Brevet FR2222163A1 — publié le 19741018

L'invention, #e à hegfrieR SCH}ED, concerne un procédé pour uriner dans despièoesdesrainures étroites limitées à leurs extrémités par des trous forés, suivant lequel, après usinage des trous dans la pièce, l'outil et la pièce effectuent, pour l'exécution d'une passe d'usinage, des mouvements relatifs pour approcher l'outil de la surface à usiner, pour déplacer l'outil suivant la direction longitudinale de la rainure en vue de réaliser l'usinage par enlèvement de copeaux et finalement pour relever l'outil de la surface usinée qui constitue le fond de la rainure. Les méthodes usuelles pour l'usinage de rainures étroites prennent beaucoup de temps et, dans de nombreux cas, avec des largeurs de rainures égales ou inférieures à 3 mm, la précision prescrite ne peut pas être obtenue. Dans ces méthodes d'usinage de rainures, on utilise habituellement des fraises à queue ou des fraises disques, ce dernier outil ne permettant pas d'obtenir un fond de rainure plan dans la région des extrémités de la rainure, à moins qu'il ne soit possible en utilisant la fraise disque de prolonger la rainure afin d'obtenir par ce moyen un fond de rainure plan sur une longueur déterminée. Le but de l'invention est de mettre au point un procédé à l'aide duquel il soit possible d'usiner rationnellement des rainures, en particulier des rainures étroites avec un degré de précision aussi élevé que possible et avec un fond de rainure conservant une forme plane jusqu'à l'extrémité de la rainure. Ce problème est résolu suivant l'invention par le fait qu'à chaque passe d'usinage se répétant, on enlève simultanément de la surface à usiner un grand nombre de copeaux indépendants, espacés les uns des autres, et que le mouvement de coupe nécessaire à l'enlèvement des copeaux est effectué sur une longueur qui est supérieure à l'espacement maximal des copeaux individuels d'une quantité au moins égale à la profondeur de passe et qu'après avoir dégagé l'outil de la surface à usiner, on ramène l'outil et la pièce dans la position relative en laquelle ils se trouvaient avant le début de la passe. Du fait que, par ce procédé, l'enlèvement des copeaux se fait simultanément sur toute la longueur de la rainure, l'outil n'a plus à effectuer, après chaque mouvement d'approche, qu'une petite course de coupe pour l'enlèvement de matière proprement dit. L'invention permet ainsi d'usiner des rainures dans une pièce en une fraction seulement du temps qui était nécessaire jusqu'à présent avec les méthodes classiques d'usinage. Dans l'application du procédé suivant l'invention, il est avantageux qu'au début de chaque passe, les mouvements de plongée et d'avance se superposent. Le mouvement d'approche ou plongée et le mouvement d'avance qui produit le copeau peuvent être effectués séparément, c'est-à-dire l'un par l'outil et l'autre par la pièce, mais on aura quand même avantage à les faire effectuer l'un et l'autre par l'outil. Le mouvement de coupe ou avance de l'outil peut par exemple être effectué en ligne droite pour usiner des rainures rectilignes. Il est cependant tout aussi bien possible de faire effectuer le mouvement de coupe de l'outil suivant un arc de cercle.Cette. dernière éventualité ouvre une autre possibilité d'application intéressante du procédé, à savoir pour l'usinage des rainures en arc de cercle prévues sur les tranches terminales du piston tournant des moteurs à piston rotatif afin d'y loger des baguettes ou segments d'étanchéité, rainures dont on sait qu'elles doivent être usinées dans d'étroites limites de tolérance. Jusqu'ici on a usiné sur les pistons rotatifs ces rainures pour baguettes d'étanchéité en arc de cercle en disposant, répartis sur un cercle, plusieurs de ces pistons.Sur un porte-outil tournant sur un axe concentrique à ce cercle, on montait un outil de tour ou un nombre de tels outils correspondant au nombre de pistons à usiner, à une distance radiale de l'axe du porte-outil telle que, dans la rotation du porte-outils, ce ou ces outils décrivent le cercle suivant lequeldewient être usinéesles rainures dans les pistons. Pour tourner les rainures, on déplaçait d'abord le porte-outils en direction axiale si bien que les outils pouvaient engager leur arête de coupe dans des perçages prévus aux extrémités des rainures. Ensuite, on faisait tourner le porte-outils d'un angle déterminé à l'avance, en sorte qu'un copeau se trouvait enlevé le long de l'arc de cercle correspondant.Quand les arêtes de coupe des outils avaient atteint l'autre perçage, on déplaçait le porte-outils axialement dans le sens opposé pour dégager du