Brevet FR2515549A1 — publié le 19830506

I.- "Procédé et machine pour la réalisation de flancs de dents bombés sur une pièce ébauche dentée " L'invention concerne un procédé pour la réalisa- tion de flancs de dents bombés sur une pièce ébauche, dentées par rasage, roulage ou autres opérations de rectification fine, dans lequel une pièce ébauche immobilisée à poste fixe est en prise d'engrènement sur-deux flancs avec un outil en forme de roue dentée, l'outil exécutant, d'une part, un déplacement d'avan- ce en va-et-vient dans un plan parallèle à l'axe de la pièce, d'autre part, un déplacement de positionnement d'engagement per- pendiculairement à l'axe de la pièce, et enfin un déplacement de pivotement autour d'un axe dirigé transversalement à la di- rection d'avance. Dans les machines connues destinées à la finition de flancs de dents sur des roues dentées, suivant le procédé ci- dessus, pour la réalisation d'une surface bombée sur les dents, un déplacement de pivotement de l'outil ou de la pièce ébauche est accouplé avec une modification de la distance entre axes. Dans la machine de rasage de roue dentée suivant le document FR 80 05 088, par exemple, un chariot d'avance portant l'ou- til est accroché à basculement autour d'un axe transversal et s'appuie, par une extrémités dans une coulisse, par l'intermé- diaire d'une règle de guidage rectiligne Si cette règle de guidage est horizontale, elle peut glisser dans la coulisse sans influence sur le chariot d'avance Par contre, si la règle de guidage est inclinée, le chariot d'avance bascule vers le haut et vers le bas pendant le déplacement d'avance en va-et-vient, 15549 2.- de telle sorte que la roue de rasage enlèvé davantage de métal sur chaque extrémité de dent nue dans le milieu On réalise ain- si une dent bombée L'importance du bombement de la face de dent peut être modifiée, d'une manière simple, par réglage de l'angle d'inclinaison de la règle de guidage L'allure de la forme du bombement est alors prédéterminée par le mode de construction des dispositifs constituants mentionnés. Des variantes de l'allure prédéterminée du bombe- ment ne sont possibles qu'avec règle de guidage de forme diffé- rente, par exemple courbée La mise au point et la fabrication de tels guidages courbes exige cependant des temps d'usinage très longs et par conséquent, très coûteux, de sorte qu'en pra- tique, on ne peut pas obtenir un bombement librement choisi. La présente invention a pour but la mise au point d'un procédé et d'une machine appropriée à ce procédé, avec les- quels il soit possible, d'une manière simple, de choisir l'impor- tnnce et la forme du bombement. A cet effet, l'invention concerne un procédé carac- térisé en ce que le déplacement de positionnement et le dépla- cement de pivotement sont modifiables indépendamment l'un de l'autre, en fonction de la position de l'outil sur la course d'avance. Suivant un mode de réalisation, l'axe dirigé trans- versalement à la direction d'avance, passe, au moins approximati- vement, par le point le plus élevé, tourné vers la pièce, du plan de rotation médian de l'outil. L'invention s'étend également à une machine pour la mise en application du procédé dans laquelle la pièce ébauche est montée, à poste fixe mais pour pouvoir tourner, sur le banc de machine, et l'outil est monté dans une tête d'outil pouvant être positionnée par rotation autour d'un axe dirigé perpendi- culairement à l'axe de l'outil et à l'axe de la pièce, caracté- risée en ce que la tête d'outil est disposée dans un berceau qui peut être entra né à pivoter autour d'un axe transversal à la 3.