Brevet FR2261097A1 — publié le 19750912

L'invention due à Petr Nikolaevich ORLOV, Jury Ivanovich NESTEROV, Vasily Yakovlevich KUDASHOV, Alexandr Vasilievich ZIMNYAKOV, Irina Nikolaevna ERMAKOVA, Igor Vasilievich BOGOMOLOV, Efim Matveevich NIRMAN, Vladimir Dmitrievich SOKOLOV, concerne la technologie de la construction des machines et des appareils et l'usinage par un abrasif libre des surfaces de précision des pièces jouant un rale important dans lesdits appareils et les machines. Plus précisément, l'invention concerne la cinématique des mécanismes opératoires des organes actifs des machinesoutils à roder. Les machines-outils connues sont caractérisées par une cinématique complexe et variée du mouvement opératoire. Un mouvement opératoire complexe contribue à l'élévation de la qualité et du rendement du rodage car il crée les conditions favorables pour le travail des grains abrasifs. Dans les machines-outils à roder planes appliquées actuellement, le mouvement opératoire se forme en règle générale par la combinaison de deux ou trois mouvements de rotation de la pièce à usiner et des rodoirs ou encore par la combinaison des mouvements de rotation avec le mouvement rectiligne alternatif. On connaît les machines-outils dotées d'une commande à excentrique des cassettes, telles par exemple les machines-outils de la Compagnie Hofmann (USA) type PR3, les-machines-outils de la Compagnie Kapke Daliense (Angleterre) et les autres réalisées selon les brevets d'invention EUA n, 2709876, cl. 51-118, ne 2944375, cl. 51-117. Dans ces machines-outils, les pièces à usiner sont posées dans des logements de la cage montée excentriquement par rapport à l'axe de l'arbre central. On connatt une machine-outil à roder plane du type Lapmaster (brevet d'invention RFA n0 1.114.107, délivré le 29 mars 1962). Dans cette machine-outil, les pièces à usiner sont posées dans une cage sur une embase à l'intérieur d'un anneau de rodage qu'on fait tourner autour de son axe par l'intermédiaire d'un engrenage à roue centrale. Les machines-outils à roder équipées de deux rodoirs actifs sont les plus connues. Sur le rodoir inférieur, il est possible de roder l'un des plans de la pièce à roder et entre deux rodoirs à disques il est possible de roder les côtes parallèles de la pièce. Les machines-outils, équipées de rodoirs actifs immobiles, assurent une plus haute précision en comparaison avec les machines-outils équipées de rodoirs mobiles. Cependant, elles sont caractérisées par un rendement inférieur. Au cours du fonctionnement. les rodoirs des machines-outils à roder s'usent et,en conséquence, les surfaces actives du rodoir s'écartent de leur forme initiale, ce qui conduit à une diminution de la précision de l'usinage des pièces. En conformité avec ce qui vient d'être dit, le but de la présente invention consiste à supprimer les inconvénients susmentionnés, des machines-outils connues à roder On se propose de modifier la chaine cinématique d'entratne- ment de la machine-outil à roder de manière qu'il soit possible de régler par la cinématique le rodoir actif au fur et à mesure de son usure- et d'augmenter ainsi sa longévité et son rendement. Le problème posé est résolu par le fait que, dans une machine-outil à roder comportant un rodoir, des cages dans lesquelles sont logées les pièces à usiner, un dispositif d'entraine- ment de l'arbre central mettant en rotation la roue dentée centrale, reliée cinématiquement aux cages, conformément à la pré- sente invention, on a prévu un engrenage cinématique de la roue dentée centrale et des cages susmentionnées, indépendamment de leur disposition réciproque, et un mécanisme réglable qui met les cages en un mouvement supplémentaire cyclique, dont la vitesse et l'amplitude sont réglables et qui ne dépend pas du mouvement principal, transmis par la roue dentée centrale, ledit mouvement supplémentaire étant maintenu constamment parallèle à lui-même, en conséquence de quoi le rodoir et la pièce à usiner ou les cages réalisent un mouvement au moins double, complexe planétaire relatif, lors duquel s'accroissent relativement la fréquence et la régularité de la répartition du réseau imaginé formé à la suite de l'intersection des surfaces à usiner de la pièce par les points du rodoir. Une telle solution constructive. exposée en traits généraux, permet d'élever l'efficacité et la régularité du contact actif de la surface de rodage de l'outil opératoire (rodoir) à la surface