Brevet FR2483294A1 — publié le 19811204

L'invention concerne un procédé pour la figuration et la réalisation d'enveloppes et surfaces de corps creux à conicité extérieure et/ou intérieure, notamment sur des corps tubulaires de longueur définie, dont l'axe de référence ou axe longitudinal médian présente un profil en forme de courbe. De tels procédés servent à la représentation des- tinée à la fabrication ainsi qu'à la mesure de corps géométri- ques, avec une précision relativement élevée de leur forme ainsi que de leurs dimensions. D'après le brevet DE 619 187 - IPC D 23C-3/4, on connaît un dispositif pour le tournage de coquilles ou pièces analogues à profil non de révolution. Le dispositif connu con- vient pour la réalisation autour de surfaces intérieures s'étendant obliquement l'une par rapport à l'autre, au moyen d'une tige guidée transversalement qui porte l'outil de coupe pouvant coulisser en direction longitudinale de la pièce et qui est fixée dans des blocs pouvant coulisser transversalement. Ces blocs de support sont reliés, de manière réglable en posi- tion, au moyen de bielles, avec interposition de tiges de trac- tion, aux surfaces intérieures à usiner, par positionnement sur une règle commune. En conséquence, ce dispositif connu présente uniquement la réalisation de surfaces exactement coni- ques. Dans certaines branches d'industries particulières, il est cependant nécessaire de réaliser et de mesurer des sur- faces coniques ou des corps de forme conique dont l'axe de référence ou l'axe longitudinal médian s'étend en forme de courbe. La présente invention ne concerne pas à la limite une courbure de grandeur infinie auquelle elle n'est pas applicable. Il peut se présenter des rayons de courbure de plusieurs mètres, mais le domaine de l'invention est limité à des rayons de courbure de l'ordre de 2 à 20 mètres. Un tel domaine d'application convient par exemple pour des coquilles de coulée en barre continue d'acier liquide ou de métaux non ferreux. La technique comportant des coquilles de coulée en barre montées oscillantes sur une voie courbe suppose des axes longitudinaux médians courbes pour les coquil- les de coulée. Il est en outre connu, et appliqué dans la prati- que, de réaliser des coquilles de coulée en continu à partir de 2 2483294 tuyaux de cuivre rectilignes, ce tuyau rectiligne étant poussé sur un mandrin courbe pour lui donner la forme finale d'un corps creux conique par formage par explosion. Cependant la précision du tuyau de cuivre courbe dépend, de manière décisive, de la précision du mandrin de formage, de telle sorte que, finalement, c'est la précision de forme du mandrin qui est un facteur décisif pour la précision du tuyau de cuivre courbé. De tels mandrins ne peuvent être amenés à la gros- seur désirée, qu'à l'aide d'un mécanisme de copiage par une machine à raboter ou une fraiseuse à partir d'un modèle, et qui conduit à des imprécisions. Cependant, ce modèle lui-même n'est jusqu'à ce jour pas réalisable de manière géométriquement exacte sur une machine outil, et il doit facilement être con- fectionné à la main à l'aide d'une technique de copiage de modèle. Un problème se pose donc pour la détermination avec une précision suffisante de la forme du mandrin courbe. L'invention a pour but de permettre la représenta- tion idéale et la fabrication de surfaces enveloppes ou surface de corps creux à conicité extérieure ou intérieure, présentant un profil courbe par rapport à un axe de référence, ou à l'axe longitudinal médian du corps. Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé pour la figuration et la réalisation d'enveloppes et surfaces de corps creux à conicité extérieure et/ou intérieure, notam- ment sur des corps tubulaires de longueur définie, dont l'axe de référence ou axe longitudinal médian présente un profil en forme de courbe, procédé caractérisé en ce que, en dépendance d'un déplacement en forme de courbe du corps à pourvoir d'un c8ne courbe autour d'un centre de courbure défini, et sur la base d'une génératrice formée par un mouvement de rotation, le profil conique de l'enveloppe ou de la surface du corps creux est réalisé par un réglage en continu de la distance entre la génératrice et l'axe de référence ou axe longitudinal médian à allure courbe. Cette solution permet de représenter idéalement et de fabriquer par exemple des corps de révolution intérieurement ou extérieurement coniques avec axe longitudinal médian courbe, de manière géométriquement idéale. Un avantage important de ce procédé réside en ce que chaque répétition du procédé aboutit à un modèle