Brevet FR2276891A1 — publié le 19760130

La présente invention a pour objet un procédé pour l'usinage de précision, par enlèvement de copeaux, de la surface externe de pièces cylindriques de révolution. L'invention couvre également un dispositif pour l'exécution de ce procédé, ainsi que ses applications et plus précisément une application typique dans le domaine de l'industrie des arts graphiques. Pour l'usinage de précision de surfaces, en particulier de surfaces en laiton ou en alliages d'aluminium, sont frd- quemment utilisés des outils au diamant. Grace à un tournage de précision peuvent ainsi être obtenuesdes profondeurs d'aspérité de seulement quelques microns. Pour atteindre des profondeurs d'aspérité aussi faibles, on sait qu'il est indispensable que les paliers et broches ne présentent qu'un jeu minime, que l'entraSne- ment de la pièce se fasse sans secousses, que par sa nature et par son serrage la pièce soit rigidement maintenue et correctement équilibrée, et que l'on travaille enfin avec une faible vitesse d'avance, une faible profondeur de coupe, une vitesse de coupe élevée et un réfrigérant approprié.L'outil de tournage, lequel est le plus souvent constitué par un diamant avec pointe arrondie et/ou taillant secondaire parallèle à l'axe, dans le cas de l'usinage de métaux non ferreux, forme alors pour des vitesses de coupe élevées des copeaux "écoulants". En pareil cas disparate la plaquette de coupe. Pour l'exécution de ces usinages de précision, on trouve toujours indiqué dans les manuels que les outils doivent être constitués en carbure ou en diamant, de meilleurs états de surface pouvant être obtenus avec le diamant : profondeurs d'aspérité comprises entre 1 et 2,5 P . Lors d'un tournage avec un outil au carbure, ces profondeurs se situent entre 2,5 et 10 Les vitesses de coupe élevées qui sont nécessaires, et qui sont souvent limitées par la machine elle-m#me et/ou par le balourd da la pièce à usiner, se situent pour des outils au carbure antre 120 et 300 m/mn. L'avance doit an pareil cas être très réduite, c'est-à-dire comprise entre 5 et 100 * , tandis que la profondeur de la coupe se situe entre approximativement 20 et 150CI P .Ces indications sont valables aussi bien pour un tournage de précision que pour un alésage ou un fraisage de précision. Pour les raisons précitées de stabilité de la machine, les dimensions des pièces à usiner sont limitées. Il doit être possible d'obtenir la valeur élevée-de vitesse de coupe qui est nécessaire sans qu'il se pro duise d'entrée en vibration par suite du balourd ou d'un guidage défectueux de la pièce, ou encore par suite de contraintes imposées à des éléments de la machine. La raison pour laquelle les procédés d'usinage de précision de surfaces n'ont pu store jusqu'à présent utilisés pour des cylindres d'impression de l'industrie des arts graphiques, dans laquelle il faut compter å priori sur des dimensions de cylindres atteignant environ lOcm en diamètre ou davantage et autant en longueur, peut etre recherchée dans le fait qu'il n'a pas été possible jusqu'à présent d'équilibrer de tels cylindres avec le degré de précision voulu ni de construire le tour avec une stabilité suffisante pour qu'il puisse résister à ce genre de contraintes, ce qui a empêché finalement d'obtenir les vitesses élevées de coupe nécessaires. La présente invention se donne en conséquence pour but de concevoir un procédé qui permette d'usiner pratiquement toutes dimensions de cylindres avec la qualité d'état de surface désirée dans l'industrie des arts graphiques, ceci sans que le cylindre nécessite un équilibrage particulièrement poussé ni que des conditions spécialement sévères relativement à la stabilité doivent être remplies par la machine d'usinage. Ce but est atteint, conformément à l'invention, gracie au fait que la pièce tourne autour de son axe longitudinal tout en étant usinée par un outil de coupe de précision rotatif, que l'outil de coupe est lui-même entraîné en rotation autour de son axe, et que la pièce et l'outil sont déplacés l'un par rapport à l'autre selon la direction de l'axe longitudinal de la pièce. L'invention sera à présent expliquée plus en détail à propos d'une forme de réalisation, donnée à simple titre d'exemple illustratif, et avec référence aux dessins ci-annexés, en lesquels La figure 1 représente en élévation une machine pour l'exécution du procédé de l'invention, cette machine étant conçue avec montage horizontal de la pièce et outil de coupe rotatif d'orientation perpendiculaire à l'axe de la pièce la figure 2 représente en vue perspective la disposition respective de la pièce et de l'outil et la figure 3 représente cette même disposition relative de la pièce et de l'outil en élévation latérale. Le tour représenté à la figure 1 des dessins com prend un btti 1, un banc 2 muni de glissières 2a, et un chariot 3 sur lequel sont fixées deux poupées mobiles 5 et 6 pourvues chacune d'une broche 4 et 7 respectivement. Chaque poupée mobile 5 et 6 est d'autre part pourvue de dispositifs de réglage de sa position latérale, de sa hauteur, ainsi que de son espacement par rapport à l'autre poupée mobile. Ces dispositifs de réglage ne sont représentés que schématiquement par des volants à main 10, 11, 12 et 13. Sur le banc 2 est fixé un support 20 qui sert au montage d'un outil rotatif 21. On n'a pas représenté sur le dessin les moyens prévus pour commander l'avance du chariot 3 par rapport aux glissières du banc de tour, du fait que ces moyens sont parfaitement connus à tout spécialiste de la technique des machines outils ; de même s'est-on abstenu de représenter sur le dessin les moyens d'entra#nement utilisés pour la mise en rotation de l'une ou des deux broches 4 et 7, ces moyens d'entraSnement en rotation n'étant pas essentiels par eux-m8mes à la compréhension de l'invention.Il suffira d'indiquer que ces moyens d'entratnement doivent assurer un