Brevet FR2368338A1 — publié le 19780519

L'invention concerne un procédé d'usinage mécanique d'un outil définitif, destiné à donner une forme déterminée à une pièce usinée par cet outil, par étincelage érosif ou par rodage mécanique et en effectuant un mouvement de translation cyclique entre cet outil définitif et la pièce à usiner, cet outil définitif étant lui-même usiné au moyen d'un outil auxiliaire, entrainé en rotation par rapport à l'outil définitif suivant un axe perpendiculaire au plan dans lequel sera effectué le mouvement de translation de outil définitif. On connaît les avantages d'un usinage par décharges érosives au cours duquel on déplace l'électrode et la pièce à usiner selon un mouvement relatif de translation cyclique dans un plan perpendiculaire à l'axe de pénétration de ces électrodes l'une dans l'autre. Cette méthode permet de réaliser une dilatation ou une contraction contrée de la forme de l'électrode et réduit le nombre des électrodes de dimensions différentes à utiliser au cours des phases de finition. Le mouvement de translation cyclique est aussi utilisé lors du rodage mécanique d'une électrode. Cependant, lorsqu'on effectue un mouvement de translation transversal, la surface de la pièce usinée subit une déformation par rapport à celle de l'électrode ou celle de l'outil de rodage. Par exemple, dans le cas d'un usinage par étincelage au cours duquel l'amplitude du mouvement de translation transversal varie dans le même rapport que la pénétration de l'électrode dans la pièce, la déformation de cette pièce est maximale sur ses surfaces inclinées à 450 par rapport à l'axe de pénétration de ltélectrode dans la pièce. Pour éliminer cet inconvénient, on utilise une méthode connue qui consiste à usiner l'outil à partir d'un modèle ou d'un gabarit en lui faisant subir une déformation inverse de celle que cet outil provoquera sur la pièce au terme de son usinage en translation. Cette déformation de l'outil par rapport à son modèle peut être obtenue par un usinage par étincelage en translation, comme décrit dans le brevet américain No. 3.948.620, ou par un rodage mécanique en translation comme indiqué dans la demande de brevet DT-OS No. 2.447.842. Ces méthodes d'usinage de l'outil nécessitent un outil de rectifiage comateux, ce qui limite leurs applications au cas où un grand nombre d'outils semblables doivent être produits. L'invention a pour objet une méthode d'usinage mécanique de l'outil définitif. Cette méthode, simple et économique, prévoit l'utilisation d'ta outil tournant conventionnel, par exemple une fraise ou une meule, dont l'axe de rotation est perpendiculaire au plan dans lequel sera effectué le mouvement de translation au cours de l'usinage d'une pièce au moyen de cet outil, et dont les déplacements peuvent être commandés par copiage de la surface d'un modè- le ayant, par exemple, la forme du moule de la pièce à obtenir au terme de cet usinage en translation. Selon l'invention, le procédé d'usinage de l'outil définitif est caractérisé en ce qu'il consiste à donner audit outil auxiliaire une forme telle que la surface active de révolution de cet outil auxiliaire, engendrée par la rotation de cet outil autour de son axe, soit dilatée par rapport à une surface de révolution de référence, coaxiale à cette surface active, en déplaçant chaque pointxde cette surface de révolution de référence, d'une part, dans une djl rection normale à cette surface, d'une distance égale à celle qui séparera l'outil et la pièce au cours dudit usinage, et d'autre part dans une direction parallèle au plan dans lequel sera effectué ledit mouvement de translation, d'une distance égale à l'amplitude qui sera donnée à ce mouvement, et à déplacer ledit outil auxiliaire de façon que ladite surface de révolution de référence présente, à chaque instant, un point de tangence avec la surface présentant ladite forme déterminée à donner à la pièce. le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre l'utilisation, en tant qu'outils auxiliaires, des outils connus, par exemple des fraises ou des meules normalisées dont les profils varient par dilatation radiale selon une progression prédéterminée -é- gale à une progression normalisée des rayons des translations circu laires atteints au terme des opérations d'étincelage. Un autre avantage de cette méthode est de permettre ltemploi de machines-outils conventionnelles, telles qu'une fraiseuse à panto graphe ou une fraiseuse à copier. Si l'outil ou l'électrode, est u siné sur une fraiseuse ou une rectifieuse à commande numérique, le procédé selon l'invention a l'avantage de permettre d'utiliser les soft-wares de programmation standards pour la programmation des trajectoires de l'outil de rectifiage. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le dessin annexé représente schématiquement deux exemples d'application de l'invention. Lea fig 1 à 3 montrent l'usinage d'une électrode à partir d'un gabarit de forme convexe pour obtenir, dans la pièce usinée, une empreinte ayant la forme inverse de celle du gabarit. Les fig. 3 à 6 concernent le cas de l'usinage d'un outil définitif de rodage de forme concave pour obtenir une électrode ayant une forme inverse de celle de son modèle. Dans l'exemple de mise en oeuvre du procédé donné en référence aux fig. 1-8 3, la fig. 1 représente la coopération entre un palpeur 1 d'une machine à copier et un modèle 2, ou gabarit, dont la surface 3 correspond à la surface qu'on désire imprimer dans une pièce à usiner. Bn d'autres terses, le gabarit 2 constitue la contreforme de la pièce à usiner. Ba fig. 2 illustre schématiquement l'usinage de outil définitif 4 au moyen d'un outil auxiliaire 5, tandis que la fig. 3 montre l'usinage d'une pièce 6 à l'aide de l'outil définitif 4. gazant donné que l'usinage de la pièce 6 est obtenu en effectuant un mouvement de translation