Brevet FR2103493A1 — publié le 19720414

- J - L'invention concerne un procédé pour éviter le broutage à régénération de l'usinage répété à enlèvement de copeaux de la même surface d'une pièce par le même outil d'une machine-outil. Ce broutage à régénération est un phénomène qui fait fortement osciller la machine, diminue considérablement la durée de l'outil et produit un mauvais usinage de la surface de la pièce. Lorsque ce broutage intervient, il est en général techniquement impossible de procéder à un bon usinage par enlèvement de copeaux. Il doit donc être évité à tout prix. Ce broutage peut toujours apparaître lorsque le fil de l'outil enlève un copeau de la surface de la pièce qu'il avait créée à son passage précédent. Le processus est le suivant : Au cours de l'usinage effectué par le fil de l'outil, de faibles vibrations pouvant avoir une origine quelconque apparaissent et provoquent un mouvement relatif entre le fil et la pièce. Ces oscillations ont lieu à la fréquence propre du système oscillant situé dans le flux des forces passant par la machine-outil , l'outil et la pièce. Ces oscillations ont, en général, une composante perpendiculaire à la surface usinée, de sorte que celle-ci est ondulée. Lorsque l'outil enlève un autre copeau de cette surface lors d'un nouveau passage, par exemple après inversion du sens d'avance de l'outil ou de la fraise, la surface ondulée produit un copeau, dont la section varie à la fréquence d'oscillation. Mais la fréquence de variation de cette section de copeau varie avec la fréquence propre du système oscillant. La variation de section du copeau et, en conséquence, la variation de la force de coupe produisent donc dans le système des vibrations renouvelées et amplifiées. Donc, l'ondulation de la surface produite est amplifiée et amplifie de son côté les oscillations lors d'une nouvelle passe de l'outil. Ainsi, les vibrations augmentent peu à peu pour atteindre une amplitude telle qu'il n'est plus possible de réaliser un usinage correct à enlèvement de copeaux. H existe de nombreux procédés pour empêcher le broutage à régénération. Par exemple, on peut augmenter l'amortissement du système oscillant situé dans le flux des forces passant par la machine-outil, l'outil et la pièce de manière que les oscillations ne puissent pas atteindre une forte amplitude. On peut citer, à titre d'exemple de ce procédé, les tiges porte-forêt comportant une masse auxiliaire d'amortissement. Toutefois, il est impossible, dans de nombreux cas, d'augmenter l'amortissement, car le système oscillant est formé essentiellement de la pièce à laquelle il n'est pas possible d'apporter des modifications. Par ailleurs, on peut diminuer la vitesse d'avance à laquelle l'outil 71 30694 - 2 - 2103493 travaille. Ce procédé a. toutefois très peu d'influence sur l'apparition du broutage à régénération. On pourrait, par ailleurs, diminuer la profondeur de pénétration de l'outil à enlèvement de copeaux. Ce procédé est toutefois souvent inacceptable, car le contour de la pièce produite en est modifié. Selon une particularité essentielle du procédé de l'invention destiné à interrompre le processus de régénération du broutage, la vitesse de coupe est modifiée de manière répétitive et ainsi, la fréquence à laquelle les ondulations do surface passent sous l'outil diffère de la fréquence propre du système oscillant, de sorte que les oscillations de ce dernier ne peuvent pas être amplifiées. Si, par exemple, la vitesse de coupe, lors dû tournage d'une pièce,est abaissée de 30 # après une passe au cours de laquelle de faibles oscillations sont apparues entre l'outil et la pièce, les rainures eu marques de broutage de la surface usinée n'apparaissent sous l'outil qu'à une fréquence de 70 $ de la fréquence propre du système lors de la seconde passe. Cette différence entre la fréquence d'excitation et la fréquence propre rompt pratiquement l'effet de régénération. Le même effet se produit lorsque la vitesse de coupe est à nouveau augmentée de 30 # à la passe suivante. On peut, en principe,obtenir le mime effet pour 13usinage à l'aide d'outils rotatifs tels que forêts et fraises . Pour éviter de la manière décrite le broutage à régénération d'un usinage à enlèvement de copeaux, il faut commencer par munir la machine-outil correspondante d'une commande principale permettant d'en modifier la charge par paliers ou en continu. Deuxièmement, cette machine doit être équipée d'un appareil de commande émettant les