Brevet FR2476518A1 — publié le 19810828

7- - i - 2476518 La présente invention est relative à un procédé pour fraiser des vilebrequins ou des arbres à cames, selon lequel la pièce à usiner est serrée à ses deux extrémités et étayée au moins en un endroit lors de l'usinage d'un tourillon d'arbre ou simi- laire, ainsi qu'à une lunette pour une fraiseuse servant à la mise en oeuvre de ce procédé. Aujourd'hui, pour fraiser des vilebrequins ou des arbres à cames, on fait appel à des fraiseuses à un ou deux chariots de fraisage et on étaye la pièce à usiner par l'intermédiaire d'une lunette simple ou double aussi près que possible de l'endroit de l'usinage pour obtenir des conditions de coupe excellentes et une précision d'usinage correspondante. Suivant un procédé d'usinage usuel, on fraise ensuite progressivement d'une extrémité à l'autre les tourillons d'arbre ou similaires, ainsi donc par exemple les tourillons et les tétons de levage d'un vilebrequin, tandis que l'on étaye chaque fois le tourillon venant juste d'être fraisé pendant l'usinage des tourillons suivants. Or, jusqu'à présent, les lunettes en usage pour étayer les tourillons sont des lunettes à centrage automatique assurant qu'ainsi les tourillons sont en même temps amenés et maintenus dans une position centrée. Dans ces conditions, et même si elle se tord pendant l'usinage sous l'ac- tion de contraintes internes libérées, la pièce à usiner est cons- tamment redressée pour chaque passe d'usinage, si bien que la po- sition des tétons de levage par rapport aux tourillons est assurée dans les limites d'une marge de tolérance en conséquence. L'incon- vénient de ce procédé d'usinage tient cependant au fait qu'après l'achèvement de l'usinage, la pièce usinée se redéforme élastique- ment récupérant sa position tordue et que cette déformation ne peut dès lors plus être éliminée que par une opération de dressage en propre qui ne peut pas être automatisée et est par conséquent aus- si très onéreuseet complexe, ou par une rectification qui demande toutefois des surépaisseurs de meulage extrêmement importantes. Par conséquent, le problème posé à la base de l'inven- tion est d'éliminer ces insuffisances et d'indiquer un procédé du genre décrit au début qui rende inutile une opération de dressage spécifique après le fraisage et permette de réduire dans des pro- portions très importantes les surépaisseurs de meulage à prévoir -2- pour une opération de rectification éventuellement encore néces- saire. Au surplus, il s'agit de créer une lunette pour une machine à fraiser, avec laquelle ce procédé de fraisage puisse être ration- nellement mis en oeuvre. La présente invention résout ce problème Dar le fait que l'arbre est serré à l'endroit étayé chaque fois sans centrage dans la position qu'il occupe effectivement sur le moment et que l'usi- nage des tourillons d'arbre ou similaires est effectué dans cette position.-Etant donné que pendant son étaiement, l'arbre est sim- plement serré et qu'il n'est en même temps ni dressé, ni centré, il ne peut plus se produire de récupération élastique dans une po- sition tordue après achèvement de la pièce d'usinage, mais la pièce usinée conserve sa forme, telle qu'elle naît du fait de l'usinage. Ceci signifie qu'à tout le moins les tourillons d'arbre qui ne sont pas étayés se présentent après l'usinage dans leur position exacte et correcte par rapport à l'axe théorique de la pièce d'usinage, car en effet l'outil fraise lesdits tourillons comme sur un arbre complètement centré et élimine donc aussi les courbures nées en raison des contraintes internes libérées. Si pendant le fraisage, on étaye de la manière habituelle les tourillons et usine en pre- mier lieu tous les tourillons et ensuite seulement les tétons de levage, il est vrai qu'en dernière analyse, les tourillons de- meurent dans leur position excentrée; cependant, dès lors il ne faut plus compter avec une surépaisseur de meulage correspondante que pour les seuls tourillons. Si, en revanche, on usine pendant l'étayement d'un tourillon non seulement des tétons de levage mais encore des tourillons, il en résulte pour lesdits tourillons éga- lement des conditions semblables à celles pour les tétons de le- vage, ce qui fait que les déformations nées sur lesdits tourillons jusqu'à cette opération d'usinage sont enlevées par fraisage et qu'après achèvement de l'arbre il ne reste plus que des déforma- tions relativement faibles. Ce ne sont plus que ces dernières dé- formations qu'il convient d'éliminer à la suite du fraisage, car en raison de l'absence de récupération élastique de déformations, il ne peut plus y avoir création d'excentricités autres, et l'é- limination de cette minime déformation ne cause aucune difficulté quelconque. Etant donné que dans le procédé suivant l'invention il n'y a aucun centrage, il n'est pas non plus nécessaire d'étayer -3- constamment un tourillon, mais