- direction d'avance, le berceau étant monté dans un chariot d'avan. ce pouvant être entralné en va-et-vient parallèlement à l'axe de la pièce, ce chariot étant monté sur un coulisseau de posi- tionnement entrainé pour coulisser, dans un bâti de machine, perpendiculairement à l'axe de la pièce et à l'axe de l'outil. Suivant un mode de réalisation de cette machine, l'axe de pivotement du berceau passe, au moins approximativement, par le point le plus élevé tourné vers la pièce ébauche, du plan de rotation médian de l'outil. En vue d'obtenir un domaine d'application plus éten. due la machine de l'invention est caractérisée en ce que le cha- riot d'avance est monté sur le coulisseau de positionnement, de manière réglable par rotation autour d'un axe, perpendiculaire aux axes de l'outil et de la pièce, qui est aligné avec l'axe de rotation de la tète d'outil. Avec le procédé ci-dessus, à chaque point d'un profil de flanc de dent, sont affectés une distance entre axes déterminée et un angle déterminé de l'angle de pivotement et d'en. gagement de l'outil de rasages ces paramètres étant ainsi régla- bles suivant les conditions de réalisation désirées, par exemple une forme désirée du profil de flanc de dent L'outil suit alors la forme désirée du profil qui peut être, non seulement convexe, ainsi qu'il est actuellement seulement possible, mais qui peut, également, présenter des parties rectilignes et mêmes concaves afin que le profil des flancs de dent obtenu corresponde, avec toute la précision possible, à celui désiré, l'outil doit être orienté toujours perpendiculairement à la portion en question du profil de dent Pour cette raison, l'axe pour le pivotement du berceau passe au moins approximativement par le point le plus élevé, tourné vers la pièce ébauche, du plan de rotation médian de l'outil. Avec le procédé et la machine de l'invention, il est possible de réaliser, notamment par rasage, des flancs de dent bombés Cependant, la machine convient pour d'autres opéra- tions de finition précise de pièces engrenant sur deux flancs, 4.- par exemple par roulage ou avec outils de rectification La ma- chine présente alors l'avantage que les forces radiales produi- tes par le travail peuvent être absorbées directement par un gui- dage à grande surface du berceau, et ce sont seulement les for- ces axiales qui doivent être absorbées par les éléments de cons- truction nécessaire pour le positionnement en rotation de la tête d'outil La disposition d'un berceau pour le positionnement oblique d'une roue de rasage est déjà connue d'après le document FR 80 05 088 Le positionnement oblique de l'outil ne s'effec- tue cependant pas dans ce cas, pendant l'opération de rasage, et il sert à la compensation d'une position oblique de la denture de la pièce ébauche, lorsque celle-ci se déforme et se courbe sous l'effet de la pression de travail. Le déplacement de pivotement pourrait être produit par un moteur monté sur le chariot d'avance et entrainant le berceau au moyen d'une transmission à vis sans fin Cependant, il est connu que de telles transmissions à vis sans f in, ne sont réalisables sans jeu qu'avec une dépense importante En outre, elles sont exposées à une usure rapide en raison du frottement et elles ont un mauvais rendement En conséquence, une transmis- sion à vis sans fin n'est pas appropriée à des déplacements de pivotement de très faible amplitude à des emplacements très dé- terminés, choisis au préalable, de la course d'avancement, dans des machines du type en question Pour cette raison, l'invention prévoit une machine caractérisée en ce que, pour l'entraînement en pivotement du berceau dans le chariot d'avance, il est prévu une unité de positionnement agissant en droite ligne le long d'un axe, qui est reliée par l'intermédiaire d'au moins un organe d'accouplement avec le berceau, cet, ou ces organes d'accouple- ment étant articulés à un organe déplaçable linéairement de ltuni- té de positionnement ainsi qu'au berceau. Comme unité de positionnement à action rectiligne, on peut utiliser un cylindre hydraulique contenant un piston in- térieur coulissant sur lequel est fixée une tige de piston sor- tant du cylindre et sur laquelle est articulé l'organe d'accouple- 5.