Brevet FR2434660A1 — publié le 19800328

La présente invention concerne l'usinage des métaux par déformation et a notamment pour objet un laminoir oblique pour la fabrication de pieces a profil périodique et de corps de révolution. Elle peut être appliquée avec une efficacité maximale aux laminoirs à entraînement collectif des cylindres de la cage de travail. On sait que la channe cinématique principale d'un laminoir comprend un moteur électrique, un réducteur, une cage à pignons dont les arbres de sortie sont accouplés aux cylindres de la cage de travail à l'aide d'allonges. Une telle channe cinématique principale du laminoir est clas sique, ctest-à-dire commune également aux laminoirs obliques. La conception la plus répandue de la cage à pignons est celle dans laquelle la cage comprend lun bâti scindé dont les parties constitutives sont liées entre elles par des boulons et ont des alésages recevant un arbre à pignon moteur et deux arbres à pignon menés, destinés à transmettre la rctationaux cylindres de la cage de travail.La transmission de la rotation aux cylindres à cannelure de la cage de travail s'effectue à l'aide d'allonges, une grande extension ayant été donnée, dans les laminoirs les plus modernes, aux allonges dites universelles. Une telle allonge universelle comprend un arbre intermédiaire aux deux bouts duquel sont montés des joints universels, appelés également "joints de Hooke" dans la littérature technique. Ces joints se composent de deux fourches reliées par un croisillon.La présence desdites allonges universelles dans la chaîne cinématique principale du laminoir assure une transmission fiable du couple et de la rotation aux cylindres de la cage, en même temps qutun haut rendement et un encombrement limité (réduit2 de l'allonge universelle, dans laquelle l'axe de l'arbre intermédiaire doit former avec l'axe du cylindre un angle variable allant jusqu'à 12-15 . Pour que la rotation des cylindres soit uniforme, il faut que le rapport de transmission des joints de la broche soit égal à I'unité. Par "rapport de transmission des joints" on entend le rapport des vitesses angulaires des arbres mené et moteur (cylindre de travail et arbre de la cage à pignons).Ceci est possible si les conditions M1 = 22 et sont respectées, étant l'angulation du joint universel accouplé au cylindre de la cage de travail, c'est-à-dire l'angle entre l'axe de l'arbre intermédiaire de l'allonge et l'axe du cylindre; > 2' l'angulation du joint universel accouplé à la cage à pignons, c'est-à-dire l'angle entre l'axe de l'arbre intermédiaire de l'allonge et l'axe de la cage à pignons;; ty, l'angle d'orientation relative des fourches de arbre intermédiaire de l'allonge, cette orientation relative devant être réalisée dans le sens de l'orientation relative des plans des axes des joints de l'allonge, )t > l'angle entre les plans des axes des joints simples (d'extrémité) situes pres de la cage de travail et de la cage à pignons. Par plan des axes des joints on entend le plan dans lequel se trouvent les axes secants du joint universel (voir "Vestnik mashinostroenija" 1965, n 5, pp.25 à 28, Hoscou). Toutefois des recherches théoriques et expérimentales effectuées ultérieurement ont montré que, dans le cas d'entratnement collectif, ces conditions étaient nécessaires, mais non suffisantes pour assurer des caractéristiques dynamiques et cinématiques identiques à chaque cylindre dans la zone de déformation, ce qui est une condition indispensable pour que le laminage soit fiable, productif et de haute qualité. On s'est donc proposé de choisir les principaux parametres constructifs de la chaîne cinématique principale d'un laminoir oblique de façon à lui assurer une grande fiabilité, de pair avec un. grand rendement et une haute qualité des produits obtenus. La solution consiste en ce que, dans la chaîne cinématique principale d'un laminoir oblique pour la fabrication de -piàces à profil périodique et de corps de révolution, comprenant une cage de travail avec des cylindres montés sous un angle d'avancement prédéterminé, une cage à pignons, dont les arbres de sortie sont respectivement accouplés auxdits cylindres de la cage