cyclique entre cette pièce et l'ou- til définitif 4, et que de plus une distance d sépare continuellement l'outil de la pièce pendant l'usinage, la forme de cet outil doit être prévue en fonction de ce déplacement cyclique et de la distance d. Pour usiner outil définitif 4, on utilise un outil auxiliaire 5, illustré à la fig. 2. Cet outil auxiliaire 5 est entrafné en ro tation autour d'un axe 7, de sorte que cette rotation engendre une surface active 8 de outil 5. Cette surface 8 est une surface de révolution engendrée, par exemple, par les arêtes de coupe de ltou- til 5 lorsque celui-ci est constitué par une fraise. La surface active 8 de l'outil 5 est dilatée par rapport à une surface de révolution de référence 9 de même axe que l'axe 7 de ro tation de l'outil auxiliaire 5. La surface active 8 de l'outil auxiliaire 5 constitue en fait une surface dilatée par rapport à la surface de référence 9, cette dilatation étant comptée, d'une part, d'une distance d normale par rapport à la surface de référence 9 et, d'autre part, par une dilatation de valeur R dans le sens radial par rapport à l'axe 7. Cette valeur R correspond à l'amplitude du mouvement de translation circulaire maximum qui est effectué entre l'outil définitif 4 et la pièce 6 lors de l'usinage de finition de cette dernière. Il y a lieu de remarquer que la surface de révolution de référence 9 peut, en principe, être choisie arbitrairement, la seule réserve étant que sa forme permette de la déplacer de façon qu'elle présente un point de tangence A déplaçable sur toute la surface Il de la fig. 2 qui correspond à la surface 3 du modèle 2. La condor tion qui doit être absolument respectée est la relation mentionnée précédemment entre la surface de référence 9 et la surface active de l'outil auxiliaire 5. Il est clair qu'on peut soit définir tout d'abord la surface de référence 9 et donner à l'outil auxi1iaire#5- un profil tel que la relation précitée soit respectée, soit prendre un outil existant pour autant qu'il soit possible de lui faire correspondre une surface de révolution de référence qui respecte ladite relation. On voit que l'usinage de l'outil définitif peut être effectué sur une machine à copier lorsqu'on dispose d'un modèle 2 présentant la contreforme de l'empreinte à usiner dans la pièce 6 et an utilise sant un palpeur 1 dont la forme est identique à la surface de r8vo- lution de référence 9. Il est aussi possible d'effectuer l'usinage de l'outil dd nitif 4 à l'aide d'une machine-outil à commande numérique.~Dans ce cas, on peut calculer une surface 10 équidistante de la surface il (fig.2) d'une grandeur r et de déplacer le point O sur cette surface 10 lorsque la partie utile de la surface de référence 9 est constituée par une portion sphérique de rayon r. Les fig. 4, 5 et 6 correspondent respectivement aux fig. I à 3 dans le cas où l'outil définitif est concave afin d'usiner une surface convexe de la pièce à usiner. Par simplification, les mêmes signes de références sont utilisés dans l'exemple des fig. 4 à 6 et sont complétés par un indice " ' ". Ainsi, on retrouve un palpeur 1' coopérant avec un modèle 2' pour usiner l'outil définitif 4 | à l'aide d'un outil auxiliaire 5'. L'outil définitif 4' est soumis à une translation cyclique de rayon R' pour usiner la pièce 6'. Revendications 1. Procédé d'usinage mécanique d'un outil définitif destiné. à donner une forme déterminée à une pièce usinée par cet outil, par étincelage érosif ou par rodage mécanique et en effectuant un mouvement de translation cyclique entre cet outil définitif et la pièce à usiner, cet outil définitif étant lui-même usiné au moyen d'un outil auxiliaire entraîné en rotation par rapport à l'outil définitif suivant un axe perpendiculaire au plan dans lequel sera effectué le mouvement de translation de l'outil définitif, caractérisé en ce qu'il consiste à donner audit outil auxiliaire une forme telle que la surface active de révolution de cet outil auxiliaire, engendrée par la rotation de cet outil autour de son axe, soit dilatée par rapport à une surface de révolution de référence, coaxiale à cette surface active, en déplaçant chaque point de cette surface de révolution de référence, d'une part, dans une direction normale à cette surface, d'une distance égale à celle qui séparera l'outil et la pièce au cours dudit usinage et, d'autre part, dans une direction parallèle. au plan dans lequel sera effectué ledit mouvement de translation, d'une distance égale à l'amplitude qui sera donnée à ce mouvement, et à déplacer ledit outil auxiliaire de façon que ladite surface de révolution de référence présente, à chaque instant, un point de tangence avec la surface présentant ladite forme déterminée à donner à la pièce. 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendi cation 1, caractérisé ence qu'il comporte de moyens pour déplacer, en translation, l'axe dudit outil auxiliaire, de manière que ladite surface de révolution de référence, déplacée avec l'outil, présente à chaque instant un point de tangence avec la surface présentant ladite forme prédéterminée à donner à la pièce. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un palpeur de révolution ayant la forme de ladite surface de référence, des moyens pour déplacer ce palpeur sur un gabarit présentant la contreforme de ladite forme déterminée, et des moyens pour transmettre les déplacements dudit palpeur à l'axe de l'outil auxiliaire. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé ence que la surface de révolution de référence présente une partie en forme de portion sphérique, et en ce qu'il comprend des moyens de commande numérique pour déplacer le centre de cette portion sphérique suivant les coordonnées d'une surface parallèle à ladite forme déterminée et éloignée de cette dernière d'une distance égale au rayon de cette portion sphérique.