 is brought into engagement with the claws. claws 91.
The sleeve 93 is maneuvered before work and it is brought to one side or the other depending on whether we have to cut a helical toothing on the right or on the left. as will be understood (I will go further; it remains, of course, in place during the entire working time.
At its ends, the shaft 86 carries a bevel pinion 91 meshing with an angle wheel 95 whose shaft carries a cylindrical toothed wheel 96 meshing with a similar wheel 97 whose shaft carries a claw sleeve 9S . The gears 96 and 97 can be changed at will to vary the speed of generation of the propeller for the same speed of rotation of! a strawberry, as will be explained later.
The sleeve 98 is intended to be actuated. by means of an appropriate lever, after each forward pass to ensure the rapid return, and after each return, for a new forward pass of the cutter. It produces the rapid return when it is engaged with the claws 99 of a toothed wheel 100 meshing with a pinion. 101 which is. itself meshed with a pinion. 102 keyed on a shaft 103 (fig. 4).
On this shaft is further keyed a toothed wheel 104 in engagement with a pinion 105 provided with claws 106 with which can also engage those of the sleeve 98 for working.
The receiving gears 102. and 104 are wedged on the axis of a worm 107 which they rotate to determine the rotation of the drum 108 carrying, for this purpose, at one of its ends, a toothing 109 in taken with this worm; at its other end. it has cylindrical teeth 110.
This drum 108 is. mounted on a cylindrical extension of the hub of the sector 53 and has no contact with the axis 54 of the pivoting quadrilateral; it cannot therefore cause the latter in its movement: but, by its toothing 110 which meshes with a gear lever 111 integral with a carriage. 11: 2, it drives this carriage which moves in the tilting slide 59. The movement of the rack 111 determines the rotation of a toothed wheel 113 which has the same pitch diameter as the teeth 110 of the drum 108.
This wheel 113 is keyed on the shaft 80 which is thus driven and, by the gears 82 and 83, transmits the rotational movement to. the workpiece spindle. S) and. by the mechanism described, we therefore obtain the rotational movement of the gear to be cut during work.
It is essential to note here that the pitch diameters of the bevel gears 82 and 83 are. in a report determines.
The rack 112 carriage 111 carries a solid pin 114 adjusted with precision and very tightly engaging a slide 115, which runs with precision on the horizontal branch of a T-shaped piece 116, called the generator tee.
As a result, if the slider 112 is not horizontal (and it never is in practice), the journal 114 of the slider 115, driven by the slider 112, causes the managing tee 116 to move up and down. up or up and down depending on the direction of travel, because this 11R tee can only go up or down, since it is subject to sliding surunguidevertical117fixed against the frame 52.
The path traversed vertically by the generator tee 116 is equal to the path traversed obliquely by the slide-1. 12 multiple by the sine of the angle of inclination of this slide to the horizontal, that is to say by the sine of the angle read on the graduation of sector 53. This angle is equal to the half-angle at the top of the bevel gear to be cut.
The generator tee 116, in its vertical displacement, rotates by means of the rack cut on its vertical branch. a toothed wheel 118 of the same diameter as the wheel 113 and. that the. cylindrical teeth 110 of the drum 108;
this wheel 118 is wedged on the same shaft as a bevel pinion 119 which meshes with the similar pinion 120 wedged on a vertical shaft 121 at the lower part of which is a toothed wheel 122 whose diameter is that of the ring gear 13 in the same ratio d existing between the diameters of the bevel gears 82 and 83. The toothed wheel 122 actuates the toothed ring 13 by means of a double horizontal rack 123 toothed on both sides.
Under these conditions, it is understood that, when the workpiece turns by a certain angle, the turret-holder will turn, during the same time, by an angle equal to the previous one multiplied by the sine of the half-angle of the top of the workpiece.
The axis 511 of the pivoting quadrilateral is hollowed out at one of its ends with a housing. conical 124 to receive a mandrel intended to give the position of the extended axis of the turret and constitutes the basis of the adjustment before work. which adjustment is effected by means of this mandrel and appropriate measuring instruments.
