Brevet FR2005307A1 — publié le 19691212

098H 2005307 Dans la fabrication de certaines pièces de machine, telles que des pièces de réacteurs et des chemins de roulement antifriction, on rencontre souvent un problème de détérioration thermique. Ce phénomène consiste généralement en une perte des pro-5 priétés métallurgiques et il est dû le plus souvent à des vitesses d'avance ou des pressions élevées. Toutefois, la détérioration thermique peut également se produire même avec des forces de meu-lage de finition, lorsque la meule est émoussée. Par conséquent, elle dépend de deux facteurs importants : la force de meulage et 10 l'usure de la meule. Il est difficile d'utiliser une machine de rectification automatique à son rendement optimal, sans dépasser parfois les limites admissibles des facteurs ci-dessus et provoquer ainsi une détérioration thermique. La présente invention é-vite, d'une manière nouvelle, ces divers inconvénients des dispo-15 sitifs connus* L'invention vise donc une machine à rectifier, capable de travailler à son rendement maximal sans causer de détérioration thermique de la pièce usinée. La machine suivant l'invention a encore pour avantage de comporter des moyens de mesure de l'usure de 20 la meule et de les utiliser pour régler le fonctionnement de la machin*• L'invention a encore pour objet une machine à rectifier dont le cycle de fonctionnement utilise une mesure de l'émousse-ment de la meule pour déterminer le point de renouvellement de la 25 surface de cette dernière. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront aux hommes de l'art, à la lecture de la présente description. D'une manière générale, la présente invention s'applique à une machine à rectifier comprenant : un socle ; un chariot porte-30 pièce, monté sur le socle et supportant une pièce à usiner dont une surface de révolution est à finir par abrasion ; un chariot porte-meule, également monté sur le socle et supportant une broche rotative munie d'une meule ; un dispositif d'avance, qui peut engendrer un mouvement relatif entre le porte-pièce et le porte-meule, de fa-35 gon à approcher la meule de la pièce et à exécuter l'opération de m«ulage de finition de ladite surface de révolution ; et des moyens intervenant lorsque la meule est émoussée au-delà d'une valeur prédéterminée, pour provoquer le renouvellement de la surface de meule. Plus particulièrement, le dispositif d'avance commande 40 ledit mouvement relatif, soit avec une force prédéterminée, soit à 69 09814 2 2005307 vitesse prédéterminée. Les dits moyens indiquent continuellement la relation de la force de meùlage à la vitesse du mouvement* Le renouvellement de la surface de meule est effectué par dressage, ou augmentation brusque de la pression de meule. En variante, les 5 dits moyens mesurent la relation entre la force de meulage normal» à la surface de révolution et la force tangentielle. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limitative, représentée et décrite sur les dessins annexés. 10 Fig. 1 est une vue en plan, schématique, d'une machine à rectifier, conforme à l'invention. Fig. 2 est un enregistrement illustrant la définition de la surface réelle de contact dans une meule. Fig-. 3 est un graphique qui représente la relation entre 15 la surface réelle de contact et la vitesse de pénétration. Figé 4 est un graphique qui représente la relation entre la pression et la vitesse de pénétration. Fig. 5 est un graphique représentant la relation entre le paramètre d'enlèvement de métal et la surface réelle de contact. 