perçage les outils. Ensuite, on dépla çait le porte-outil d'un angle de rotation tel que, dans un nouveau mouvement d'approche, les arêtes de coupe des outils s'engagent dans le perçage correspondant du piston rota#tif suivant, après quoi le meme cycle de mouvements se répétait à nouveau. Ce procédé était extrêmement long et entralanait une dépense de temps environ quinze fois plus grande que celle requise pour toutes les autres opérations d'usinage à effectuer sur le piston rotatif. Cette grosse dépense de temps peut se réduire à une petite fraction par l'application du procédé suivant l'invention, l'usinage des pistons rotatifs étant constamment effectué par le même outil jusqu'à achèvement de toutes les rainures à usiner. Mis à part le fait que l'amplitude de chaque course d'avance n'est plus en ce cas qu'une fraction de la course d'avance dans la méthode de fabrication connue, il ne se présente également plus de temps morts pour le transport des outils d'un piston rotatif à l'autre. En outre, cela supprime la nécessité d'une approche des arêtes de coupe comme il fallait toujours la pratiquer avec l'utilisation d'outils de tour, du fait qu'il s1 avérait difficile de régler les arêtes de coupe dans un même plan. Te procédé suivant l'invention peut avantageusement être mis en oeuvre avec un dispositif présentant au moins un outil qui présente, paur 11 usinage par enlèvement de copeaux de la surface correspondante de la pièce, un grand nombre de dents coupantes espacées les unes à la suite des autres et dont les arêtes de coupe se trouvent dans un plan commun. On donnera pour cela avantageusement à l'outil la configuration d'une lame de scie éventuellement à dents décalées. Dans le cas où l'on doit exécuter à l'aide de l'outil des rainures ayant une forme en arc de cercle, il est avantageux que, pour effectuer des mouvements de coupe par enlèvement des copeaux suivant un arc de cercle, 11 outil ait une forme incurvée qui corresponde à celle de cet arc de cercle. Une construction avantageuse d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention afin d'usiner les rainures en arc de cercle prévues sur les tranches terminales des pistons rotatifs et destinées à recevoir chacune une baguette d'étanchéité est caractérisée suivant l'invention par le fait que les outils incurvés suivant la forme de l'arc de cercle sont disposés de façon connue en soi sur un porte-outil commun pouvant être entraidé mécaniquement qui, de son coté, peut à la fois autre déplacé en direction axiale et tourner d'angles déterminés à l'avance, en alternant le sens de ces déplacements, pour effectuer les passes d'usinage. On comprendra mieux l'invention à partir de la description détaillée ci-après de deux de ses modes de réalisation, donnés ici uniquement à titre d'exemples illustratifs et sans aucun caractère limitatif, qui en sera faite à l'aide des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupelongitudinale d'une pièce sur laquelle une rainure rectiligne est partiellement usinée, avec l'outil qui usine cette rainure suivant le procédé de l'invention, afin d'illustrer le déroulement de l'opération la figure 2 est une vue agrandie du détail repéré sur la figure 1par un cercle en trait mixte, sur laquelle l'outil est représenté au#cours de son mouvement d'avance la figure 3 est une vue en perspective d'une installation pour l'usinage simultané de rainures sur plusieurs pistons rotatifs dont chacun doit être muni de plusieurs rainures de guidage en forme d'arcs de cercle et la figure 4 représente schématiquement en plan le dispositif suivant la figure 3 pour illustrer le mécanisme d'entrat- nement du porte-outils. La pièce indiquée sur la figure 1 par le repère numérique 10 doit être munie d'une rainure rectiligne 12 dont la profondeur définitive est représentée par la ligne en trait mixte 14. Cette rainure longitudinale est limitée à chacune de ses extrémités par un trou borgne, respectivement 16 et 18. Ces deux trous, ou d'autres ouvertures, par exemple en forme de fentes, sont usinés préalablement à l'usinage de la rainure longitudinale 12. Pour usiner la rai, nure, on utilise un outil en forme de bande désigné dans son ensemble par le repère numérique 20 et portant sur l'un de ses grands côtés un grand nombre de dents coupantes 22 disposées les unes à la suite des autres à des intervalles égaux et dont les arêtes de coupe 24 se trouvent dans un même plan. Cet outil présente donc le caractère d'une lame de scie.Ces dents peuvent éventuellement être décalées pour donner une voie à la scie et réduire au minimum le contact latéral de la lame de scie avec les