Brevet FR2482505A1 — publié le 19811120

L'invention concerne un procédé et une machine pour l'usinage de disques et notamment de disques de freins, ainsi que les disques obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé. Les disques de freins sont réalisés actuellement soit par rectification (meulage) complétée ou non par une opération de rodage, soit par outil de coupe en tournage, les disques étant dans tous les cas ébauchés au préalable par outils de coupe. Dans ce dernier cas, le disque est entraîné en rotation, tandis que l'outil de coupe se déplace radialement sur la surface du disque à usiner, afin de produire un copeau en spirale. Ce second procédé par usinage est préféré au procédé par meulage car il est plus rapide, moins onéreux et n'impose pas des réglages fréquents de l'installation en raison de l'usure de la meule. Cependant, ce procédé d'usinage présente un inconvénient en ce que l'état de la surface usinde n'est pas constant depuis la périphérie du disque jusqu'à sa zone centrale Pour tenter de remédier à cet inconvénient, on a déjà prévu d'entrainer le disque à une vitesse de roteti & n qui croit lorsque 1' outil de coupe se déplace depuis #a périphérie jusqu'à sa zone centrale, cette croissance de la vitesse de rotation du disque étant telle que la vitesse de coupe reste constante pendant tout l'usinage. Le résultat obtenu, tout en étant moins défectueux, ne présente cependant pas encore la qualité souhaitée. La présente invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient et concerne à cet\effet, un procédé pour l'usinage de disques, et notamment de disques de freins suivant lequel on entraîne en rotation le disque et on déplace un outil de coupe radialement à la surface du disque pour produire un copeau d'usinage, procédé caractérisé en ce qu'on fait varier la vitesse de rotation du disque de façon que la vitesse de coupe du disque par l'outil soit constante, tandis qu'on fait varier la vitesse de déplacement radiale de 1' coutil de façon que la largeur du copeau d'usinage du disque soit constante. Suivant une autre caractéristique de l'invention, pour l'obtention d'une vitesse de coupe constante, on alimente un variateur de vitesse déterminant la vitesse de rotation du moteur d'#ntrainement du disque par la tension résultant de la division d'une tension réglable et d'une tension représentative de la position radiale de l'outil par rapport à l'axe du disque. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on obtient la tension représentative de la position radiale de l'outil par rapport à l'axe du disque en réalisant la somme algébrique d'une tension représentative, au début de l'usinage, de la position radiale de l'outil par rapport à l'axe du disque et d'une tension représentative de la variation de position de l'outil sur le disque depuis le début de l'usinage. L'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur l'unique dessin ci-joint qui représente, en perspective schématique, les mécanismes d'usinage associés à leurs moyens de commande représentés de manière synoptique. La présente invention a, en consécuence, pour but d'obtenir, par le procédé d'usinage, des disques et notamment des disques de freins, par exemple pour véhicules automobiles, qui présentent un état de surface rigoureusement constant. L'invention part de l'observation que, lorsqu'on entraine en rotation le disque de manière que la vitesse de coupe soit constante, alors que l'outil se déplace radialement à une vitesse constante, la largeur du copeau diminue au fur et à mesure que ;'on se rapproche de la zone centrale du disque. Il en résulte donc une modification du couple de travail de l'outil sur le disque d'où une modification des vibrations des pièces en mouvement et notamment du disque et de l'outil, vibrations qui tiennent compte des masses en présence. Suivant l'invention, il est ainsi prévu de déplacer le couteau sur le disque de manière à former des copeaux de largeur constante, le disque étant lui-même entraidé à une vitesse de rotation telle que la vitesse de coupe soit constante. Ainsi, dans le cas où l'usinage du disque s'effectue depuis la périphérie et vers la zone centrale du disque, la vitesse de déplacement radiale de l'outil, ainsi que la vitesse de rotation du disque sont toutes les deux croissantes et reliées par une relation hyperbolique. Dans l'exemple représenté sur les dessins ci-joints, le disque à usiner 1 est disposé sur une broche 2 entrainée en rotation par un moteur électrique 3. Dans cet exemple, le disque 1 est destiné à être usiné simultanément sur ses deux faces et il est prévu deux outils de coupe 41 et 42 disposés en regard l'un de l'autre aux extrémités des branches d'un étrier 5. Cet étrier est entraîné en déplacement radial par rapport à l'ase de la broche 2 à partir diun moteur électrique 6 et par l'intermédiaire d'une vis sans fin 7 en prise sur un filetage de l'étrier 5. En liaison avec l'arbre du moteur d'avance 6 est disposé un émetteur d'impulsions codées q qui#compte des impulsions en fonction du nombre de tours de rotation du moteur 6 de façon que ce nombre d'impulsions codées soit représentatif de la variation de position radiale des couteaux 41 et 42 sur le disque 1. Ces impulsions sont décodées et transformées en une tension analogique par le convertisseur digital analogique 9 et amenées dans un soustracteur 10 dans lequel la tension issue du convertisseur 9 est soustraite à une tension réglable issue du potentiomètre il qui est déterminée en fonction de la distance, au début de