de travail par des allonges constituées par un arbre intermédiaire avec des joints à ses extrémités, d'après l'invention les arbres des allonges sont montés de façon qu'ils aient la même angulation dans tous les joints de toutes les allonges, et les axes des arbres de sortie de la cage à pignons sont équidistants de l'axe de laminage, le plan passant par l'axe de rotation des arbres de sortie et l'axe géométrique de la cage à pignons étant incliné par rapport au plan passant par l'axe de laminage et l'axe des variations de l'angle d'avancement du cylindre respectif, sous un angle & éterminé par la formule: Sin &gamma; = ## # ## tg #/2 , (1) ll étant la distance du centre de la cage de travail au centre du premier joint de l'allonge, mesurée le long de l'axe du cylindre; 12 s la distance du centre de la cage de travail au centre du second joint, mesurée le long de l'axe de laminage; # , l'angle d'avancement des cylindres; R , le rayon de la circonférence passant par les centres des arbres de sortie de la cage à pignons. L'égalité des angles à tous les joints de l'allonge prédétermine l'identité des caractéristiques cinématiques et dynamiques à tous les cylindres, ce qui diminue le glissement axial et tangentiel du métal par rapport aux cylindres et, par conséquent, accroît le rendement de l'équi- pement et la qualité des produits. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description d'un exemple de réalisation non limitatif de la chaîne cinématique principale d'un laminoir oblique destiné à la fabrication de boulets, illustré par les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble de la chaîne cinématique principale d'un laminoir à boulets avec une cage à deux cylindres; la figure 2 représente une vue de dessus du laminoir de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en coupe suivant A-A de la figure 1; - la figure 4 représente le schéma de la chaîne cinématique principale du laminoir; - la figure 5 représente le schéma cinématique de la cage à pignons. Considérant la figure 1, on voit que la channe cinématique principale du laminoir à boulets comprend une cage de travail 1, des allonges universelles 2, une cage à pignons 3, une allonge principale 4 et un moteur électrique 5. La cage de travail comporte des cylindres 6 montés sous un certain angle 9, c'est-à-dire que leur axe I-I forme un angle 9 avec l'axe de laminage Il-Il. Comme le montrent les figure 1 et 2, les cylindres ont une cannelure hélicoTdale7 taillée dans leur table 8, et sont montés dans des porte-cylindres 9 orientables. Le changement de l'angle d'avancement des cylindres 6 s'effectue par rotation des porte-cylindres autour du centre géométrique 0 de la cage de travail, qui se trouve à l'intersection de l'axe de laminage II-II et de l'axe III-III de changement de l'angle d'avancement. I1 va de soi que la cage de travail peut aussi être réalisée suivant d'autres variantes, selon le genre de produit à laminer et les conditions technologiques et constructives. La cage à pignons 3 comprend un pignon moteur 10 et deux pignons menés 11 et 12 (figure 3), montés sur les arbres de sortie 13 et 14 et renfermés dans un carter 15. La cage à pignons est disposée de telle façon que son centre géométrique 01, situé au milieu du segment 0203 de l'axe IV-ÏV passant par les centres des arbres de sortie de la cage à pignons, soit sur l'axe de laminage. L'allonge universelle 2 se compose d'un arbre intermédiaire 16 et de joints universels 17 et 18 montés aux bouts de cet arbre. Les joints universels, dits également "joints de Hooke", sont bien connus des spécialistes dans ce domaine de la technique. Ils sont constitués par deux fourches reliées l'une à l'autre par un croisillon avec des coussinets ou des roulements. I1 va de soi que l'on peut aussi substituer aux joints de Hooke d'autres joints, par exemple à noix, avec le même nombre de degrés de liberté que les joints de Hooke. Le joint 17 de l'allonge supérieure (suivant le dessin) est accouplé à l'arbre de l'un des cylindres 6, et le joint 17 de l'allonge inférieure (suivant le dessin) est accouplé à l'arbre de l'autre cylindre 6. Le joint 18 de l'allonge supérieure (sur