parois de la rainure. Comme le montre la figure 1, la longueur de la lame de scie est, à titre d'exemple, plus longue que la rainure à usiner d'au moins un pas de dent et on peut voir sur la figure la trajectoire du mouvement de l'outil 20, représentée sous forme d'une ligne ovale dessinée en trait mixte sur l'outil, mouvement que l'outil doit effectuer à chaque passe d'usinage. Au début de chaque passe, l'outil effectue deux mouvements qui se superposent, à savoir un mouvement vers la pièce et un mouvement parallèle à sa surface, si bien que, comme il est indiqué à l'extrémité droite de la figure 1, et en particulier également sur la figure 2, l'outil se déplace d'un mouvement oblique vers la pièce et que ses dents plongent dans la matière, les arêtes de coupe 24 de chacune des dents 22 pénétrant dans la surface de la pièce pour former un copeau 26.Après chaque passe, soit l'outil, soit la pièce est approché d'une quantité déterminée à l'avance correspondant à la profondeur de passe a, si bien qu'au cours du mouvement d'avance qui fait suite, chacune des dents enlève un copeau sur la pièce. Le mouvement d'avance nécessaire à l'enlèvement d'un copeau doit s'effectuer ici sur une longueur au moins égale à la mesure d'un pas de dent b augmentée de la valeur a de la profondeur de passe. Comme on choisira avantageusement un espacement uniforme des dents entre elles, la course d'avance de l'outil dépend, si l'on fait abstraction de la profondeur de passe, de la valeur du pas de dent, c'est-à-dire qu'elle est d'autant plus courte que le nombre de dents est plus grand. D'après le procédé suivant l'invention, l'outil doit effectuer dans tous les cas des courses d'avance extrêmement courtes, après quoi il se dégage à nouveau de la surface de la pièce qui constitue le fond de rainure 28 et, après renouvellement de l'approche de l'outil ou de la pièce, il effectue à nouveau le mouvement de coupe décrit cidessus pour enlever à nouveau un copeau. De cette manière, on peut tailler des rainures dans des pièces en un temps très court et avec une précision optimum, le temps demandé par l'opération ne dépendant plus, pour une part importante, de la longueur de la rainure. La figure 3 représente un dispositif pour l'usinage, sur les tranches terminales du piston de moteurs à piston rotatif, de rainures en arc de cercle destinées à recevoir des baguettes ou segments d'étanchéité. Ce dispositif comporte, par exemple, une table 30 portant un certain nombre de dispositifs porte-pièces 32 qui sont disposés comme on peut le voir sur la figure 4, sur une circonférence et espacés les uns des autres d'angles égaux. Sur chacun de ces dispositifs porte-pièces, on peut fixer un piston rotatif 34 d'une façon qu'on n'a pas représentée plus précisément. On peut nettement voir sur la figure 3 que, sur les tranches terminales de ces pistons rotatifs on doit usiner un certain nombre de rainures 36 destinées à servir de logements à des baguettes d'étanchéité et qui ont la forme d'arcs de cercle parallèles aux surfaces latérales concaves 38 des pistons. Pour l'usinage de ces rainures, il est associé à ces différents dispositifs porte-pièces un porteoutil commun 40 qui a, par exemple, la forme d'un disque et qui, pour chaque dispositif porte-pièces, porte, à sapériphérie par exemple, un outil 42 pour l'usinage des différentes rainures dans les pistons rotatifs. L'axe du porte-outils 40 passe par le centre du cercle sur lequel sont disposés les dispositifs porte-pièces 32. Le diamètre du porte-outils 40 est choisi de telle sorte que les outils 42 se trouvent sur un cercle sur lequel se situent également les rainures 36 à usiner sur les pistons rotatifs. D'après cela, pour effectuer les mouvements de coupe, il faut que les outils soient incurvés suivant la forme de cet arc de cercle. Pour faire plonger les outils dans les parties correspondantes de la surface des pistons rotatifs et pour effectuer le mouvement d'avance ainsi que pour dégager les outils et les ramener à leur position de départ afin d'effectuer la passe d'usinage suivante, le porte-outils 40 est monté sur un support fixe 44 dans lequel il peut à la fois coulisser axialement et tourner d'angles déterminés à l'avance pour l'enlèvement des copeaux et pour le retour des outils à leur position de départ. Le support est à son tour monté sur un chariot 48 qui peut coulisser verticalement sur un montant fixe 46. Au moyen de ce chariot, après achèvement de chaque passe d'usinage, le porteoutils peut être abaissé, c'est-à-dire approché des pièces, de quantités chaque fois égales pour obtenir par là la profondeur de passe