à usiner de la pièce, le mouvement complexe cyclique donnant la possibilité de régler une nouvelle répartition de la charge de friction sur les secteurs de la surface du rodoir. Conformément à l'un des modes de réalisation de l'invention, dans la machine-outil à roder d'un type à excentrique. ladite roue centrale est rigidement emmanchée sur 11 arbre à excentrique tandis que les cages sont réalisées sous forme des roues planétaires, pourvues de dentures extérieures engrenant avec ladite roue dentée centrale, un pignon étant monté fou sur l'arbre à excentrique et relié rigidement à une plaque coaxiale à lui, dans les logements de laquelle sont posées folles lesdites cages, et on a prévu un entratnement complémentaire pour mettre en rotation les pignons et les plaques susmentionnés autour de leur axe central. En ce cas, grace à la rotation des cages portant les pièces à usiner par rapport à la plaque, lesdites pièces entrent en contact périodiquement aux zones centrale et périphérique des rodoirs, ce qui supprime, d'une part, la conicité et la cunéiformité des pièces à usiner et, d'autre part, rend possible le réglage des rodoirs cinématiquement par la matière des pièces à usiner elles-mêmes au cours du fonctionnement de la machineoutil. Ainsi, il est possible d'obtenir la régularité de l'usure des rodoirs suivant tout le plan actif. En ce qui concerne l'ajustage par la cinématique. la conception proposée de la machine-outil donne la possibilité de régler les régimes de vitesses, tant de l'entrainement principal que de l'entraSnement complémentaire de la rotation. L'invention prévoit en plus la réalisation de la channe d'entraînement pour mettre en rotation l'arbre à excentrique et la roue centrale susmentionnée autour de leur propre axe. La chaine d1entrainement complémentaire susmentionnée transmet aux cages un mouvement de rotation supplémentaire, en supplément des mouvements complexes planétaires des cages portant les pièces à usiner, qui sont en prise avec la roue centrale, d'où une répartition encore plus régulière des efforts sur le rodoir et de larges possibilités pour son ajustage cinématique. Conformément à un autre mode de réalisation de la présente invention, la machine-outil, destinée à réaliser l'usinage monolatérale, comportant les galets d'appui pour les cages ou des anneaux de rodage dotés d'une couronne dentée extérieure, est caractérisée par le fait qu'elle est pourvue de deux pignons inter médiaires calés sur des axes reliés par deux tirants mobiles à l'axe central du rodoir, à l'axe de la roue dentée centrale et aux tirants formant le mécanisme en parallélogramme pour le ré glage de l'écartement mutuel des pignons se trouvant en prise avec la couronne dentée centrale de l'anneaux de la cage, un organe d'entraSnement étant prévu pour actionner les tirants en vue d'écarter soit de rapprocher les pignons. Grâce à la modification de la position angulaire des pignons intermédiaires par rapport à l'axe de symétrie du rodoir et de l'anneau de rodage, la conception susmentionnée permet de déplacer l'anneau de rodage pour réaliser l'ajustage cinématique du rodoir fonctionnant immédiatement au cours de la finition des pièces. Dans l'une des modifications du second mode de réalisation de l'invention. on prévoit qu'il est avantageux que les galets d'appui soient constamment poussés par des ressorts le long de l'axe commun de symétrie et de l'anneau de rodage. De ce fait, il est possible de garantir un engrenage fiable de l'anneau de rodage, des pignons intermédiaires et de la roue centrale au cours de tous déplacements nécessaires des éléments de la channe cinématique de la machine-outil pour des raisons d'ajustage, ce qu'on a déjà mentionné plus haut. Dans ce qui suit, les particularités et les avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif avec les références aux dessins annexés sur lesquels - la fig. 1 schématise la machine-outil d'un type à excentrique a' roder en coupe transversale, conformément à l'invention, avec sa chaine cinématique, - la fig. 2 représente la section suivant la ligne II-II sur la fig. i Sur la figure 2 sont représentées les cages, réalisées sous forme de roues planétaires, dont la denture extérieure est en prise avec la roue centrale calée sur l'exc-entrique. La fig. 3 schématise la machine-outil à excentrique en coupe transversale, conformément à la présente invention, qui est pourvue d'une channe d'entrainement pour mettre