Brevet FR2346101A1 — publié le 19771028

La présente invention concerne un procédé pour l'affutage d'outils coupants, notamment d'outils coupants tournants pouvant présenter des dents de conformations différentes et une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le but de la présenta invention est de réaliser sur une machine de construction simple, un cycle d'opérations permettant à la fois 4'affûtage de très haute qualité des arêtes d'outils A coupants tournants ct d'assurer à l'outil affûté une excellents concentricité dans des tolérances minimes. La très bonne concentricité des outils permet un usage prolongé dans de meilleurs conditions d'usinage, donc des remplia cements d'outils moins fréquents sur les postes de fabrication et par suite également moins de pertes de temps pour ces remplacements. Un autre but de la présente invention est d'éviter le recours à un diviseur pour le passage d'une dent à l'autre lors de l'affûtage, à cause des jeux mécaniques des diviseurs qui limitent l'obtention de hautes tolérances de concentricité. Pour atteindre ces buts, le procédé d'affûtage est un procédé sans diviseur que nous appellerons procédé d'affutage par référence à un plan fixe. Des moyens électroniques permettent d'assister le contrôle diientionnel très précis de l'outillage en cours et après opération. Pour affuter un outil coupant, notamment un outil coupant tournant pouvant présenter des dents de conformations différentes, que l'on peut classer en familles de dents a) on repère l'arête dont la distance à l'axe de rotation de l'outil est la plus courte, l'prête étant formée par l'intersection de la surface du plan de coupe et de la surface du plan de détalonnage, b) on place la surface du plan de coupe de ladite arête en coincidence avec un plan de référence, c) on abrase cette surface du plan de coupe, d) on enregistre et mémorise un niveau électrique de référence correspondant à la distance de ladite arête abrasée au centre de rotation de l'outil, e) on fait tourner l'outil pour amener une seconde arête d'une dent identique à la dent de ladite première arête, f) on abrase la surface correspondante à ladite seconde arête en contrôlant son niveau électrique à chaque passe d'usinage jusqu'à ce que le niveau électrique atteint soit égal au niveau électrique de référence précédemment enregistré et mémorisé. g) on abrase de la même façon les autres arêtes des dents identiques. h) on vient chercher une première dent de conformation différente et on place la surface du plan de coupe de ladite arête en coincidence avec le plan de référencé en modifiant l'orienta- tion de l'outil. i) et on procède au cycle des mêmes opérations jusqu'à ce que toutes les dents aient été traitées. De plus, le repérage de l'arête de plus faible distance à l'axe se fait, de préférence, au moyen d'un dispositif de palpage qui contrôle dimensionnellement cette distance. De préférence, le dispositif de palpage convertit les données dimensionnelles en valeurs électriques et le contrôle se fait électriquement en comparant les valeurs électriques à une valeur électrique de référence, dite niveau électrique de référence, qui correspond à la distance de l'arête la plus courte. Les mises en coincidence des surfaces des plans de coupe avec le plan de référence se font à l'aide d'une butée très précise qui définit le plan de référence. L'abrasage proprement dit est obtenu par déplacement selon un mouvement linéaire alternatif horizontal de la tête porte outil de manière à faire passer la surface à abraser sur les surfaces abrasives d'une ou plusieurs meules, la profondeur de passe étant obtenue par incrémentation de la position desdites surfaces abrasives dans la direction perpendiculaire au plan de référence. De préférence, on prévoit deux meules à surfaces abrasives en forme de couronne, tournant en sens inverse, dont les axes sont inclinés en sens inverse par rapport à la direction perpendiculaire au plan de référence de telle sorte que chaque meule attaque la surface à abraser sensiblement ponctuellement et qu'il en résulte un dressage de ladite surface à abraser selon un plan et un seul. Cette inclinaison est très faible de l'ordre de quelques degrés. De plus, un système particulièrement avantageux d'amenée dans le plan de référence et de taillage des meules est prévu pour concourir à un usinage de grande précision. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention et du dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue de face schématique de la machine à affûter. La figure 2 représente une vue latérale schématique en coupe partielle de la même machine. La figure 3 représente un exemple de conformation d'une dent à affûter. La figure 4 représente la même dent en vue latérale, pour une meilleure définition des angles de coupe. Sur le bâti 1 de la machine un tablier 2 avec glissières horizontale et verticale pour assurer les divers déplacements et une broche ou tête porte-outil 3. Sur cette tête 3 est montée un outil coupant tournant 4 (voir figure 2), par exemple, une fraise. Cette fraise présente un certain nombre de dents qui peuvent être de conformations différentes. On peut avoir ainsi une ou plusieurs familles de dents, et par famille de dents, on comprendra, dans la suite du texte, une pluralité de dents identiques d'un même outil. Une dent est représentée, en exemple, sur les figures 3 et 4. Sur ces figures, on a illustré la définition des angles de coupe C1 et / , C étant le centre de rotation de l'outil. Les surfaces 5 et 7 sont respectivement appelées surfaces du plan de coupe et du plan de détalonnage, Le procédé de l'invention peut être décrit de la manière suivante pour l'affutage d'une fraise 4 comprenant plusieurs familles de dents. On fixe la fraise 4 sur la broche 3. On amène la surface 5 du plan de coupe (voir figure 3) en coincidence avec le plan défini par une butée 6. Ce plan est appelé plan de référence, immobile pendant toute l'opération d'affûtage d'un outil. Pour réaliser cette coincidence, on manoeuvre le chariot de montée et descente de la machine et on incline de façon appropriée la tête porte-outil 3. La fraise est ensuite translatée devant un dispositif mesureur ou dispositif de palpage référencé 8. Ce dispositif comporte un palpeur qui coopère avec l'arête de coupe de la dent à affûter, et un convertisseur qui transforme la grandeur dimension- nelle représentative de la distance de l'arête au centre de l'outil en niveau électrique. Il s'agit donc d'un convertisseur mécanique électrique de type approprié et non décrit de manière précise. On peut employer un dispositif de palpage et de transformation de type connu approprié. La valeur du niveau électrique obtenu est enregistrée. Puis, on translate vers la gauche la fraise, on la fait tourner autour de son axe pour amener la surface du plan de coupe de la dent suivante en coincidence avec le plan de référence. Cette opération s'effectue également au moyen de la butée 6.0n procède de la même façon à l'enregistrement d'un niveau électrique en amenant la frais par translation devant le palpeur. On enregistre l'écart d'une dent à l'autre , de la deuxième par rapport à la première, puis de la troisième par rapport à la deuxième etc.. . L'information est traitée dans le but d'enregistrer et de mémoriser le niveau électrique le plus bas obtenu après rotation de 3600 de la fraise, c'est-à-dire mise en butée de toutes les surfaces de coupe de dents et prise en compte de tous les écarts de concentricité des dents. La valeur du niveau électrique le plus bas est mise en mémoire, elle est appelée dans la suite du texte valeur du niveau électrique de référence. Cette valeur est représentative de la distance au centre de l'outil de l'arête la plus voisine de ce centre. Nous l'appelerons No. Ensuite, la pièce est translatée vers un ensemble de meules 9, dont les surfaces abrasives oçt été préalablement amenées dans le plan de référence de la butée 6 par un procédé qui sera décrit plus loin On opère le premier passage d'une première dent dont la surface du plan de coupe a été mise préalablement, comme nous venons de le voir, an coincidence avec le plan de référence. Cette surface, comme les surfaces abrasives, étant dans le plan de référence, il ne se passe rien. Tout au plus, nous observons un très léger taillage parce que la surface du plan de coupe n'est pas précisément plane. Le passage comporte un aller-retour. On prend ensuite la profondeur de passe de meulage en déplaçant les meules dans la direction perpendiculaire au plan de référence d'une longueur de l'ordre de IO microns. Un second passage aller-retour est effectué, la surface du plan de coupe est abrasée sur une profondeur de IO microns. A chaque passage, la fraise vient coopérer avec le palpeur du dispositif de palpage 8 qui contrôle dimensionnellement l'arête et enregistre un niveau électrique correspondant à cette valeur dimensionnelle. L'abrasage comporte autant de passages qu'il est nécessaire pour que la différence entre le niveau électrique de référence No mis en mémoire et le niveau é.lectrlque enregistré au dernier passage soit inférieur à une valeur correspondant à la tolérance de concentricité choisie. Cette tolérance de concentricité peut être de l'ordre de IO microns avec la machine de l'invention. Pour l'abrasage d'une autre dent, on procède préalablement à l'amenée des surfaces abrasives des meules 9 dans le plan de