nécessaire. Au moyen de ce dispositif, on peut, dans un temps très court, usiner sur chacun des pistons rotatifs une rainure de guidage, après quoi les dispositifs porte-pièces tournent automatiquement sur leur axe de rotation d'un angle approprié. De cette façon, on exécute progressivement toutes les rainures d'un piston rotatif. La figure 4 illustre d'une façon schématique une possibilité de commande du porte-outils 40. D'après cette figure, il est prévu un arbre d'entralnement 50 disposé perpendiculairement à l'axe dudit porte-outils, ctest-à-dire horizontalement, et portant deux cames 52 et 54. La came 52 sert ici à effectuer le déplacement axial du porte-outils tandis que la came 54 sert à la réalisation du mouvement de rotation du porte-outil ; à cet effet, cette came 54 coopère avec un galet 58 qui est porté par l'axe 56 du porteoutils monté dans le support 44. Au moyen de systèmes élastiques non représentés, le galet 58 est maintenu constamment en contact avec la came 54. Bien entendu, on peut également prévoir à la place d'un tel entrainement mécanique un entrainement hydraulique ou électro-mécanique. REVENDICATIONS 1. Procédé pour usiner dans des pièces des rainures étroites limitées à leurs extrémités par des trous forés suivant lequel, après usinage des trous dans la pièce, l'outil et la pièce effectuent, pour l'exécution d'une passe d'usinage, des mouvements relatifs pour approcher l'outil de la surface à usiner, pour déplacer l'outil suivant la direction longitudinale de la rainure en vue de réaliser l'usinage par enlèvement de copeaux et finalement pour relever l'outil de la surface usinée qui constitue le fond de la rainure, lequel procédé est caractérisé par le fait qu'à chaque passe d'usinage se répétant, on enlève simultanément de la surface à usiner (28) un grand nombre de copeaux indépendants (26), espacés les uns des autres, et que le mouvement de coupe nécessaire à lten- lèvement des copeaux est effectué sur une longueur qui est supérieure à l'espacement maximal des copeaux individuels d'une quantité au moins égale à la profondeur de passe et qu'après avoir dégagé l'outil (20) de la surface à usiner (28), on ramène l'outil (20) et la pièce (10) dans la position relative en laquelle ils se trouvaient avant le début de la passe. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le mouvement de coupe au moins est effectué par l'outil (20). 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le mouvement de coupe ou avance de l'outil (20) s'effectue en ligne droite. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le mouvement de coupe de l'outil t2IL effectue suivant un arc de cercle. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4 pour l'usinage des rainures en arc de cercle prévues sur les tranches terminales du piston tournant des moteurs à piston rotatif et destinées à recevoir chacune une baguette ou segment d'étanchéité, dans lequel, après achèvement d'une rainure, les pistons rotatifs répartis sur le cercle tournent sur leur axe, d'un angle déterminé pour l'usinage d'une autre rainure et dans lequel un outil individuel sert au rainurage de chacun des pistons rotatifs, lesdits outils pouvant se déplacer sur un cercle commun pour effectuer leur mouvement de coupe, lequel procédé est caractérisé par le fait que l'usinage de chacun des pistons rotatifs (34) est constamment effectué par le même outil (42) jusqu a achèvement de toutes les rainures (36). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par la présence d'au moins un outil (20) qui présente, pour l'usinage par enlèvement de copeaux de la surface correspondante (28) de la pièce, un grand nombre de dents coupantes (?2) disposées à une certaine distance les unes à la suite des autres et dont les arêtes de coupe (24) se trouvent dans un plan commun. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que l'outil (20) a la configuration d'une lame de scie éventuellement à dents décalées pour donner une voie à la scie 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que, pour effectuer des mouvements de coupe par enlèvement de copeaux suivant un arc de cercle, l'outil (42) a une forme incurvée qui correspond à celle de cet arc de cercle. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que les outils (42) incurvés suivant la forme de l'arc de cercle sont disposés de façon connue en soi sur un porte-outil commun (40) pouvant être entraîné mécaniquement qui, de son coté, peut à la fois être déplacé en direction axiale et tourner d'angles déterminés à l'avance, en alternant le sens de ces déplacements, pour effectuer les passes d'usinage.