plus précis que celui qui pouvait être obtenu 3 2483294 précédemment à titre individuel avec une dépense technique con- sidérable. Le procédé conforme à l'invention est basé sur la décomposition d'un problème de réalisation sphérique en deux problèmes de réalisation géométrique liés entre eux. Le procédé de l'invention peut avantageusement être appliqué à des corps coniques à section transversale circulaire et à une courbe, ainsi qu'à des corps coniques à section trans- versale polygonale et à axe courbe. Pour ce dernier cas de corps à section transversale polygonale, il est prévu que la génératrice est formée à partir d'un mouvement rectiligne effectué sur le cône, déplacé pas à pas sur le pourtour de la surface enveloppe ou surface intérieure creuse à réaliser, dirigé chaque fois en sens opposé à un déplacement courbe particulier du corps. Pour l'application du procédé à des corps de section ronde ou ovale, il est prévu, conformément à une autre caracté- ristique de l'invention, que la génératrice est formée à partir d'au moins un outil rotatif à enlèvement de copeaux fixé en alignement avec l'axe longitudinal médian et réglable en posi- tion perpendiculairement à l'axe longitudinal médian. Pour obtenir une surface extérieure lisse du corps conique courbe réalisé par usinage à enlèvement de copeaux, il est prévu, conformément à une autre caractéristique de l'inven- tion, les courses par unité de temps de l'outil et de la pièce sont dans un rapport égal ou inférieur à 1/1. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu de choisir l'allure de courbure de l'axe longitudi- nal médian assurant une possibilité de fabrication la plus sim- ple. Pour cela, le corps est déplacé sur une piste circulaire. Le procédé de l'invention est en outre applicable à des opérations de mesure pour vérifier sur le corps des écarts éventuels par rapport à une forme géométrique ou à des dimen- sions prédéterminées. L'invention s'étend à un dispositif pour l'appli- cation du procédé ci-dessus, dispositif caractérisé en ce que, sur un bâti de machine est prévu un dispositif de réception et de support pour le corps, déplaçable en va et vient dans un guidage courbe, et, en outre, un outil d'enlèvement de copeaux, dans un support d'outil entra né en rotation, s'étendant tangen- tiellement à l'axe longitudinal médian, ou parallèle à une tan- gente à cet axe, du corps fixé dans son support, l'outil étant monté dans son support orienté perpendiculairement à l'axe de ce support et réglable en position par rapport au corps. Il est à remarquer à ce propos que, pour la préci- sion de la courbure du corps conique courbe, ce n'est pas la distance du guide courbe au centre de courbure qui est détermi- nante, mais la distance entre le corps ou son support et le centre de courbure. Le dispositif conforme à l'invention donne la pos- sibilité de fabriquer le corps creux sphérique décrit en une opération de travail sur le dispositif géométriquement précis, avec les tolérances acceptées pour le dispositif. La caractéristique essentielle du dispositif con- forme à l'invention réside en ce qu'il est capable d'exécuter simultanément trois mouvements: a) - la rotation de l'outil autour de son axe lon- gitudinal médian, b) - le déplacement d'avancement de la pièce dans son support conformément au guidage courbe, c) - le déplacement d'avancement de l'outil en direction radiale pour la production du cone. Pour la réalisation de l'invention, il est prévu que le support d'outil est constitué par un arbre, à l'intérieur ou à l'extérieur duquel sont prévus des moyens de commande de réglage de position de l'outil d'enlèvement de copeaux. L'arbre peut, pour son mouvement de rotation, être supporté à chacune de ses extrémités avec des moyens simples, de sorte que, pour l'application du procédé conforme à l'invention, il est possi- ble d'utiliser des machines habituelles disponibles dans le commerce, telles que des aléseuses avec une adaptation appro- priee. Suivant une-autre proposition de l'invention, les moyens de commande de positionnement de l'outil consistent en une tige, disposée à l'intérieur d'un arbre creux, et déplaçable longitudinalement en va et vient en dépendance du mouvement du support du corps à usiner. Pour la production du déplacement de réglage de position de l'outil à enlèvement de copeaux, il est en outre prévu que la tige de commande est pourvue d'un c8ne correspon- dant à la conicité prédéterminée du corps, et sur lequel s'appuie l'outil d'enlèvement de copeaux. Pour des corps coniques qui sont à pourvoir exté- rieurement de surfaces coniques, le