Brevet FR2184018A1 — publié le 19731221

Dans la pratique, on rencontre souvent la nécessité de fabriquer et élaborer des surfaces cylindriques à directrice cycloïde, telles que cylindres épicycl;b- diques, cylindres elliptiques, cylindres de moteur Wankel, divers profils polygonaux, etc. Une telle tache comporte par exemple ltélaboration des surfaces intérieures du stator et du rotor de la machine hydraulique à aube planétaire décrite dans le brevet hongrois NO 152 615. Les dispositlfs connus pour ce but, machines-outils à copier, tours polygonaux, rectifieuses polygonales, etc., n'utilisent pas de procédé de développement de profil cyclo#dal géométriquement précis pour une fabrication économique. Les machines-outils à copier exigent, dans le cas ou une haute précision est exigée, une pièce conteuse dite l'pièce mattressen, ou bien un modèle à copier. Dans le tournage polygonal, les conditions d'anlèvement de copeaux sont défavora- bles et changent constamment, car l'angle d'attaque entre l'outil et la surface à élaborer change constamment pendant chaque tour de la pièce.Les rectifieuses polygonales donnent des courbes approximatives de cgcloldes déformées. Par contre, les machines-outils à commande numérique développées récemment exigent pour chaque pièce la constitution de programmes cofteux, de préparation laborieuse, dont l'achèvement exige divers dispositifs auxiliaires. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et de créer un dispositif adapté à l'élaboration développée des surfaces intérieure et extérieure de pièces cylindriques à directrice géométriquement exacte, épicycloïdique à un ou plusieurs arcs, elliptique et hypocyclo#di- que à plusieurs arcs. A cet effet, l'invention concerne un dispositif pwr l'usinage de surfaces cylindriques à directrice cy cloidRlQ selon le procédé de la développante, caractérisé en ce qu'il possède un coulisseau placé sur une plaque de base, et porté par ce coulisseau, un mécanisme d'entratnement consistant en une bielle et en un bras de manivelle formant une unité avec l'arbre coudé s une roue dentée fixée sur le tourillon de l'organe d1 entratnement, ainsi que sur la bielle ou son prolongement, un éventuel pignon de changement de direction et une roue dentée formant un engrenage multiplicateur dont la multiplication cor respond au nombre d'arcs de la directrice cycloïdale à fabri- quer y un dispositif de serrage de la pie ce étant solidaire de la roue dentée tandis qu'au centre de rotation P de la manivelle est fixé un outil fixe à un seul tranchant ou un outil à plu- sieurs tranchants, cylindriques entraîné. Le dispositif peut #tre réalisé comme machine-outil à entraînement principal et auxiliaire autc- matique, ou comme dispositif faisant tourner une pièce, se montant sur une machine-outil appropriée et produisant cinématiquement le profil en cyclo#e. Dans ce dernier cas, il peut être entraîné par un moteur auxiliaire propre , ou bien par l'organe d'entrat- nement auxiliaire de la machine-outil. Des modes de réalisation de l'invention sont représentés à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins ci-joints dans lesquels : - la figure 1/a est l'épure géométrique de la construction d'une épicycloïde à un arc - la figure I/b est ltépure cinématique de l'élaboration d'une épicycloïde à un arc - la figure 2/a est l'épure'géo- métrique de la construction d'une hypocycloide à deux arcs - la figure 2/b est L'épure cinémétique de l'élaboration d'une hypocycloïde à deux arcs. - la figure 3/a est une coupe longitudinale schématique d'un dispositif pour l'élaboration d'une surface cylindrique à direction en épicycloide à un arc ; - la figure 3/b montre le même dispositif en coupe selon le plan A de la figure 3/a s - la figure 4/a est une coupe longitudinale d'un dispositif pour l'élaboration d'une surface cylindrique à ligne directrice en hypocycloide à deux arcs ; - la figure 4/b montre le même dispositif en coupe selon le plan B de la figure 4a. L'invention repose sur les point cipes suivants 1. R étant le rayon du cercle de base, les points du plan du cercle roulant de rayon r1 = ni, touchant ce cercle de base de l'extérieur par le côté extérieur ou bien de rayon r2= n + 1 1 R, touchant cercle de base de touchant n par lecôté intérieur, décrivent dans le plan du cerce de base une épiayclo#d#àii6arcs, dans le cas où n est entier. 