on peut aussi bien étayer un téton de levage ou même un bras de manivelle ou analogue, servant de point d'appui. Suivant les conditions d'usinage existantes, etc... il est par conséquent possible de choisir les points d'appui et d'influencer quantativement les déformations devant encore être éliminées après le fraisage de l'arbre et, partant, les surépais- seurs de meulage nécessaires et de les limiter également localement Le procédé suivant l'invention n'est pas lié à un dérou- lement spécial du fraisage, mais peut être appliqué pour les pos- sibilités les plus diverses du fraisage de vilebrequins ou d'arbres à cames, c'est-à-dire aussi bien pour le fraisage progressif d'un tourillon d'arbre à la fois seulement que pour le fraisage progres- sif de deux tourillons à la fois, dans le cas d'un étaiement d'un seul tronçon d'arbre à la fois ou simultanément de deux tronçons d'arbre, dans le cas d'un étaiement durable au milieu ou dans le cas d'un étaiement lui aussi progressant pas à pas, pour un frai- sage avec une phase de préusinage et une phase d'usinage de fini- tion ou pour le fraisage en une phase unique à chaque fois jus- qu'à l'usinage de finition, etc... Mais le plus souvent, le pro- cédé demeurera circonscrit à des arbres courts, c'est-à-dire à des vilebrequins ou à des arbres à cames pour moteurs de véhicules au- tomobiles de tourisme ou utilitaires, car il ne tient pas compte de l'influence du fléchissement consécutif au poids propre de la pièce à usiner, ce qui justement ne joue pas de rôle dans le cas d'arbres courts. Etant donné que l'arbre se trouve étayé sans être en même temps centré, le procédé suivant l'invention permet également d'étayer des tronçons d'arbre non-usinés, ce qui rend superflus deE traitements préparatoires fastidieux, tels que par exemple le fa- çonnage au tour d'une attache de lunette ou analogue. De surcroît, on bénéficie ainsi d'une plus grande liberté dans la définition des endroits à étayer par rapport aux endroits à usiner. Pour pouvoir mettre en oeuvre le procédé d'une façon simple, il est proposé en prolongement de l'invention, pour une fraiseuse appropriée, une lunette ayant au moins deux mâchoires de serrage qui peuvent être amenées chacune indépendamment de la position de l'autre aux endroits à étayer par l'intermédiaire de _4_ ?476518 systèmes servo-moteurs et être placées conjointement sous l'action d'une pression après leur application, lunette sur laquelle les mâ- choires de serrage peuvent être immobilisées séparément et chacune indépendamment de l'autre dans n'importe quelle position par des dispositifs de serrage qui leur sont respectivement affectés. Etant donné que l'arbre doit être serré sans centrage, les mâchoires de serrage doivent pouvoir être appliquées chacune en ce qui la concer- ne en tant que telle et la pression de serrage nécessaire ne doit pouvoir être mise en oeuvre qu'après que toutes les mâchoires de serrage se sont appliquées aux endroits voulus. Les systèmes servo-moteurs qui permettent d'un côté un mouvement en toute indépendance des mâchoires de serrage et de l'au- tre côté une action de serrage conjointe des mâchoires de serrage après avoir été appliquées sur la pièce à usiner, sont en particu- leir les systèmes moteurs hydrauliques ou pneumatiques qui sont re- liés entre eux ou branchés sur une distribution commune de fluide de pression et qui apportent les actions de réglage souhaitées sans gros moyens de construction. Les dispositifs de serrage simplifient en l'occurrence sensiblement l'étaiement, car ils immobilisent dans leur position d'appui les mâchoires de serrage placées sous l'ac- tion correspondante de serrage par les systèmes servo-moteurs, mais permettent que l'usinage de l'arbre puisse être entrepris dans le sens souhaité, les systèmes servo-moteurs étant en même temps hors charge. Pour pouvoir mettre en oeuvre le procédé suivant l'inven- tion, même dans le cas o la pièce à usiner est tournée pendant le fraisage, les mâchoires de serrage, assorties de leurs systèmes ser- vo-moteurs et de leurs dispositifzde serrage, peuvent être montées dans un support annulaire monté de manière à pouvoir tourner et à entourer la'pièce à usiner. Dans ces conditions, l'arbre peut, si besoin en est, être serré de façon excentrée à l'endroit étayé et le tourillon d'arbre peut être tourné et orienté pour le fraisage en dépit de cet étaiement, car le support annulaire permet de faire tourner les mâchoires de serrage en un mouvement accompagnant la pièce à usiner. Si, à cet égard, le support annulaire peut être immobilisé au choix, il devient naturellement possible de faire appel à la lunette aussi bien pour fraiser des arbres immobiles -5- que pour fraiser des arbres entraTnés dans un mouvement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre en regard des dessins annexés qui représentent, schématiquement et simplement à tire