en rotation l'arbre à excentrique et la roue centrale autour de l'axe de l'arbre excentrique - la fig. 4 schématise la machine-outil en coupe transversale avec les anneaux de rodage, conformément à la présente invention, et avec sa chaîne cinématique - la fig. 5 schématise la machine-outil en plan avec les anneaux de rodage, conformément à la présente invention, et avec deux pignons intermédiaires qui sont en prise avec la roue dentée centrale et avec la couronne dentée de l'anneau de rodage. S'agissant d'une machine-outil à roder pour l'usinage bilatéral des pièces, les cassettes-cages 3 portant les pièces à usiner 4 sont disposées entre les rodoirs supérieur et inférieur 1 et 2 (fig. 1 et 2). Les cages 3 sont posées librement dans les logements du disque plan porteur 5. Le disque plan porteur 5 est mis en mouvement à partir de l'arbre central 6 et monté fou sur son arbre à excentrique 7. Concernant l'entraînement de l'arbre central 6, celui-ci est mis en mouvement à partir du moteur électrique reversible 8 et constitué par un train de pignons interchangeables 9. Sur le même arbre à excentrique 7 est montée folle la roue dentée 10 qui fait fonction de satellite du train épicycloTdal dans lequel l'arbre à excentrique 7 sert de portesatellites.Le satellite de la roue dentée 10 est en prise avec la roue dentée 11 qui a un entraînement autonome à partir du moteur électrique 12 ; ledit entraînement comprenant un train de pignons interchangeables 13. Sur le satellite de la roue dentée 10 est fixée rigidement la roue dentée centrale 14 qui est en prise avec les couronnes dentées extérieures des cages 3. Les rodoirs 1 et 2 peuvent soit être immobiles soit tourner. La machine-outil fonctionne de la manière suivante Après avoir posé les pièces à usiner 4 dans les logements de la cage 3, le rodoir supérieur 1 est placé librement conformé ment aux surfaces des pièces à usiner 4. Les moteurs électriques 8 et 12 qui entraînent en rotation l'arbre central 6 et la roue dentée 11 sont mis en marche. En conséquence le disque plan porteur 5 est mis en mouvement. Ledit disque 5 est monté fou sur l'arbre à excentrique 7 et peut pivoter par rapport à celui ci tandis que la roue dentée centrale 14, rigidement montée au dessus du satellite, est mise en mouvement par la roue dentée 10. Ainsi, les cages 3 portant les pièces à usiner 4 reçoivent simultanément le mouvement à partir du disque plan 5 et à partir de la roue dentée centrale 14 et réalisent le mouvement complexe dans les plans parallèles.Grâce à la rotation des cages 3 por tant les pièces à usiner 4 par rapport au disque plan portant 51 les pièces 6 se trouvent périodiquement en contact, tantôt avec la partie centrale, tantt avec les parties périphériques des rodoirs 1 et 2. C'est un avantage important de la machine outil proposée, en comparaison avec les machines-outils connues du type d excentrique, dans lesquelles les pièces prennent la position déterminée par rapport au disque (au plan) et ne peuvent pas tourner dans les rainures (si elles ne sont pas rondes) autour de son axe vertical. En conséquence, les pièces à usiner acquièrent la conicité et la cunéiformité. Cet inconvénient est supprimé dans la machine-outil proposée.La variation des vitesses de rotation de l'arbre central 6 et de la roue dentée 11 à l'aide des éléments d'ajustage, des blocs 9 et 13, permet de modifier les vitesses et les trajectoires du mouvement des pièces à usiner 4 dans de larges limites et de réaliser le réglage cinématique des rodoirs de la manière qu'on a décrite traits généraux cidessous. Dans les machines-outils équipées de rodoirs fixes, la correction des erreurs de la forme de leur surface active. résultant de l'usure pendant le rodage, se fait à l'aide de leur réglage forcé. Conformément à la présente invention, faisant varier le rapport des vitesses angulaires de rotation de l'arbre à excentrique 7 et de la roue dentée 10 montée folle sur lui (ou de la roue dentée 11), on réalise le réglage progressif de la répartition du travail mécanique dé l'usinage du matériau suivant la surface active des rodoirs 1 et 2. Au préalable, on effectue la mesure du profil radial de la surface active des rodoirs 1 et 2. Le#rap- port susmentionné des vitesses angulaires est choisi par l'ajustage des blocs 9 et 13 de manière que la forme du profil de l'usure de la surface active du rodoir, qui résultera du régime cinématiqùe nouvellement choisi, soit la reflexion