- ment Un positionnement avec réglage plus fin du berceau est obtenu en prévoyant que l'unité de positionnement est constituée par une broche filetée montée dans le chariot d'avance O pouveant être entraînée en rotation, coopérant avec un écrou de vis sans fin, le ou les organes d'accouplement étant articulés sur l'écrou. L'invention prévoit également que, le ou les ca- ganes d'accouplement sont reliésà l'organe de l'unité de posi- tionnement déplaçable linéairement, tel que l'écrou de broche sans fin, ainsi qu'au berceau par l'intermédiaire d'articulations ré- glables sans jeu, dont les axes sont dirigés parallèlement à l'axe de pivotement du berceau. Suivant une autre caractéristique, l'organe ou les organes d'accouplement sont constitués par une tige d'accouple- ment qui est reliée avec l'organe de l'unité de positionnement déplaçable linéairement (ou écrou de broche), ainsi qu'avec le berceau par l'intermédiaire d'articulations à rotule réglables sans jeu. Avec une telle disposition, le déplacement de pi- votement peut 8 tre transmis facilement et sans jeu Dans le cas o, après une longue durée de service, il se produirait un jeu provenant du frottement, la broche filetée et l'écrou, ainsi que l'articulation, pourraient facilement être rectifiés L'organe d'accouplement peut être une simple tige de piston ou bien une coquille ou un manchon entourant partiellement ou totalement le dispositif de positionnement. Il est naturellement également possible de prévoir deux tiges d'accouplement parallèles entre elles L'écart d'angle de pivotement par rapport à la course de l'organe à déplacement rectiligne, causé par la modification de l'angle d'inclinaison de l'organe d'accouplement par rapport à l'axe, est négli- geable, lorsque, conformément à l'invention, l'axe de la broche est dirigé, dans le chariot d'avance au moins approximati- vement, tangentiellement à un guidage en forme d'arc de cercle, le les organes d'accouplement se trouvant dans leur position normale, parallèle à cet axe L'expression "approximativement 6.- tangentiel" doit être comprise ici comme "parallèle à une tangen- te", Dans le cas d'une autre disposition, il se produirait des angles de pivotement inégaux pour une même course de l'organe à déplacement rectiligne dans l'une ou l'autre direction L'entrai- nement pour le déplacement de pivotement, comme expliqué plus haut, est non seulement simple et peu coûteux à réaliser et à monter, mais, en outre, il fonctionne avec un faible frottement, sans jeu, et pratiquement sans usure. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exem- ple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels s la figure 1 est une vue en coupe à travers deux dents voisines d'une roue dentée le long du profil horizontal des dents, la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-Il avec l'outil dans des positionnements différents la figure 3 est une vue schématique d'une machi- ne conforme à l'invention, la figure 4 est une représentation en perspecti- ve d'une possibilité de constitution de l'entraînement en pivote- ment. la figure 5 montre une autre possibilité de réa- lisation de l'entrainement en pivotement. Dans les figures 1 et 2, sont représentées, dans une vue en coupe, deux dents 2 et 2 ' d'une roue dentée 1 à usi- ner Dans l'intervalle 3 entre les deux dents, est engagée une dent 5 d'un outil 4, qui peut être une roue de rasage ou un au- tre outil de travail approprié L'outil exécute un déplacement d'avance en va-et-vient, en direction de la flèche R Afin que la prise d'engrènement à deux flancs soit maintenue sur la tota- lité de la largeur de dent B et que les profils de dent désirés 6 et 6 ' soient observés, il est nécessaire que l'outil 4, au cours d'un déplacement d'avance, exécute en même temps un dépla- cement de pivotement dans le sens de la flèche f 9 qui corres- pond à un changement de la distance entre axes. 7.