principe du dispositif con- forme à l'invention est modifié en ce sens que les moyens de commande de positionnement de l'outil, extérieurs à l'arbre, consistent en un guidage entourant le corps, le support et l'arbre, sur la surface intérieure conique duquel s'appuie l'outil d'enlèvement de copeaux, ce guidage étant monté de manière à pouvoir coulisser en direction de l'axe de déplace- ment. La qualité des surfaces extérieures à réaliser est améliorée en prévoyant que l'outil d'enlèvement de copeaux est constitué par une ou plusieurs arêtes de coupe se succédant en direction de l'usinage et réglées pour différentes profondeurs de coupe. Pour absorber les forces produites lors de l'usi- nage d'un corps métallique, il est prévu que l'outil d'enlève- ment de copeaux s'appuie avec un élément d'appui, contre la tige de commande et contre le guidage. L'absorption de forces d'usinage très importantes correspondant à de plus grandes profondeurs de coupe ainsi qu'à des vitesses de coupe élevées, est en outre amélioréeen prévoyant que l'outil d'enlèvement de copeaux prend appui sur la tige de commande au moyen d'un galet de roulement, dont l'axe s'étend transversalement à la direction d'avancement de la tige de commande, ou au moyen d'un organe de glissement à surface plane. La forme de section transversale de la tige de commande correspond alors à celle du corps à réaliser et, ainsi, le support d'outil et la tige de commande peuvent être entrat- nées en synchronisme. Pour l'application du procédé de l'invention à de simples opérations de mesure, l'invention prévoit un dispositif dans lequel, au lieu de l'outil d'enlèvement de copeaux, il est prévu un indicateur de grandeur de mesure, tel qu'un mécanisme d'horlogerie dont le levier palpeur est appuyé contre la tige de commande ou contre le guidage extérieur. La description ci-après se rapporte à plusieurs exemples de réalisation de l'invention avec référence aux des- sins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan du dispositif conforme à l'invention destiné à la réalisation d'un corps à axe longitudinal médian courbe et à surface intérieure conique à section transversale circulaire. - la figure 2 montre l'application du procédé à des opérations de mesure. - la figure 3 est une vue en plan du dispositif conforme à l'invention pour un corps à axe longitudinal médian courbe et surface extérieure conique à section transversale circulaire. - la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une tige de commande à section transversale circulaire soute- nant l'outil d'enlèvement de copeaux. - la figure 5 est une vue en coupe transversale d'une tige de commande à section transversale polygonale soute- nant l'outil d'enlèvement de copeaux. Sur le bâti de machine 1 qui peut consister en un plateau de montage d'une machine outil, par exemple une alé- seuse, est supporté de manière à pouvoir coulisser, le disposi- tif de support 2 pour le corps à représenter ou à usiner 3. Le support 2 coulisse dans le guidage courbe 4 qui décrit un arc avec une courbure 4a. Le centre de courbure peut se trouver à l'extérieur du bati de machine 1. L'axe longitudinal médian 5 du corps 3 forme, au point de tangence 5a, une tangente à l'axe de déplacement 4b du guidage courbe 4. Cet axe de déplacement 4b ne doit pas obligatoirement coïncider avec l'axe médian du guidage courbe 4, mais cependant il coïncide généralement avec l'axe longitudinal médian du corps 3. Le support d'outil 6 est équipé avec un outil d'enlèvement de copeaux 7. La direction de coupe de l'outil 7 est orientée perpendiculairement à l'axe 8 du support d'outil 6. Le support d'outil 6 consiste en un arbre 6a qui est équipé avec des moyens de commande 9 pour assurer un réglage continu de position de l'outil 7 contre le corps 3. Conformément aux figures 1 et 3, l'arbre 6a est un arbre creux 6b. Dans la figure 1, à l'intérieur de l'arbre 6b est disposée la tige de commande 10 qui, à son extrémité non visible est supportée dans des paliers à rotation, et sur laquelle agit, au moins à une extrémité, un dispositif d'entrai- nement en rotation et en coulissement. La tige de commande 10 Z483294 peut Atre coulissée, en direction lOa, axialement, à partir de la position de départ représentée. Par contre, l'arbre creux 6b avec l'outil 7 est fixé en direction axiale. A l'extrémité de la course de coulissement de la tige, qui est supérieure à la longueur du corps, se produit une commutation de l'entratne- ment de coulissement (non représenté) jusqu'à une position qui correspond à nouveau à la position de départ représentée. La