The distance from the cutterhead axis to. the axis of the turret is given by special tables established for this purpose; it is obtained by moving the carriage 16 by turning a suitable key. on the square of the Corses- pon screw (lante 5i.
The rotation of the pruning pinion is obtained as follows: An endless screw 127 meshes with a toothed wheel 12. S enclosed in a rotating casing 129. The toothed wheel 128 is keyed on the part holder 81, while the casing 129, point of support - then and support key the worm 127, is soli da, ire of the angle wheel 83. The rotation of this wheel therefore drives the housing 129 and, consequently, the spindle via the screw and the wheel 1'8. This, you screw serves as trainer H. the way of a mc.
To make the division, we act either by hand. or automatically on the screw 127 by means of a lyre 126 mounted on the axis 125 and carrying a gear harness.
The pinion to be cut x is brought into the desired position in which the lower generatrix of the pitch cone is horizontal by acting on the square 61 of the worm 62, which turns the collar 63-M on the hub of the sector 53 c that is, concentrically. to the axis 5 and the arm 65 drives the pivoting quadrilateral in its movement. If, at the origin, the axis of the pinion 7 was horizontal, the rol. ation effectWée poor the adjustment is equal to the half-angle to the east of this pinion x, read on the scale of sector 53.
To bring the pinion. r to be cut at the desired distance from the axis of the turret, we yit on square 6S to rotate Farbre 67 and, consequently. the pinions 69 cl 70 'these drive respectively the pinions 71 and 72 and the screws 73 and 7': these move the slides 75 and 76 with the shaft 80, the casing 77 and the part-holder carriage 57 on which the pinion x is mounted.
The work can then be started by performing, for example, all the left flanks of the teeth of the pinion x by rotating the latter from left to right. It suffices to start the pulley 19, the shaft 20 of which drives the parts of the machine.
We saw. above, how i] operated it. cutter 18 to make it turn on its axis and how, during this time. the rack 123 rotated the circular toothing 13 and, with it. the turret and the cutter 18 clont the action plan varies as the propeller is formed on the pinion x.
We have also seen how the shaft 20 transmits the rotational movement to the endless screw 107, to the drum 108 through the teeth 109 and to the rack 111 through the teeth HO of the same drum. The rack 111 moves in the slide 59 by driving the slide 115 which, by moving on the horizontal branch of the length 116, causes the latter to move vertically so that it turns ne1 the toothed wheel 118 and, by the transmission described, actuate the rack 123 and the milling turret.
During this time, the rack 111 actuates the wheel 113 which, through the shaft 80 and the gears 82 and 83, causes, as we have seen previously. the rotation of the pin 81 on which the onion is fixed. / '.
When the pass is over. the movement of the transmission is reversed at the spindle 81 to return the tool in a rapid return movement. The divider works either by hand, or automatically and another left flank is executed.
When all the left flanks are finished, we go to the right flanks and, for that. the cutter is adjusted as explained at the start, then the pivoting carriage i2 is rotated by half a step with respect to the toothed ring 13, as explained previously,
by observing that it moves! to be read on the graduation of the crown 1. is equal to the eirconferential half-pitch of the a piece to be cut multiplied by the ratio of the inside radius of the graduation to the generator of this piece. The carriage H is again fixed on the crown 13 by means of the screws 14 el. the operations are repeated exactly as for the setting of the left flanks.
With the machine described, it is possible to rectify the teeth of the cut ena'renages. For it. the cutter is replaced by a grinding wheel. a (fig. 6) rotating around the same GLS axis and a plane face of which is perpendicular to this axis. During rotation, this planar face rotates in the same plane that was described by the sharp edges of the tools during the size of the wheel and. consequently, this planar face will rectify the teeth of all the gears likely to be cut by these tools.
The axis 48 carries a bevel gear b meshing with another bevel gear c mounted on the same axis as a spur gear c which meshes with a pinion e mounted on the shaft-ie the maehine which thus transmits the movement of strawberry rotation.