instructions de variations correspondantes de vitesse. Troisièmement, l'appareil de commande doit disposer d'un programme donnant le mode utile de variation de vitesse, en particulier son Importance, sa fréquence et son sens. H suffit, bien entendu, d'enclencher l'appareil de commande uniquement lorsque le risque d'apparition de broutage à.régénération existe. L'enclenchement peut être effectué à la main ou par uni dispositif de réglage, dont le mécanisme de mesure détecte le broutage, c'est-à-dire" l'oscillation relative entre l'outil et la pièce. Finalement, le dispositif de réglage peut être réalisé de manière à produire une optimisation, c'est-à-dire que non seulement, il doive enclencher et déclencher le dispositif de commande, mais de plus, réagir sur le programme et le modifier de manière que l'action de ce dispositif de commande soit optimale. bad original 71 30694 - 3 - 2103493 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention rassortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé, dont la figure unique illustre sehématiquement un mode de réalisation donné à titre explicatif et nullement limitatif. 5 La machine-outil représentée est un tour comportant un banc 1, une poupée fixe 2 et un chariot longitudinal 3 supportant un coulisseau transversal. La broche est commandée de manière que sa vitesse soit réglable en fonction de la charge, par exemple par un moteur 4 à courant continu. la. pièce 6 est fixée sur la broche principale 10 de la poupée fixe, par exemple au moyen d'un contre-plateau 5. Le chariot transversal supporte l'outil 7 qui est un outil de tour à plaquette rapportée de métal dur,à l'aide duquel, par exemple, une surface transversale de la pièce doit être usinée. Afin d'empêcher le broutage à régénération, le moteur k ^5 est connecté à un appareil 8 de commande de sa vitesse, une commande 9 de programme permettant, par ailleurs, de régler l'appareil 8. Donc, la vitesse du moteur 4 et ainsi celle de la pièce 6 "ront modifiées suivant un programme. Le progranme détermine cette variation de vitesse de manière à interrompre le processus de régénération. 20 Le branchement et le débranchement de l'appareil 8 de commande peuvent être effectués à la main ou par le dispositif 9 de programmation . L'appareil 8 de commande est toutefois assujetti, de préférence, à un dispositif 10 de réglage, dont le mécanisme de mesure est foimé d'un détecteur 11 disposé sur le tour et surveillant l'apparition 25 d'oscillations. Le dispositif 10 de réglage commande l'appareil 8 de commande en fonction du résultat de la mesure, de manière qu'il modifie la vitesse de coupe dans la mesure voulue. Ce dispositif 10 de réglage peut être complémentaire du dispositif 9 de programmation ou peut, le cas échéant, remplacer complètement ce dernier. Le dispositif 10 de ré-30 glage peut donc aussi enclencher et déclencher l'appareil 8 de commande. Si l'appareil de commande est déclenché et que des vibrations réapparaissent, le dispositif 10 de réglage le réenclenche. Le dispositif 10 de réglage peut être réalisé de manière qu'il détermine avec le dispositif 11 de mesure le mode d'action le plus 35 avantageux du programme et modifie ce dernier de manière que son effet soit particulièrement avantageux. H va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif et nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes, sans sortir de son cadre. 71 30694 - k - 2103493 REVENDICATIONS 1. Procédé pour empêcher le broutage à régénération de l'usinage répété à enlèvement de copeaux de la même surface de pièce à l'aide du même outil d'une machine-outil, caractérisé en ce que la vitesse de coupe est modifiée de façon répétée lors de la répétition 5 de l'usinage. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 sur une machine-outil comportant un dispositif de programmation, caractérisé en ce que le dispositif de programmation agit sur un appareil de commande destiné à modifier la vitesse du mo- 10 teur de commande de la broche. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande peut être enclenché et déclenché. k. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il est enclenché et déclenché par un détecteur 15 de l'apparition du broutage à régénération. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que l'appareil de commande et/ou le dispositif de programmation est placé sous la commande d'un dispositif de réglage du programme de manière que l'amortissement des oscillations 20 soit optimal.