- Dans la figure 2, l'outil est représenté, à gauche dans une position pivotée appropriée désignée par 4 ' Dans la partie de droite, o le bombement est à nouveau décroissant en direction frontale, le pivotement qui, au départ, était à sa valeur maximale, est à nouveau diminué par pivotement de l'outil 4 dans le sens opposé L'outil est représenté en 4 " dans une po- sition au cours de ce pivotement en sens opposé C'est notamment pour des pièces ébauches dans lesquelles le bombement est à nou- veau décroissant en direction des faces frontales qu'est recomman- dé l'emploi d'outils pourvus de dents bombées 4 utrement l'arête 7 de la dent de l'outil pourrait causer un endommagement des dents de la pièce ébauche ou de ses propres dents Pour la m 8 me raison, il est judicieux de prévoir que le plan de rotation mé- dian 8 de l'outil 4 reste toujours perpendiculaire au profil des flancs en chaque point contact 9 L'axe 10 pour le déplacement de pivotement ' passe par le point le plus élevé, tourné vers la pièce ébauche 1 du plan de rotation médian 8. Dans la figure 3 est représentée, à titre d'exemple une machine avec laquelle sont respectées les relations décrites entre les positions de l'outil et de la pièce ébauche à propos des figures 1 et 2 Sur le banc 11 de la machine, la-pièce ébau- che est maintenue entre les poupées 12 et 13, de manière à pou- voir tourner Sur un montant 15 de la machine, est supporté à coulissement vertical (flèche Z) un coulisseau de positionnement en hauteur 16, entraîné par un moteur 17 et une broche filetée 18 Dans un guidage circulaire 19, est monté un chariot d'avance qui est réglable en position par rotation autour d'un axe ver- tical 21 Ce chariot d'avance 20 est déplaçable en va-et-vient par rapport au coulisseau de positionnement 16 à l' aide d'un mo- teur 22 et d'une broche filetée 23 Dans un guidage en arc de cercle 24, sur la face inférieure du chariot d'avance 20, est disposé un berceau 25, dans lequel une tête d'outil 27 est sup- portée, dans un guidage circulaire 26, en position réglable par rotation autour d'un axe vertical 28 Dans cette tête d'outil 27, est supporté un outil 4 formé par une roue de rasage entraînée 8 - en rotation par un moteur 29 Les axes 21 et 28 sont alignés en- tre eux et sont situés dans le plan médian de rotation 8 de la roue de rasage 4. Par un déplacement de rotation de la tête d'outil 27 autour de l'axe 28, on peut régler à une valeur déterminée l'angle de croisement entre l'axe 30 de la roue de rasage 4 et l'axe 31 de la pièce ébauche 1 Les axes 30 et 31 sont alors situés dans des plans parallèles entre eux La direction d'avan- ce de la roue de rasage 4 peut être réglée par un déplacement de rotation du chariot d'avance 20 autour de l'axe 21, dans le cas oh il ne s'agit pas d'un rasage en parallèle (direction d'avance R dons le plan de la figure), mais d'un rasage en diagonale (avance R inclinée par rapport au plan de la figure). Le berceau 25 avec la tête d'outil 27 et la roue de rasage 4 sont pivotables, dans le guidage en arc de cercle 24, autour de l'axe 10 Pour la réalisation de ce déplacement de pivotement 'f, il est prévu un dispositif de réglage de posi- tion qui sera décrit en détail dans la suite. Afin que la roue de rasage 4 puisse suivre la forme désirée du profil de flancs de dent, une distance entre axes a déterminée et un angle de pivotement ou de plongée ' ' 9 sont affectés à chaque point du profil de dent Les déplacements de la roue de rasage 4 sont déterminés, de la manière la plus sim- ple, à l'aide de la course décrite par un point du diamètre ex- térieur, et la commande de la machine, commande numérique est assurée par un programme de calcul déterminant les paramètres de fonctionnement et l'accord entre les déplacements Zety en dépendance de R Le dispositif de réglage en position mentionné plus haut par pivotement '-5 y est représenté en détail dans la figure 4 Il comprend essentiellement un moteur 32 qui est monté sur un bras 34 du chariot d'avance 20, une broche filetée 35, supportée à rotation dans des paliers 37 et 38 du bras 34 entraînée en ro- tation par un moteur 32, mais non déplaçable axsialement, et un écrou de vis sans fin 36 coopérant sans jeu avec la broche file- tée 35 Le moteur 32 peut 8 tre un moteur hydraulique, ou à courant triphasé, ou à courant continu, et il peut être pourvu, le cas échéant, d'un mécanisme réducteur L'axe 39 de la broche 35 s'étend