déplacement uniforme de la pièce Z aussi bien dans le sens de la longueur qu'en rotation, ceci de façon telle que la surface soumise à la passe d'usinage n'exécute qu'un déplacement pratiquement négligeable par comparaison avec le déplacement nécessaire pour balayer la totalité de cette surface. Les figures 2 et 3 des dessins illustrent la position de l'outil 21, constitué dans l'exemple considéré par une tête porte-lames, par rapport à la pièce Z. Ainsi que le suggère toutefois la figure 2, en variante du mode de construction de la figure 1 et par simple souci de complément d'information , il est possible de concevoir un autre type de tour, par exemple sans chariot, dans lequel la pièce ne pourrait être déplacée en direction longitudinale tandis que l'outil guidé sur les glissières serait mobile selon cette même direction. Ainsi que le montre la figure 3, la tête portelames 21 est entrarnée en rotation avec son arbre 22 par l'intermédiaire d'une transmission 23 la reliant à un moteur 24. Comme on le voit sur ce dessin, l'arbre 22 de la tête porte-lames 21 est orienté perpendiculairement au plan tangentiel contenant une génératrice de la pièce cylindrique Z passant par le point dlusi- nage, cette génératrice de la pièce Z pouvant constituer une corde quelconque du cercle de coupe de la tête porte-lames 21. Cette corde peut se confondre avec le diamètre du cercle de coupe, ou constituer une quelconque de szs cord#s, en sorte que l'usinage ne s'effectue pas, comme représenté, le long d'un arc de cercle, mais le long de deux arcs de cercle opposés. Il serait également possible en principe que l'arbre 22 de la tête porte-lames soit contenu dans un plan diamétral de la pièce Z incluant la génératrice passant par le point d'usinage, et quSl forme dans ce plan un angle quelconque avec l'axe longitudinal de cette pièce Z. Des essais ont en effet montré que la position de la tête porte-lames par rapport à la position propre de la pièce n'est pas d'une importance capitale pour la profondeur d'aspérité de surface qu'il est possible d'obtenir. La seule chose à laquelle il convient de veiller soigneusement est relative aux divers mouvements tels que le déplacement lonitudinal, le déplacement en rotation, et la vitesse de rotation de l'outil. Ces trois mouvements doivent être co#:donoes les uns par rapport aux autres de telle façon que l'avance qui en résulte ainsi que la vitesse de coupe corres pondeitauxvaleurs indiquées ci-dessus. On s'est contenté dans la description qui précède d'indiquer quelques-unes des possibilités de mise en oeuvre du procédé selon l'invention sur la base de quelques exemples. Il est évident que l'on pourrait tout aussi bien recourir à tous autres modes d'entratnement actuellement connus, ainsi qu'à d'autres types de machines et de dispositifs de mise en mouvement permettant d'obtenir un déplacement relatif entre outil et pièce. Comme outil de coupe pour la tête porte-lames peut être employé un diamant, ou encore un composé de bore et d'azote tel par exemple que celui connu sous la désignation commerciale "Borazon" ; pourraient être pareillement employés des outils au carbure ou des outils frittés, ainsi que tous autres matériaux appropriés restant encore à découvrir, REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'usinage de précision, par enlèvement de copeaux, de la surface externe de pièces cylindriques de révolution, caractérisé par le fait que la pièce tourne autour de son axe longitudinal tout en étant usinée par un outil de coupe de précision rotatif, que l'outil de coupe est lui-même entratné en rotation autour de son axe, et que la pièce et l'outil sont déplacés l'un par rapport à l'autre selon la direction de l'axe longitudinal de la pièce. 2. Dispositif pour la mise à exécution du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce est maintenue entre deux supports placés selon l'axe longitudinal de cette pièce, et que l'axe de rotation de l'outil de coupe de précision est soit contenu dans un plan traversé par l'axe défini par les axes de rotation des supports, soit orienté parallèlement à un plan contenant cet axe. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est appliqué à l'usinage de précision de la surface externe de cylindres d'impression utilisés dans l'industrie des arts graphiques. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce est mise en rotation autour de son axe longitudinal, tandis que l'outil de coupe de précision se déplace selon la direction de cet axe longitudinal. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce est mise d'une part en rotation et d'autre part est simultanément déplacée selon la direction de son axe longitudinal, tandis que l'outil de coupe conserve une position invariable par rapport au poste de travail. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'outil de coupe de précision est constitué par une fraise. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'outil de précision est constitué par une tête porte-lames. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la tête porte-lames porte plusieurs éléments de coupe fonctionnant avec des modes de coupe différents. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la tête porte-lames porte au moins un outil de coupe de dégrossissage et au moins un outil de coupe de finition. 10. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'axe de l'outil est contenu dans un plan perpendiculairement à'axe défini par les supports de la pièce. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'usinage s'effectue sur un arc de cercle de la périphérie de la tête porte-lames et que la génératrice de la pièce cylindrique qui définit le plan tangentiel forme une corde de cet arc de cercle. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que la hauteur de crête de l'arc de cercle sous-tendu par la corde est approximativement égale à la largeur des éléments de coupe.