l'usinage, des couteaux 41 et 42 à l'axe de la broche 2. Dans l'exemple représenté, l'usinage est réalisé par déplacement des outils 41 et 42 depuis la périphérie du disque et vers l'intérieur, la tension affichée par le potentiomètre 11 correspond donc au diamètre du disque 1. Egalement, et étant donné que l'usinage commence par la périphérie du disque 1, l'étage 10 est constitué par un soustracteus mais il est bien entendu que si cet usinage commençait par la zone centrale du disque 1, cet étage 10 serait constitué par un additionneur de façon que dans tous les cas, à partir de la tension issue du convertisseur 9 et représentative de la variation de position des couteaux, on obtienne, à la sortie de l'étage 10, une tension représentative de la position de ces couteaux. La tension issue de l'étage 10 est amenée sur un diviseur analogique 12 qui reçoit par ailleurs une tension réglable issue d'un potentiomètre 13 déterminée manuellement en fonction de la vitesse de coupe désirée au début de l'usinage. Le diviseur 12 réalise le quotient des tensions issues du potentiomètre 13 e##t de l'étage 10, la tension résultante étant amenée à l'entrée d'un variateur 14, de façon à déterminer la tension d'alimentation du moteur 3 et donc sa vitesse de rotation. On constate donc que, par cette installation, la tension issue du potentiomètre 13 détermine la vitesse de rotation du moteur 3 au départ de l'usinage, c'est-à-dire lorsque le compteur 8 est à zéro et que cette vitesse de rotation est modifiée en permanence au cours de l'usinage par la tension issue de ltétage 10 et représentative de la position des couteaux et 42 sur le disque 1. Cette installation permet donc d'obtenir une vitesse de coupe constante étant donné que cette vitesse est égale à 2 1J RN dans laquelle N est la vitesse de rotation d'origine du moteur 3 déterminée par le tension issue de 13 et R est égal au rayon d'origine déterminé par la tension issue de 11 moins ss r déterminée par le compteur d'impulsions 8. Sur l'arbre de sortie 3 est également disposée une dynamo tachymétrique 15 dont la tension est comparée dans le variateur 14 à la tension issue du diviseur 12; afin de réaliser un asservissement de cette tension d'alimentation du moteur 3 à la tension issue de 12. La tension issue du diviseur 1~g et qui est proportionnelle à la consigne à appliquer au variateur de vitesse 14, est également amenée à l'entrée d'un amplificateur opérationnel 16 dont la sortie détermine la commande d'un variateur de vitesse 17 déterminant la vitesse de rotation du moteur d'avance 6, de façon que la vitesse de rotation de ce moteur 6 soit également proportionnelle à la tension issue de 12, c'est-àdire à la vitesse de rotation du moteur 3. l'entrée de l'amplificateur opérationnel 16 reçoit également une tension issue du potentiomètre 17 et dont la tension affichée au début de l'usinage détermine la largeur du copeau en spirale réalisé par les couteaux 41 et 42 sur le disque 1. En conséquence, cette tension, issue du potentiomètre 17, est-modifiée à chaque instant par la tension issue du diviseur 12 de façon à augmenter la vitesse de rotation du moteur 6 et donc la vitesse d'avance des couteaux 41 et proportionnellement à l'augmentation de la vitesse de rotation du disque t. Par cette disposition, on obtient donc bien d'une part une vitesse de coupe constante, d'autre part un copeau d'usinage de largeur constante, ce qui permet d'obtenir un état de surface constant du disque 1 du fait que les vibrations des couteaux 41 et 42 sur le disque 1 ne sont pas modifiées au cours de l'usinage. REVENDICATIONS 10) Procédé pour l'usinage de disques, et notamment de disques de freins suivant lequel on entraine en rotation le disque et on déplace un outil de coupe radialement à la surface du disque pour produire un copeau d'usinage, procédé caractérisé en ce qu'on fait varier la vitesse de rotation du disque de façon que la vitesse de coupe du disque par l'outil soit constante tandis qu'on fait varier la vitesse de déplacement radiale de l'outil de façon que la largeur du copeau d'usinage du disque soit constante. 20) Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'obtention d'une vitesse de coupe constante, on alimente un variateur de vitesse déterminant la vitesse de rotation du moteur d'entraînement du disque par la tension résultant de la division d'une tension réglable et d'une tension représentative de la position radiale de l'outil par rapport à l'axe du disque. 30) Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'on obtient la tension représentative de la position radiale de l'outil par rapport à l'axe du disque en réalisant la somme algébrique d'une tension représentative, au début de l'usinage, de la position radiale de l'outil par rapport à l'axe du disque et d'une tension représentative de la variation de position de l'outil sur le disque depuis le début dé l'usinage. 40) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour l'obtention d'un copeau d'usinage de largeur constante, on alimente un variateur de vitesse déterminant la vitesse de rotation du moteur d'avance de l'outil par une tension proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur d'entraînement du disque. 50) Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'on obtient la tension proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur d'entrainement du disque à partir de la tension -résultant de la division de la tension réglable et de la tension représentative de la position radiale de l'outil par rapport à l'axe du disque.