tangentiellement au guidage en arc de cercle 24, mais il pourrait être divisé parallèlement à une tangente à ce gai- dage 24 Sur le coté de l'écrou à vis sans fin 36, est disposé un organe d'accouplement 40 en forme de U au moyen d'une arti- culation sans Jeu réglable 41, dont l'axe 42 s'étend parallèle- ment à l'axe 10 de pivotement du berceau 25 L'organe d'accou- plement 40 est en outre articulé dans une fourche 45 appartenant au berceau 25, au moyen d'une articulation 43, réglable sans jeu, dont l'axe 44 s'étend également parallèlement à l'axe 10 de pivotement du berceau 25. Si la broche 35 est entratnée en rotation par le moteur 32, l'écrou de broche sera déplacé vers la droite ou vers la gauche Le berceau 25, et avec lui la roue de rasage 4, sont alors pivotés autour de l'axe 10 dans le sens des ai- guilles d'une montre ou dans le sens opposé, car le déplacement rectiligne de l'écrou de broche 36 en direction R, sera converti, par l'organe d'accouplement 40 dans le guidage en arc 24 (représenté simplifié dans la figure 4) en un déplacement de pivotement f du berceau 25. L'axe 39 n'est pas obligatoirement horizontal, comme représenté dans les figures, mais il peut avoir tout autre position au moins approximativement tangentielle, si cela est désirable pour des raisons de construction En outre, d'autres modes d'exécution du dispositif de positionnement sont possibles. Au lieu d'un organe d'accouplement 40 en forme de Up on peut uti- liser également un organe en forme de manchon, entourant la bro- che filetée 36, ou encore deux tiges d'accouplement parallèles entre elles disposées une de chaque côté de l'écrou à vis sans fin. Une autre variante est représentée dans la figure dans laquelle on utilise, comme organe d'accouplement, une tige unique 46 qui est articulée, par des articulations à rotule sans Jeu réglables 47 et 48, sur l'écrou de broche 36 et 10.- sur le berceau 25 Sur le bras 34 est monter dans ce cas, encore une nervure 49 (figure 5) qui s'engage dans une gorge 50 de l'écrou 36 et le bloque contre une rotation par rapport à la broche filetée 35. Avec la machine décrite ci-dessus, il est possible de réaliser, avec le même procédé, également des flancs de dents coniques et bombés-coniques Dans les deux cas, il est nécessaire d'effectuer un déplacement de l'outil simultanément en direction R et en direction Z Pour des dents bombées-coniques, il est nécessaire de superposer encore à ce déplacement combiné, un mouvement de pivotement de l'outil. La mise en oeuvre de la machine conforme à l'inven- tion n'est pas limitée à l'exemple décrit ci-dessus C'est ainsi par exemple qu'il est possible de disposer, par exemple, l'outil et la pièce l'un à c 8 té de l'autre, avec des axes horizontaux ou verticaux En outre, les dispositifs d'entra Snement pour les divers déplacements et mouvements ne sont pas limités à ceux dé- crits et représentés. Dans le cas de machines destinées à d'autres opéra- tions de rectification fine, dans lesquelles seul est nécessaire un avancement en direction de l'axe de la pièce ébauche 31, le guidage circulaire 19 et/ou le guidage circulaire 26 peuvent être supprimés Le chariot d'avance 20 est alors guidé directement dans le coulisseau de réglage de position 16, et la ttte d'ou- til 27 est montée directement sur le berceau 25. 11.- R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour la réalisation de flancs de dents bombés sur une pièce ébauche, dentée, par rasage, roulage ou au- tres opérations de rectification fine, dans lequel une pièce ébauche immobilisée à poste fixe est en prise d'engrènement sur- deux flancs avec un outil en forme de roue dentée, l'outil exé- cutant, d'une part, un déplacement d'avance en -va-et-vient dans un plan parallèle à l'axe de la pièce, d'autre part, un déplace- ment de positionnement d'engagement perpendiculairement à l'axe de la pièce, et enfin un déplacement de pivotement autour d'un axe dirigé transversalement à la direction d'avance, procédé caractérisé en ce que le déplacement de positionnement et le déplacement de pivotement (ZY) - ont modifiables indépendamment l'un de l'autre, en fonction de la position de l'outil ( 4) sur la course d'avance. 