2. Les points du plan du cercle roulant de diamètre r3 = 1R ou r4 = n - 1 R, touchant le cercle n n de base de l'intérieur dérivent dans le plan du cercle de base une hypocycloide à n arcs g dans le cas où n est entier. 3. Tout point du cercle roulant, donc aussi le point décrivant la cycloïde, tourne autour du point de contact du cercle roulant avec le cercle de base fixe, servant de centre de rotation instantané g de sorte que le rayon vecteur du point décrivant est toujours normal à la direction du mouvement, c'est-à-dire au plan du cercle de base, sur la cycloïde qui vient d'être tracée. De ce qui précède, il résulte que dans l'immobilisation sur le point décrivant fixe du bord coupant d'un outil d'élobration à un seul tranchant ou de la génératrice de la surface cylindrique d'un outil à plusieurs tranchants en mouvement de rotation, la pièce étant par contre placrée sur le plan de base mobile, l'axe de rotation de l'outil cylindrique exécutant un mouvement de rotation est toujours perpen diculaire g et l'axe longitudinal de l'outil d'élaboration à un seul tranchant est par contre toujours parallèle au rayon vecteur, de sorte que l'outil et le profil cycloïdal de la pièce possèdent un plan de contact commun qui passe par la génératrice qui les toucha De plus, il est évident que la condition de travail sans déformation de l'outil tournant à plusieurs tranchants est que le rayon de l'outil soit plus petit que le plus petit rayon de courbure des sections creuses de la cycloï- de. Le dispositif selon l'invention correspond, du point de vue cinématique à un tel système de référence, dans lequel le point décrivant et la direction du rayon vecteur sont fixes, le plan du cercle de base étant par contre contraint par le m#canisme du dispositif à un mouvement conforme aux lois ci-dessus. Sur les figures l/a et 2/a le point P du cercle roulant tournant autour du point A décrit la courbe voulue sur le plan du cercle de base tournant autour du centre 0. En même temps, le point P tourne dans le système de référence tournant en commun avec le cercle de base dans le plan de celui-ci g autour du point B comme centre instantané. Le rayon vecteur BP est donc perpendiculaire à la direction du mouvement relatif du point P, c'est-à-dire à la cyc70-de en cours de tracé dans le plan du cercle de base. les conditions représentées dans les figures l/a et 2/a sont assurées par le mécanisme illustré dans les figures 1/b et 2/b dans le système de référence correspondant au dispositif. Ces mécanismes représentent les épures cinématiques simplifiées des deux formes de réalisation prises comme exemples du dispositif de l'invention. Le bras 2 tournant autour de l'arbre coudé P monté sur la plaque de fond fixe 1 impose à l'organe 3, un mouvement oscillant autour du point B du cour seau 4 glissant dans la glissière alignée avec le rayon vecteur du point Pb L'organe moteur 5, par exemple une roue dentée, placé au point A de l'organe 3, est entratié par la manivelle 2 tournant avec la vitesse angulaire J 1 t par rapport à l'organe 3, et par l'intermédiaire du pignon 6, fait tourner la roue dentée 7 reliée au point 0 de l'organe 3, et la pièce 8 fixée sur l'axe de la roue dentée 7 avec la vitesse angulaire bJ 2 = - S par rapport à ltorgane 3. Ltoutil 9 exécutant l'usinage est indiqué par le cercle tracé dans l'axe de la glissière fixe. L'outil 9 touche la cycloide