tige de commande 10 présente une conicité analogue à la conicité 3a du corps, la vitesse de déplacement du corps 3 sur l'axe de déplacement 4b étant considérée en dépendance de la vitesse de déplacement de la tige de commande 3 avec le c8ne l0b. Dans la figure 3, conformément à un corps à fabri- quer 3 pourvu de surfaces extérieures coniques, les moyens de commande 9 sont disposés à l'extérieur de l'arbre creux 6b. Le guidage 11 présente une surface intérieure conique 12, contre laquelle s'appuie l'outil d'enlèvement de copeaux 7. Le guidage 11 est alors monté pour pouvoir coulisser en direction de l'axe de déplacement 4b, de telle manière que, au point de tangence a, la direction de l'axe 8 est toujours conservée, et l'outil 7 est réglé en position et fonctionne à cet endroit. Le guidage 11 est alors déplacé en commun avec le support 2 qui porte le corps 3 au moyen d'un organe de maintien, non représenté, prévu sur les faces frontales 3b et 3c. L'outil d'enlèvement de copeaux 7 est représenté dans les figures 1, 3, 4 et 5 sous la forme d'un ciseau de coupe 7a qui s'appuie, avec l'élément d'appui 13, contre la tige de commande 10 (figure 1) et contre le guidage. l (figure 3). L'action d'appui, du point de vue des forces de coupe produites, pour une ou plusieurs des arêtes de coupe 7a usinant par exemple du cuivre, est assurée au moyen de corps d'appui spéciaux. Conformément à la figure 4, la tige de commande présente une section transversale de forme circulaire. Comme décrit, cette tige est entraînée en rotation et l'arête de coupe 7_ s'appuie au moyen d'un galet de roulement 14 dont l'axe l4a s'étend parallèlement à l'axe 8. Un tel appui est utilisable lorsque la tige de commande 10 à section transversale circu- laire exécute un déplacement axial en direction lOa, le support d'outil 6 étant immobile axialement et entraîné en rotation en synchronisme avec la tige de commande 10. Pour un tel corps 3, 2'î83294 le mode d'appui de la figure 5 est encore possible. La tige de commande 10 à section transversale polygonale exécute alors le déplacement axial en direction l0a et tourne en même temps avec le support d'outil 6 qui reste immobile dans le sens axial. Pour le cas o le corps à représenter ou à usiner 3 présente une section transversale de forme polygonale, par exemple une section à quatre pans, la tige de commande polygo- nale 10 exécute le déplacement axial dans la direction loa, le support d'outil 6 restant fixe axialement, mais étant avancé et reculé en même temps que la tige polygonale, pas à pas, sur le profil polygonal, relativement au corps 3 en opposition à sa direction de déplacement. Des forces de coupe particulière- ment importantes sont absorbées, suivant la figure 5, par un axe 15a, roulant sur l'axe 8, sur lequel est monté un galet de roulement 15, et qui s'appuie, sur l'arête de coupe 7a. Suivant la figure 2, au lieu de l'outil de coupe à enlèvement de copeaux 7, est prévu un indicateur de grandeur de mesure 16 en forme de mouvement d'horlogerie 17, dont le levier palpeur 17a s'appuie contre la tige de commande 10 ainsi que, dans le cas de la figure 3, contre le guidage exté- rieur 11. Le mode de fonctionnement du dispositif d'applica- tion du procédé de l'invention est le suivant: Au cours, et en dépendance, du déplacement en forme de courbe du corps 3, en commun avec son support 2, dans le guidage en courbe 4, en sens opposé à la direction 10a, le sup- port d'outil 6 avec l'outil de coupe à enlèvement de copeaux 7 tourne (figures 1 et 3) et, simultanément, la tige de commande est avancée en direction lOa. Ainsi se forme la conicité 3a, en forme de c8ne intérieur dans la figure 1 et de cône extérieur dans la figure 3. Des conicités polygonales peuvent être réalisées, intérieurement et/ou extérieurement, suivant une variante du procédé qui prévoit comme génératrice, non pas l'arête de coupe rotative, mais une arête de coupe à déplacement rectiligne en forme d'arête de rabot. Cet outil de rabotage (non représenté) est déplacé pas à pas sur le pourtour du polygone et, à chaque arrêt, il est déplacé, en sens opposé au déplacement rectiligne du corps 3, parallèlement à l'axe de déplacement 4b. R E V E N D I C A T I0 N S ) Procédé pour la figuration et la réalisation d'enveloppes et surfaces de corps creux à conicité extérieure et/ou intérieure, notamment sur des corps tubulaires de lon- gueur définie, dont l'axe de référence ou axe longitudinal médian présente un profil en forme de courbe, procédé caracté- risé en ce que, en dépendance d'un déplacement en forme de courbe du corps à pouvoir d'un c8ne courbe autour d'un centre de courbure défini, et sur la base d'une génératrice formée par un mouvement de rotation, le profil conique de l'enveloppe ou de la surface du corps creux est réalisé par un réglage en con- tinu de la distance entre la génératrice et l'axe de référence ou axe longitudinal médian à allure courbe. 