20 Figs 6, 7 et 8 sont des schémas de principe, illustrant des modes de fonctionnement de la machine à rectifier. Fig. 9 est un graphique qui représente la relation entre l'affûtage d» la meule et le rapport entre les forces de meulage tangentielle et normale, et 25 Figs 10 et 11 sont des schémas de principe illustrant d' autres modes de fonctionnement de la machine. Sur la figure 1, qui représente le mieux les traits généraux de l'invention, la machine à rectifier est désignée globalement par le repère 10. Elle comprend un socle 11, comportant une 30 surface supérieure plane horizontale sur laquelle sont montés un porte-pièce 12 et un porte-meule 13. Le porte-pièce est monté sur une table 14, qui peut elle-même se déplacer longitudinalement sur lé socle, par l'intermédiaire de guidages 15. De même, le porte-meule 13 est porté par une table 16, qui peut se déplacer transver-35 salement sur le socle 11, par l'intermédiaire de guidages 17. Entre la table porte—pièce 16 et le socle 11 est disposé un vérin d'avance 18, qui est alimenté en fluide moteur, de façon appropriée, pour engendrer un mouvement de la table 16, transversalement au socle. De même, un vérin hydraulique 19 relie le socle 11 et la table 14, 40 de fagon à engendrer un mouvement longitudinal de la table 14, sur 69 09814 2005307 les guidages 15i. Une broche rotative 21, munie à son extrémité extérieure d'une meule abrasive 22, est montée sur le porte-meule 13. Une pièce à usiner 23 est portée et entraînée en rotation par le porte-pièce 12. La pièce représentée, à titre d'exemple, est le che-5 min de roulement extérieur d'un roulement à billes, dont la gorge intérieure est rectifiée par la meule 22. La pièce à usiner est supportée, sur sa surface cylindrique extérieure, par des patins, de façon usuelle, et elle est entraînée en rotation par le porte-pièce 12. Une jauge pneumatique 24 est placée dans l'alésage de la 10 pièce, pendant la rectification. Un bloc 26 est monté coulissant sur la surface supérieure du socle 11. Il est vissé, à son extrémité arrière, sur un axe fileté 27 qui est lui-même entraîné par un moteur 28 fixé au socle li. Ce moteur est susceptible de tourner par petits incréments dis-15 tincts, en réponse à des impulsions reçues d'un dispositif de commande électrique. Par réglage du nombre et du type des impulsions de la commande électrique, il est possible de faire tourner le moteur rapidement ou lentement, de quantités exactes, dans une direction quelconque, pour déplacer le bloc 26 transversalement sur la 20 surface du socle 11-. Dans le présent appareil, ce moteur est utilisé pour produire une compensation après dressage et effectuer un recul de la «eule, à un moment approprié du cycle de rectification. Un appareil de dressage 29 est monté sur la table 14. Le bloc 26 comporte une rainure transversale 31, dans laquelle pénètre une 25 saillie 32 prévue sous la surface inférieure de la table porte-meule 16. L'avant àu bloc est muni d'un insert 33, en métal durci. Une butée rétractable 34, montée sur la partie avant de la table 16, comporte une tige de contact 35, dirigée vers le bloc 26 et vers 1'insert 33. Un engrenage 36 est monté à l'avant de la butée 30 rétractable et un bouton de réglage 37 est prévu, du côté droit. Ce système à butée rétractable, pour la commande de la vitesse d'avance dans certains cas, est semblable à celui qui est décrit et représenté dans la demande de breve^~ci Dirigé vers l'arrière, a l'arrière de la table 16, est 35 prévu un noyau 38 d'un transmetteur de vitesse, dont la bobine 39 est reliée à un amplificateur 41. Le fluide moteur principal est amené au vérin 18 par une conduite 42. Une impulsion supplémentaire de pression peut être fournie, pour un renouvellement de la surface de meule par écrasement, au meyen d'une dérivation 43 munie d'une 40 électro-vanne 44 actionnée par une bobine 45. Un transmetteur 46, 69 09314 4 2005307 monté sur la tuyauterie principale 4-2, donne un signal électrique de sortie qui indique la pression fournie au cylindre d'avance. Le porte-meule 12 est entraîné par un moteur 47, par l'intermédiaire d'une courroie 48. La boucle de la courroie-passe sur une poulie de 5 tension 49, qui est alimentée en supporter la courroie, ' de la façon décrite dans le brevet/de Youden, n° 3 338 106. Le tendeur 49 est alimenté en air comprimé par une conduite 51'. Un transmetteur 52, relié à cette conduite,, est capable de fournir un signal électrique qui indique la pression d'air dans la conduite et, 10 par suite, le couple transmis à tout instant par la courroie au porte-meule. L'usure ou émousseaent de l^joeule peut être mesurée par la surface réelle de contact Ar, comme représenté sur la figure 2. Lorsque les grains