le dessin) est accouplé à l'arbre de sortie 14 du pignon 12 de la cage à pignons 3, et le joint 18 de l'allonge inférieure (sur le dessin) est accouplé à l'arbre de sortie 13 de la cage à pignons 3. D'après l'invention, -les axes des arbres de sortie de la cage à pignons doivent être équidistants de l'axe de laminage. Les angulations de tous les joints de toutes les allonges doivent être égales.Les fourches des joints, en cas d'utilisation de joints de Hooke, sont orientées relativement à un angle , déterminé par la formule cos2&alpha; - cos# Cos# = , (2) Sin > (Voir "La cinématique du joint de cardan", par I.K.Tartakovsky, "Stanky, i instrumenty", 1965, n01) La disposition angulaire relative des cages à pignons et de travail, déterminée par l'angle&gamma;, c'est-à-dire par l'angle d'inclinaison du plan passant par les axes de rotation des arbres de sortie et l'axe géométrique de la cage à pignons, par rapport au plan passant par l'axe de laminage et l'axe de changement de l'angle d'avancement, assure, quand le centre de la cage à pignons est sur l'axe de laminage, des conditions cinématiques et dynamiques identiques pour les deux cylindres. Pour déterminer la valeur de l'angle&gamma;, on se réfère aux figures 4 et 5. Pour un certain angle d'avancement de valeur f déterminée, OM = OB = 12, MC étant l'axe de l'allonge, CH étant l'axe de l'arbre de sortie de la cage à pignons 3, O1D1 = R. #=&alpha;1' +&alpha;3 =&alpha;1' +&alpha;2' = 2&alpha;1', par conséquent&alpha;1' = #/2 = &alpha;3 D K = HF = BN + NC = MA + NC = MA + MN#tg&alpha;3 = MA + (OB 1 gD 0A)tg 2 = = 11Sin#+ (12 - 11cos#)tg #/2 = 11Sin# + 12tg #/2 - 11cos# tg #/2 = = 11(Sin#- cos# tg #/2) + 12 tg #/2 = 11cos#(tg# - tg #/2) + 12tg #/2 = sin (# - #/2) = 11cos# + 12tg #/2 = 11tg #/2 + 12tg #/2 = (11 + 12)tg #/2 ; cos# cos #/2 D1K 11 + 12 Sin&gamma; = = tg #/@ OD R Dans la présente description on ne décrit pas le fonctionnement du laminoir, car il ne diffère pratiquement pas du fonctionnement des laminoirs ordinaires et déjà connus. I1 convient toutefois de noter que la chaîne cinématique principale de la conception conforme à l'invention permet d'accroître le rendement et d'améliorer la qualité des produits, grâce à la diminution du coefficient d'irrégularité de la rotation des cylindres dans la cage de travail. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n' a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Chaîne cinématique principaled'un laminoir oblique pour la fabrication de pièces à profil périodique et de corps de révolution, du type comprenant une cage de travail avec des cylindres montés sous un angle d'avancement prédéterminé, une cage à pignons dont les arbres de sortie sont respectivement accouplés auxdits cylindres de la cage de travail par des allonges constituées par un arbre intermédiaire avec des joints à ses extrémités, caractérisée en ce que les arbres des allonges sont montés de façon qu'ils aient la même angulation dans tous les joints de toutes les allonges, et les axes des arbres de sortie de la cage à pignons sont équidistants de l'axe de laminage, le plan passant par l'axe de rotation des arbres de sortie et par l'axe géométrique de la cage à pignons étant incliné par rapport au plan passant par l'axe de laminage et par l'axe de variation de l'angle d'avancement, sous un angle &gamma; déter- miné par la formule: 11 + 12 Sin&gamma; = tg R 11 étant la distance du centre de la cage de travail au centre de l'un des joints de l'allonge, mesurée le long de l'axe du cylindre; 12 > la distance du centre de la cage de travail au centre de l'autre joint, mesurée le long de l'axe de laminage; l'angle d'avancement des cylindres; R , le rayon de la circonférence passant par les centres des arbres de sortie de la cage à pignons. 2. Chaîne cinématique principale selon la revendication 1, dans laquelle l'allonge comporte des joints de Hooke ou analogues,caractérisée en ce que les fourches de l'arbre de ladite allonge sont orientées, l'une par rapport à l'autre, sous un angle t déterminé par la formule cos2&alpha; - cos# Cos# = Sin2&alpha; &alpha; étant l'angulation de tous les joints; l'angle d'avancement du cylindre.