d'exemple, une lunette conforme à l'invention pour une fraiseuse. Sur ces dessins: La figure 1 est une vue de face, dans la moitié à gauche, d'une lunette pour une fraiseuse pour usiner une pièce à usiner pendant son mouvement de rotation et, dans la moitié à droite, d'une lunette pour une fraiseuse pour usiner une pièce à usiner au repos, et la figure 2 est une vue en coupe axiale des deux exemples de réalisation suivant II-II à la figure 1. Une lunette 2, 2a qui peut être glissée dans le sens de la longueur sur le banc 1 d'une machine à fraiser qui n'est pas représentée dans de plus amples détails, est équipée de trois mâ- choires de serrage 3, 3a qui peuvent être positionnées dans le sens radial et pour le positionnement desquelles sert chaque fois un système moteur 4, 4a hydraulique. Les systèmes moteurs 4, 4a hy- drauliques sont reliés entre eux par l'intermédiaire des conduites , 5a et sont conjointement alimentés en fluide de pression. Pour immobiliser les différentes mâchoires de serrage 3, 3a dans une position quelconque, des dispositifs de serrage 6, 6a sont prévus qui peuvent être actionnés par voie hydraulique ou mécanique. Pour une fraiseuse prévue pour usiner une pièce à usiner au repos, les mâchoires de serrage 3 sont engagées directement dans un guide 7 solidaire de la lunette et sont simplement déplacées dans le sens radial par l'intermédiaire des systèmes moteurs 4 hydrauliques (Fig. 1, moitié à droite; Fig. 2, moitié du bas). Pour une fraiseuse prévue pour usiner des pièces à usiner en mou- vement de rotation, il faut que les mâchoires de serrage 3a puis- sent accompagner le mouvement de la pièce à usiner (Fig. 1, moitié à gauche: Fig. 2, moitié du haut). Pour obtenir ce résultat, les- dites mâchoires de serrage 3a sont montées, assorties de leurs sys- tèmes moteurs 4a hydrauliques et leurs dispositifs de serrage 6a, dans un support annulaire 8 dans lequel elles sont insérées dans un guide 9 solidaire du support et peuvent être déplacées dans le -6- sens radial. Le support annulaire 8 entoure la pièce devant être usinée et est monté de manière à pouvoir tourner dans la lunette 2a. A cet effet, un mécanisme 10 à engrenage assure l'entraînement synchronisé du support 8 avec la rotation de la pièce à usiner,-si bien que pendant l'usinage d'une pièce de travail, le système d'ap- pui tourne en fonction de la pièce à usiner. Pour alimenter les systèmes moteurs 4a hydrauliques, les conduites 5a débouchent dans une conduite annulaire il du support annulaire 8 qui est branchée d'une manière qui n'est pas représentée dans le dessin soit à une distribution de fluide sous pression installée dans le support an- nulaire, soit, par l'intermédiaire d'un circuit rotatif, à une dis- tribution de fluide sous pression prévue à l'extérieur du support. La lunette 2, 2a avec ses mâchoires de serrage 3, 3a pouvant être positionnées en conséquence, permet de serrer une pièce d'usinage 12 sans centrer cette dernière, si bien que cette dernière peut aussi bien être immobilisée dans une position excen- trée. De ce fait, il devient possible d'étayer lors du fraisage de vilebrequins ou arbres analogues, l'arbre à usiner chaque fois dans la position effective considérée, pour éviter après-l'achève- ment du vilebrequin que celui-ci ne reprenne élastiquement une po- sition tordue. - 7 - REVENDICATIONS 2476518 ______________ 1. Procédé pour fraiser des vilebrequins ou des arbres à cames, selon lequel la pièce à usiner est serrée à ses deux ex- trémités et étayée au moins en un endroit lors de l'usinage d'un tourillon d'arbre ou similaire, caractérisé par le fait que l'arbre est serré à l'endroit étayé chaque fois sans centrage dans la posi- tion qu'il occupe effectivement sur le moment et que l'usinage des tourillons d'arbre ou similaires est conduit dans cette position. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'arbre est immobilisé dans la position existante par le fait d'étayer au moins l'un de ses tourillons. 3. Lunette pour fraiseuse servant à la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 et 2, avec au moins deux mâ- choires de serrage qui peuvent être amenées chacune indépendamment de la position de l'autre aux endroits à étayer par l'intermédiaire de systèmes servo-moteurs et étre placées conjointement sous l'ac- tion d'une pression après leur application, lunette caractérisée par le fait que les mâchoires de serrage (3, 3a) peuvent être immobili- sées séparément et chacune indépendamment de l'autre dans n'importe quelle position par des dispositifs de serrage (6, 6a) qui leur sont respectivement affectés. 4. Lunette suivant la revendication 3,caractérisée par le fait que les mâchoires de serrage (3a) sont montées, assorties de leurs systèmes servo-moteurs (4a) et de leurs dispositifs de ser- rage (6a), dans un support annulaire (8) monté de manière à pouvoir tourner et à entourer la pièce à usiner (12).