abrasifs s'usent pour former des zones plates 15 plus grandes, la meule engendre davantage de chaleur et une détérioration thermique de la pièce a usiner tend à se produire. Egalement, le taux de coupe, c'est-à-dire la vitesse de pénétration de meule, diminue, comme indiqué sur le graphique à la partie inférieure gauche de la figure 2. Les courbes de la figure 3 montrent 20 la décroissance de la vitesse de pénétration, en fonction du temps, lorsque la surface réelle de contact augmente. On voit donc que la vitesse de pénétration, sous une force connue, est une mesure d« l'usure de la meule. La figure 4 précise davantage ce principe. La courbe supérieure représente la relation entre la vitesse de péné-25 tration et la pression, pour une meule affûtée, tandis que la courbe inférieure se rapporte à la même relation, pour une meule émoussée. La pente de ces courbes est appelée "paramètre d'enlèvement de métal*-A.!. Par conséquent, par mesure de.A» » on peut obtenir un® bonne indication de l'usure de la meule. La relation entre-A- et la 30 surface réelle de contact Ar est représentée sur la figure 5. La figure 6 représente un système de commande, pour le maintien de la détérioration thermique au-dessous d'une limite dé-terminéef. Cela peut être obtenu par comparaison de la vitesse de pénétration et de la force normale correspondantë. Lorsqu'on uti-3ô lise la machine à rectifier 10 en force contrôlée, la force normale correspond à un signal électrique Fn, fourni par le transmetteur 46. La vitesse de pénétration V est transmise par le transmetteur 41. Le rapport des deux signaux est établi par un circuit approprié 53, dont le signal de sortie représente le paramètre TV d'enlèvement 40 de métal. Ce signal est comparé, dans un circuit à seuil 54, ave« 69 09814 5 2005307 un signal' prédéterminé «/S. , - et, s'il descend au-dessous de cette valeur de base, le courant passe à travers un enroulement 55 associé à l'appareil de dressage 29. Il en résulte un arrêt de meulage et un retrait de la meule de la pièce à usiner, pour un renouvelle-5 ment de surface par dressage. Le renouvellement peut être également effectué, comme représenté sur la figure 7, par passage du courant électrique à travers l'enroulement 45, pour ouvrir la vanne 44 pendant un court laps de temps. Il en résulte un envoi de fluide à haute pression dans le cylindre d'avance 18 et une augmentation ' 10 brusque de la force exercée par la meule contre la surface de la pièce. Par suite, la surface de la meule.est brisée, de sorte que de nouvelles arêtes vives de 1'abrasif sont exposées. Ce renouvellement est semblable à celui qui est obtenu par dressage au diamant. La figure 8 représente un système analogue, qui peut être 15 utilisé pour obtenir le fonctionnement optimal de la machine, avec commande de la vitesse d'avance au moyen du dispositif 34, sans détérioration thermique. Le porte-meule 13 est muni d'un dispositif connu, dans lequel la force réelle qui s'exerce entre la meule et la pièce est mesurée par un capteur de proximité, de type Bentley, 20 adjacent à la broche, et transmise par un amplificateur 56. Ce signal est comparé continuellement, dans le circuit 57, avec le signal V du circuit 41. Le signal résultant, représentatif de -A- , est comparé avec un^raleur de base Si l'affûtage de la meule descend au-dessous de cette valeur, le déclencheur agit pour renou-25 veler la surface de meule, soit par le dispositif a impulsion de vitesse, soit par dressage au diamant. Dans cette disposition particulière, le système de vitesse d'avance est combiné avec une commande de force à boucle fermée et, bien entendu, avec le contrôle du paramètre ./V qui est décrit dans la présente invention. 