de miroir du profil mesuré de l'usure de la surface des rodoirs 1 et 2. Par la superposition de l'usure précédente et de l'usure nouvellement enregistrée. qui sont présentées sous forme de réflexion de mi roir. on assure la correction requise de la planéité des surfaces actives des rodoirs, sans interrompre le fonctionnement productif de la machine-outil, par la rectification indépendante des rodoirs à l'aide des pièces à usiner. La fig. 3 représente une variante de la présente invention identique à celle représentée sur les fig. 1 et 2, les désignations des pièces principales de la machine-outil étant presque les-mêmes. Dans cette nouvelle variante, on a ajouté la channe pour mettre en rotation l'arbre excentrique 7 et la roue dentée centrale 14 autour de leur propre axe, cette chaîne contenant un train des pignons 15 mis en mouvement par le moteur 8. De la sorte, le mouvement planétaire réciproque des pièces 4 et des rodoirs 1 et 2 est encore plus compliqué et on obtient des possibilités supplémentaires pour réaliser l'ajustage cinématique calculé. La conception de la machine-outil est la suivante. Sur le rodoir 16 (fig. 4, 5) sont disposés les anneaux de rodage 17. La plaque-cage 18 avec les pièces à usiner 19 se trouve à l'intérieur de chaque anneau de rodage 17. La couronne extérieure de l'anneau de rod#age 17 est en prise avec deux pignons intermédiaires 20, dont les axes sont reliés à l'axe de la roue dentée centrale 22 s'engrenant avec les pignons intermédiaires 20 à l'aide de deux tirants mobiles 21. D'une part, l'anneau de rodage 17 est en prise avec les pignons intermédiaires 20 dont les axes sont reliés par les tirants 21 à l'axe de la roue dentée centrale 22 s'engrenant avec les pignons intermédiaires 20 et, d'autre part, il s'appuie sur les cadres d'appui mobiles 23. L'articulation mobile 24 relie les axes des pignons intermédiaires à l'aide des tirants 25 au tirant 26 du dispositif de consigne 27 réalisé sous forme d'un vérin pneumatique. La machine-outil fonctionne de la manière suivante. Les pièces à usiner sont collées à la plaque-cage 18 avant l'usinage. La plaque-cage 18 portant les pièces à usiner 19 est montée à l'intérieur de l'anneau de rodage 17 sur la surface active du rodoir 16. Au cas où le poids de la plaque-cage 8 est insuffisant pour la charge, il est possible de poser une charge 28 sur la plaque-cage 18. Le montage de la plaque-cage i8 portant les -pièces à usiner 19 étant terminé, on enclenche l'en trarnement du rodoir 16 et de la roue dentée centrale 22. qui sont mises en rotation à une vitesse presc-rite par des organes drentrainement reversibles (ne sont pas représentés). Pendant le fonctionnement, la vitesse et le sens de rotation de la roue dentée centrale 22 peuvent être modifiés.En plus, en amenant un courant d'air comprimé à la chambre du dispositif de consigne, on réalise le déplacement radial de l'anneau de rodage 17 par rapport au rodoir 16 à la suite de la modification de la position angulaire des pignons intermédiaires 20 par rapport à l'axe de symétrie du rodoir 16 et de l'anneau 17 (en écartant ou en rappro chant les pignons 20). Il est alors possible de réaliser ltajusta- ge cinématique de la surface active du rodoir 16 au cours-du rodage. Les galets d'appui 23 placés suivant l'arc 29 sont poussés constamment par le ressort 30 et assurent ainsi le serrage de l'anneau de rodage 17 contre les pignons intermédiaires 20 le long de l'axe commun de symétrie de l'anneau de rodage 17 et du rodoir 16. Grâce à la liaison cinématique rigide entre l'anneau de rodage 17 et l'entrainement de la roue dentée centrale 22,réalisée à l'aide des pignons intermédiaires mobiles 20s il est possible de réaliser au cours du rodage la répartition progressive et ré glable du travail mécanique de l'usure du matériau du rodoir 16 suivant sa surface active en corrigeant ainsi les erreurs de son profil résultant de l'usure au cours du rodage, en modifiant le rapport des vitesses angulaires de rotation de la roue dentée centrale 22, du rodoir 16 et de l'angle a entre les tirants 25. Si par exemple on utilise le rodoir 16 sous forme de disque" sa partie la plus usée se trouve au voisinage de sa périphérie. Alors le rapport des vitesses angulaires de rotation de la roue dentée centrale 22, du rodoir 16 et la valeur de l'angle a sont choisies de manière que les secteurs de la surface active du rodoir au voisinage de son centre soient en contact de friction