au point P, et son centre est sur le rayon vecteur BP, de sorte que l'outil 9 et le profil cyclo#dal de la pièce ont une tangente commune au point P. En se référant maintenant aux figures 3a à 4b dans le corps de base 1 est placé l'arbre de manivelle 2. le coulisseau 4 est également placé dans le corps de base 19 gdans la glissière horizontale placée perpendiculaire- ment-à la manivelle 2. L'organe 3 est placé sur le tourillon de l'arbre 2 et sur le tourillon du coulisseau 4. zazoue dentée 5 est clavetée sur le tourillon, le pignon 6 est porté par l'organe 3s la roue dentée 7 est également portée par l'organe 3 et est clavetée sur l'arc bre portant la pièce 8. Les nombres de dents des roues dentées 5 et 7 correspondent à la transformation nécessaire selon le nombre des arcs de cycloïde. Le dispositif est fixé sur une plaque de fond ou sur la machine-outil dans une position telle que la coulisse est perpendiculaire à l'axe de l'outil enlevant les copeaux, et l'axe de rotation de la manivelle 2 coïncide avec une génératrice de l'enveloppe de l'outil à enlèvement de copeaux 9. Le fonctionnement du dispositif se fait par entrainement de la manivelle 2. L'organe 3 exécute un mouvement plan sur une trajectoire imposée, déterminé par le tourillon et par la coulisse. La roue dentée 5 clavetée sur le tourillon entratne grtce à la transmission par le pignon 6, la roue dentée 7 portée par l'organe, ainsi que la pièce 8, serrée sur le dispositif tournant avec la roue dentée 7. L'outil 9 exécute un mouvement de rotation. Si l'élaboration se fait avec un outil à un tranchant à enlèvement de copeaux, non mobile, la pièce doit entre entraînée avec une vitesse de rotation plus élevée correspondant à la vitesse de coupe. le mouvement d'enlèvement des copeaux peut se faire dans la direction de la glissière du dispositif avec la platine de la machine-outil. Le dispositif décrit ci-dessus fournit avec précision les surfaces cycloidales en une seule opération. L'appareil peut être construit comme une machine-outil autonome, dans laquelle la manivelle est entraînée par un entrainement principal, mais peut aussi etre constitué comme unité complémentaire d'une machine-outil (fraiseuse) d'emploi général, dans laquelle la manivelle est entralnée par l'entrainement auxiliaire de la fraiseuse, et l'appareil complémentaire est disposé de façon telle que l'outil 9 est une fraise ou une meule cylindrique serrée dans la tette de la fraiseuse. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif pour l'usinage de surfaces cylindriques à directrice cycloïdale selon le procédé de la développantes caractérisé en ce qutil possède un coulisseau (4) placé sur une plaque de base (1), et porté par ce coulisseau un mécanisme d' entrainement consistant en une bielle (3) et en un bras de manivelle (2) formant une unité avec l'arbre coudé (P) ; une roue dentée (5) fixée sur le tourillon (A) de l'organe d'entraîtement, ainsi que sur la bielle (3) ou son prolongement, un éventuel pignon de changement de direction (6) et une roue dentée (7) formant un engrenage multiplicateur dont la multiplication correspond au nombre d'arcs de la directrice cycloSdale à fabriquer; un dispositif de serrage de la pièce étant solidaire de la roue dentée (7) tandis qu'au centre de rotation P de la manivelle est fixé un outil fixe à un seul tranchant ou un outil à plusieurs tranchants, cylindrique9 entrainé. 20) Dispositif selon la revendication 1S caractérisé en ce que l'entraRnement de l'arbre coudé (P) et de l'outil (9) est un entrainement auxiliaire. 30) Dispositif selon les revendi- cations 1 et 29 caractérisé en ce que la plaque de base (1) peut se raccorder aux machines-outils d'usage général, ce raccordement assurant l'entrainement de l'arbre coudé à partir d'un organe d'entratnement principal ou auxiliaire de la machine par un organe d'entrainement à moteur séparé.