30 Un autre procédé de détection de l'usure de la meule con siste à mesurer la variation de la force de meulage tangentielle. La figure 9 représente la relation entre le rapport^* de la force tangentielle à la force normale et l'affûtage de la meule. Sur ce graphique, l'affûtage de la meule est défini par le volume de métal 35 enlevé, par unité de surface d'abrasif qui le balaie, sous l'unité de force de meulage. On voit que le rapport^W tombe de 0,5 à 0,3, lorsque la meule s'émousse. Sur la figure 10, la machine à rectifier est utilisée suivant le procédé à force contrôlée, de sorte que le signal de force normale est émis par le transmetteur 46. La force 40 tangentielle est fournie par le transmetteur 52 qui, on le rappelle, 69 09814 6 2005307 est raccordé à la pression d'air qui représente la tension de la courroie 48, à son passage sur la poulie folle 49. La force tangentielle peut également être obtenue par mesure du courant qui passe dans une des lignes électriques d'alimentation triphasée du moteur 5 47, par un procédé connu. Le rapport de la force normale Fn à la force tangentielle F^ est établi dans le circuit 58 et comparé avec un rapport prédéterminéQuand^u. diminue à une valeur inférieure le circuit à déclenchement intervient et excite un enroulement qui renouvelle la surface de la meule. Le système re-10 présenté sur la figure 11 fonctionne de façon semblable, mais la machine à rectifier est utilisée en vitesse d'avance réglée, au lieu de force réglée. Le signal correspondant à la force normale doit, par conséquent, venir de l'amplificateur 56. On voit donc que la présente invention réalise une raa-15 chine à rectifier, de rendement maximal, travaillant soit à vitesse d'avance réglée, soit à force réglée, sans risque de détérioration thermique. Il est possible d'obtenir ce résultat avec une machine simple et peu coûteuse, utilisant des techniques de détection et de fabrication connues. 20 II est entendu que des changements de détail peuveht être apportés dans la forme et la construction du dispositif suivant 1' invention, sans sortir du cadre de la présente invention ; celle-ci n'est pas limitée à la forme de réalisation représentée et décrite ci-dessus à titre d'exemple. 69 09814 7 2005307 REVENDICATIONS lu Machine à rectifier, qui comprend : un socle ; un porte-pièce* monté sur le socle, pour supporter une pièce à usiner comportant une surface à finir par abrasion ; un porte-meule, monté sur le socle et portant une broche rotative équipée d'une meule ; un dispositif d'avance, qui peut engendrer un mouvement relatif entre le porte-pièce et le porte-meule, de manière à approcher la meule de la pièce pour exécuter une opération de rectification de finition de ladite surface ; et des moyens agissant en fonction de l'usure de la meule, pour effectuer un renouvellement de la surface de cette dernière. 2. Machine à rectifier suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'avance engendre ledit mouvement relatif avec une force réglée ; les dits-moyens comparent la force de meulage à la vitesse de pénétration de la meule. 3i. Machine à rectifier suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif d'avance engendre ledit mouvement avec une vitesse d'avance réglée ; les dits moyens mesurent la force de meulage et la comparent avec la vitesse d'avanee. 41* Machine à rectifier suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un mécanisme de dressage agit pour renouveler la surface de la meule. 5. Machine à rectifier suivant la revendication 1, caractérisée en ce qulon utilise un brusque accroissement de la force qui s' exerce entre la meule et la pièce, pour renouveler la surface de la meule. 6. Machine à rectifier suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les dits moyens mesurent la relation entre la force de meulage, normale «i la surface de révolution, et la force tangentielle à cette surface. 7i. Machine à rectifier suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le porte-pièce est entraîné par un moteur et une courroie, la force tangentielle étant obtenue par mesure de la tension de la courroie. 8. Machine à rectifier suivant la revendication 6, caractérisée en ce que le porte-pièce est entraîné par un moteur, alimenté en courant triphasé, la force tangentielle étant mesurée par la valeur du courant dans une phase. BAD ORIGINAL 69 09814 8 2005307 9. Machine à rectifier suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la force de meulage normale est obtenue au moyen d'un capteur de proximité, placé dans le porte-meule près de la broche.