2. Procédé suivant la revendication 1 caracté- risé en ce que l'axe ( 10) dirigé transversalement à la direction d'avance (R) passe, au moins approximativement par le point le plus élevé, tourné vers la pièce, du plan de rotation médian ( 8) de l'outil ( 4). 3 e Machine pour la mise en application du procé- dé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, dans la- quelle la pièce ébauche ( 1) est montée,' à poste fixe, mais pour pouvoir tourner, sur le banc de machine ( 11) et l'outil ( 4) est monté dans une tête d'outil ( 27) pouvant Otre positionnée par rotation autour d'un axe ( 28) dirigé perpendiculairement à l'axe de l'outil ( 30) et à l'axe de la pièce ( 31), caractérisée en ce que, la tête d'outil ( 27) est disposée dans un berceau ( 25) qui peut être entraîné à pivoter autour d'un axe ( 10) transversal à la direction d'avance ( 31), le berceau ( 25) étant monté danas un chariot d'avance ( 20) pouvant être entraîné en vaet-vient parallèlement à l'axe de la pièce ( 31), ce chariot étant monté sur un coulisseau de positionnement ( 16) entraîné pour coulis- ser, dans un bâti de machine, perpendiculairement à l'axe de In pièce et à l'axe de l'outil ( 31, 30). 12.- 4 e 4 Machine suivant la revendication 3, caractéri- sée en ce que l'axe de pivotement ( 10) du berceau ( 25) passe, au moins approximativement, par le point le plus élevé, tourné vers la pièce ébauche, du plan de rotation médian ( 8) de l'outil ( 4) 5. Machine suivant l'une ou l'autre des revendica- tions 3 et 4, caractérisée en ce que le chariot d'avance ( 20) est monté sur le coulisseau de positionnement ( 16) de manière réglable par rotation autour d'un axe ( 19), perpendiculaire aux axes de l'outil et de la pièce ( 30 et 31), qui est aligné avec l'axe de rotation ( 28) de la tête d'outil ( 27). 6._ Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations 3 à 59 caractérisée en ce que, pour l'entraînement en pivotement du berceau ( 25) dans le chariot d'avance ( 20), il est prévu une unité de positionnement ( 32, 35, 36) agissant en droi- te ligne le long d'un axe, qui est reliée par l'intermédiaire d'au moins un organe d'accouplement ( 40, 46) avec le berceau ( 25), cet, ou ces organes d'accouplement ( 40, 46) étant articu- lés à un organe ( 36) déplaçable linéairement de l'unité de posi- tionnement ( 32, 35, 36) ainsi qu'au berceau ( 25). 7. Machine suivant la revendication 6, caractéri- sée en ce que l'unité de positionnement ( 32, 35, 36) est consti- tuée par une broche filetée ( 35) montée dans le chariot d'avance ( 20) pouvant être entraîné en rotation, coopérant avec un écrou de broche ( 36) 9 le ou les organes d'accouplement ( 40, 46) étant articulés sur l'écrou ( 36). 8. Machine suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 6 et 7, caractérisée en ce que chaque organe d'ac- couplement ( 40) est relié à l'organe de l'unité de positionne- ment déplaçable linéairement, tel que l'écrou de broche ( 36), ainsi qu'au berceau ( 25) par l'intermédiaire d'articula- tions réglables sans jeu ( 41, 43) dont les axes ( 429 44) sont dirigés parallèlement à l'axe de pivotement ( 10) du berceau ( 25). 9. Machine suivant l'une ou l'autre des revendi - 13.- cations 6 et 7, caractérisée en ce que l'organe ou les organes d'accouplement ( 40) sont constitués par une tige d'accouplement ( 46), qui est reliée avec l'organe de l'unité de positionnement déplaçable linéairement (ou écrou de broche ( 36), ai Bnsi qu'avec le berceau ( 25) par l'intermédiaire d'articulations à rotule ( 47, 48) réglables sans jeu. 10. Machine suivant l'une quelconque des revendi- cations 6 à 9, caractérisée en ce que l'axe ( 39) de la broche ( 35) est dirigé, dans le chariot d'avance ( 20) au moins appro- ximativement, tangentiellement à un guidage ( 24) en forme d'arc de cercle, chaque organe d'accouplement ( 40, 46) se trou- vant dans sa position normale, parallèle à cet axe ( 39).