2 ) Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que, en variante, la génératrice est formée par un déplacement pas à pas, sur le pourtour de l'enveloppe ou de la surface à produire, d'un guidage rectiligne monté sur le cone, et déplacé chaque fois en sens opposé à un déplacement particu- lier en courbe du corps. 30) Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que la génératrice est formée par au moins un outil rotatif à enlèvement de oepeaux, immobilisé en direction de l'axe longitudinal médian, et réglable en position perpendicu- lairement à cet axe. 40) Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que les courses par unité de temps de l'outil et de la pièce sont dans un rapport égal ou inférieur à 1/1. ) Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le corps est déplacé sui- vant un parcours circulaire. 6 ) Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que des mesures sont effectuées pour la détection, sur le corps, d'écarts par rapport à un profil géométrique prédéterminé et/ou à des dimensions prédé- terminées. ) Dispositif pour l'application du procédé sui- vant l'une quelconque des revendications l à 5, caractérisé en ce que, sur un bâti de machine (1) est prévu un dispositif de réception et de support (2) pour le corps (3), déplaçable en va et vient dans un guidage courbe (4), et, en outre, un outil d'enlèvement de copeaux (7), dans un support d'outil (6) en- trainé en rotation, s'étendant tangentiellement à l'axe longi- tudinal médian (5), ou parallèle à une tangente à cet axe, du corps (3) fixé dans son support (2), l'outil (7) étant monté dans son support (6) orienté perpendiculairement à l'axe (8) de ce support (6)- et réglable en position par rapport au corps (3). ) Dispositif suivant la revendication 7, caracté- risé en ce que le support d'outil (6) consiste en un arbre (6a), à l'intérieur ou à l'extérieur duquel sont prévus des moyens de commande (9) pour le positionnement de l'outil d'enlèvement de copeaux (7). ) Dispositif suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les moyens de commande (9) sont constitués par une tige de commande (10) pour l'outil (7), dis- posée à l'intérieur d'un arbre creux (6b) et pouvant coulisser en va et vient en dépendance du déplacement du support du corps (2). ) Dispositif suivant l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la tige de commande (10) est pourvue d'un cone (lob) correspondant à la conicité prévue pour le corps (3a) et sur lequel se déplace l'outil d'enlèvement de copeaux (7). ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 7 à 9, caractérisé en ce que les moyens de commande (9) extérieurs à l'arbre (6a) se compose d'un guide extérieur (11) qui entoure le corps (3), son support (2), et l'arbre (6a), sur la face intérieure conique duquel (12) s'appuie l'outil à enlèvement de copeaux (7), ce guide étant monté de manière dépla- çable en direction de l'axe de référence (4b). 12 ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 7 à 11, caractérisé en ce que l'outil d'enlèvement de copeaux (7) se compose d'un ou plusieurs ciseaux à arete de coupe (7a) qui se succèdent en direction de la coupe et qui sont réglés pour différentes profondeurs de coupe. 13 ) Dispositif suivant l'une quelconque des reven- dications 7 à 12, caractérisé en ce que l'outil d'enlèvement de copeaux (7) s'applique, avec un élément d'appui (13), contre la tige de commande (10) ou contre le guide (11). ) Dispositif suivant la revendication 13, carac- térisé en ce que l'outil (7) prend appui sur la tige de com- Il mande (10) au moyen d'au moins un galet de roulement (15) dont l'axe de rotation (15a) s'étend transversalement à la direction d'avancement (10a) de la tige (10), ou au moyen d'un corps de glissement à surface plane, auquel cas la forme de section transversale de la tige de commande (10) correspond à celle du corps (3) à réaliser, le support d'outil (6) et la-tige de com- mande (10) étant entraTnés en synchronisme. ) Dispositif suivant la revendication 6, carac- térisé en ce que, au lieu de l'outil d'enlèvement de copeaux (7) est monté un détecteur de mesure (16) tel qu'un mécanisme d'horlogerie (17), dont le levier palpeur (17a) prend appui sur la tige de commande (10) ou sur son guide extérieur (11).