avetc la surface à usiner des pièces pendant la durée plus grande que les secteurs périphériques du rodoir. Les régimes de vites ses de la machine-outil sont déterminés en partant de la mesure de l'usure du rodoir 16. cela par des calculs fondés sur la compensation de l'usure par une nouvelle répartition des efforts de travail. Ainsi, les machines-outils à roder, conformément à l'invèn- tion, peuvent roder les surfaces à usiner jusqu'à la qualité requise, le travail étant réalisé d'une manière continue sans arrêt de la machine-outil pour les mesures et sans ajustage des rodoirs pendant la marche à vide de la machine-outil, comme l'on opère jusqu'à présent. La conception de l'organe de mesure destiné à obtenir les données sur le profil de la surface usée du rodoir immédiatement au cours du fonctionnement de la machine-outil est décrite dans notre demande présentée parallèlement. Il est évident que les machines-outils proposées conformément à 11 invention peuvent être appliquées dans le cas de l'usinage des pièces de différentes configurations en faisant alors appel aux outils de rodage d'une forme variée, dont les surfaces actives sont convexes, concaves, sphériques, coniques. Bien que l'invention soit décrite à titre illustratif de certaines données présentées pour l'exemple des conceptions de sa réalisation, le spécialiste comprendra qu'il est possible d'apporter de différentes modifications de la conception de l'application d'autres pièces équivalentes sans modifier les principes qui constituent l'essentiel principal de la revendication principale et des revendications supplémentaires formulées ciaprès. REVENDICATIONS 1. Machine-outil à roder comportant un outil de rodage, les cages dans lesquelles sont placées les pièces à usiner, un en tratnement qui met en rotation la roue dentée centrale reliée cinématiquement auxdites cages, caractérisée par le fait qu'on prévoit un engrenage cinématique de la roue centrale et des cages susmentionnées indépendamment de leur position réciproque et un mécanisme réglable qui transmet aux cages un mouvement supplémentaire cyclique, dont la vitesse et l'amplitude sont réglables et qui ne dépend pas du mouvement principal, transmis par la roue dentée centrale, et qui est maintenu constamment paras lèlement à lui-même, en conséquence de quoi l'outil de rodage et les pièces à usiner ou les cages réalisent un mouvement au moins double, complexe planétaire relatif, lors duquel sont ainsi améliorées la fréquence et la régularisation de la répartition du réseau imaginé formé à la suite de l'intersection des surfaces à usiner des pièces par les points de l'outil de rodage. 2. Machine-outil d'un type à excentrique, conformément à la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite roue centrale est calée sur l'arbre à excentrique, les cages sont réalisées sous forme de roues planétaires, dont la denture extérieure est en prise avec la roue centrale susmentionnée, un pignon relié rigidement à la plaque coaxiale à lui, dans les logements de laquelle sont placées librement les cages susmentionnées, étant monté fou sur l'arbre excentrique. avec en outre, un entraînement complémentaire pour mettre en rotation lesdits pignons et ladite plaque autour de leur axe central commun. 3. Machine-outil conformément à la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle est pourvue d'une channe d'entrainement pour mettre en rotation l'arbre à excentrique et la roue Centrale susmentionnée autour de leur propre axe. 4. Machine-outil, conformément à la revendication i, destinée à réaliser le rodage monolatéral, comportant des galets d'appui pour les cages ou pour les anneaux de rodage à couronne extérieure dentée, caractérisée par le fait qu'elle est pourvue de deux pignons intermédiaires montés sur des axes reliés par deux tirants mobiles à l'axe central du rotor, à l'axe de la roue dentée centrale et aux tirants formant le mécanisme en parallélogramme, de façon à régler l'écartement réciproque des pignons se trouvant en prise avec la roue dentée centrale et avec la couronne dentée de l'anneau de rodage ou de la cage, un organe d'entraînement étant prévu pour actionner les tirants en vue d'écarter et de rapprocher les pignons. 5. Machine-outil, conformément à la revendication 4, caractérisée par le fait que lesdits galets d'appui sont constamment poussés par les ressorts le long d'un axe commun symétriquement au rodoir et à l'anneau de rodage.