référence, cette opération est simultanée à une opération -de tailla des meules. Pour cela, on fait sortir après avoir descendu les meules 9 en-dessous du plan de référence , un dispositif 12 d'amenée et de taillage des meules. Ce dispositif présente deux diamants 10 et li, dont les surfaces de taille sont à des niveaux très légèrement décalés (environ IO microns). Le diamant IO est à un niveau très légèrement inférieur au diamant 11. Les deux diamants sont solidaires dans un mouvement linéaire horizontal selon l'axe longitudinal du banc de la machine. Les surfaces abrasives situées en-dessous du plan de référence sont remontées jusqu'à ce que ces surfaces viennent tanganter le diamant 11. Le diamant 10 légèrement inférieur vient ensuite tailler les meules de manière que les surfaces abrasives soient dans le plan de référence. Cette opération d'amenée dans le plan de référence et de taillage des meules étant faite, on procède à l'afffltage de la surface de plan de coupe d'une autre dent. Pour cala, on amène une autre dent de conformation identique à la première par rotation de la fraise et on procède aux mêmes opérations d'abrasage jusqu'à ce que le niveau électrique enregistré à chaque passage atteigne (aux tolérances de concentricité près) le niveau électrique de référence No mémorisé dans la première phase du procédé. A chaque dent nouvelle a affûter, on ne procède pas, comme on le voit, à une rotation au moyen d'un diviseur, mais en amenant la surface du plan de coupe de la dent en butée dans un plan de référence fixe pendant tout le traitement de l'outil coupant. Lorsque toutes les dents d'une marne famille sont traitées, on opéra sur les dents d'une autre famille en modifiant l'orientation de la tête porte-outil 3 sans modifier le plan vertical de la tête porte-outil. Ainsi la valeur de référence No reste pour l'affûtage des dents des autres familles. La tête porte-outil présente les organes nécessaires appropriés à une orientation quelconque dans ledit plan vertical. On vient chercher une première dent de la seconde famille que l'on oriente pour faire coincider la surface du plan de coupe avec le plan de la butée, donc le plan de référence. On procède au cycle des mêmes opérations jusqu'à ce que toutes les dents de l'autre famille, puis toutes les dents de toutes les familles soient traitées. Comme on peut le voir sur la figure 1, les meules sont des meules à surfaces abrasives en forme de couronne circulaire. Les axes des meules sont inclinés en sens inverse d'un angle ( comme représenté. Par ce moyen, on assure une meilleure abrasion selon un plan et un seul défini par les contacts sensiblement ponctuels en vue de face, des surfaces abrasives sur la surface à usiner. Toutes les opérations du cycle décrit ci-dessus sont automatisées et l'ensemble des séquences présente une commande centralisée non décrite qui permet une intervention minimum de lto- pérateur tout en conservant une haute qualité. de tous les contr- les nécessaires. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS i - Procède Hour l'affûtage d'outils coupants, notamment d'outils coupants tournants pouvant présenter des dents de conformations différentes caractérisé par les étapes suivantes, prises en combinaison. a) on repère l'arête dont la distance à l'axe de rotation de l'outil est la plus courte, l'arête étant formée par l'intersection de la surface du plan de coupe et de la surface du plan de détalonnage, b) on place la surface du plan de coupe de ladite arête en coincidence avec un plan de référence, c) on abrase cette surface du plan de coupe, d) on enregistre et mémorise un niveau électrique de référence correspondant à la distance de ladite arête abrasée au centre de rotation de l'outil, e) on fait tourner l'outil pour amener une seconde arête d'une dent identique à la dent de ladite première arête, f) on abrase la- surface correspondant à ladite seconde arête en contrôlant son niveau électrique à chaque passe d'usinage jusqu'à ce que le niveau électrique atteint soit égal au niveau électrique de référence précédemment enregistré et mémorisé, g) on abrase de la même façon les autres arêtes des dents identiques, h) on vient chercher une première dent de conformation différente et on place la surface du plan de coupe de ladite arête en coincidence avec le plan de référence en modifiant ltorienta- tion de l'outil, i) et on procède au cycle des mêmes opérations jusqu a ce que toutes les dents aient été traitées. 2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le repérage de l'arête de plus faible distance à l'axe de rotation se fait par lecture au moyen d'un dispositif de palpage électronique des écarts de concentricité de toutes les arêtes d'un même outil. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on place la surface du plan de coupe d'une arête en coincidence avec un plan de référence en manoeuvrant le chariot de montée et descente et en inclinant la tête porte-outil de manière à amener cette surface du plan de coupe contre une butée du plan de référence. 4 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'abrasage de la surface du plan de coupe de l'arête de plus courte distance à l'axe de rotation est effectué avec une profondeur de passe minimum qui peut être de lsordre de IO microns. 5 - Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le dispositif de palpage est un dispositif comprenant un palpeur et un convertisseur qui transforme les écarts de rayons détectés en variation de niveau électrique, le niveau électrique le plus bas résultant après un tour complet de l'outil étant appelé le niveau électrique de référence et correspondant au rayon du plus petit cercle théorique commun possible aux différentes arêtes. 6 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'abrasage est obtenu par déplacement selon un mouvement linéaire alternatif horizontal de la tête porte-fraise ou porteoutil de manière à faire passer la surface à abraser sur les surfaces abrasives d'une ou plusieurs meules, la profondeur de passe étant obtenue par incrémentation de la position desdites surfaces abrasives dans la direction perpendiculaire au plan de référence. 7 - Procédé selon lesravendicationsi Ut6 , caractérisé en ce que l'on prévoit pour l'abrasage, deux meules à surface abrasive en forme de couronne, tournant en sens inverse, les axes des meules étant inclinés respectivement d'un angle +et - d'un anglet par rapport à la direction perpendiculaire au plan de référence de telle sorte que chaque meule attaque la surface à abraser sensiblement ponctuellement et qu'il en résulte ainsi un dressage de ladite surface à abraser selon un plan et un seul. 8 - Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'angle oL est de l'ordre de quelques degrés. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 6 ou 7 caractérisé en ce que, après chaque abrasage d'une surface d'un plan de coupe, on amène les surfaces abrasives des meules en coincidence avec le plan de référence. 10 - Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'opération d'amenée des surfaces abrasives des meules comprend les étapes suivantes prises en combinaison : a) on descend les meules à un niveau inférieur au plan de de référence. b) on met en place un moyen de taillage à deux diamants solidaires l'un de l'autre dans un mouvement linéaire du plan de référence, le premier diamant servant de butée au plan de référence et le second placé à un niveau très légèrement inférieur au premier permettant un taillage de finition sur une épaisseur de l'ordre de IO microns. c) on remonte les meules pour faire tangenter les surfaces abrasives avec le premier diamant. d) on déplace dans le plan de référence le moyen de taillage, le second diamant taillant les meules dans un mouvement linéaire du plan de référence. 11 - Procédé selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que le dispositif de palpage contrôle la distance de l'arête au centre de rotation de l'outil à chaque aller-retour de la tête porte-outil, le palpeur est disposé entre la butée de référence et les surfaces abrasives sur le trajet de la tête porte-outil. 12 - Machine pour l'afffltage d'outils coupants, notamment d'outils coupants tournants pour la mise an oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée an ce qu'elle comporte en combinaison les moyens suivants a) une butée qui définit un plan de référence fixe de la machine, b) des moyens pour abraser et des moyens pour amener et tailler les surfaces abrasives de ces moyens d'abrasage dans le plan de référence, c) des moyens pour fournir un mouvement aller et retour de l'outil sur les surfaces abrasives, d) des moyens de palpage pour contrôler dimensionnellement l'arête à chaque aller et retour de outil, e) des moyens de mise en position de l'outil de manière que la surface du plan de coupe de la dent à affûter soit en coincidence avec le plan de référence, f) des moyens pour faire tourner l'outil autour de son axe. 13 - Machine selon la revendication 12 , caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens électroniques pour a) convertir les données dimensionnelles du dispositif de palpage en valeurs électriques, b) traiter les valeurs électriques reçues pour déterminer les arêtes de plus courte distance des outils, c) comparer de façon permanente des valeurs électriques à une valeur électrique de référence, et d) des moyens de mémorisation d'une valeur électrique.