Brevet FR2488178A1 — publié le 19820212

La présente invention se rapporte à un dispositif de superfinition destin à l'exécution sur des tourillons dtarbres à cames, de vilebrequins ou toutes autres pièces comportant des portées cylindriques dont l'état de surface doit être par ticulièrement soigné, de rainures microscopiques appelées "microturbines" destinées à constituer une étanchéité pour l'huile ayant tendance à passer entre la portée et le joint d'étanchéité pendant la rotation de la pièce. La superfinition d'une portée est habituellement réalisée en traçant sur la surface des traits parallèles ou des traits croisés. Une amélioration de l'étanchéité est obtenue par réalisation de microturbines qui sont formées de aillons hélicoidaux, inclinés par rapport à l'axe de rotation de la pièce. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné plus haut, un tel agencement permet d'arrêter le liquide, par exemple l'huile de lubrification qui a tendance à s'échapper à travers le joint d'étanchéité et sa surface de portée et d'améliorer ainsi l'étanchéité de l'ensemble. Les dispositifs de superfinition pour cette réalisation utilisés jusqu'à ce jour sont basés sur le toilage, ils présentent l'4nconvdnient de denéces- siter des changements fréquents de la toile abrasive ce qui ralentit considérablement leur fonctionnement et donne lieu à des manipulations multiples. L'invention vise à créer un dispositif qui permette l'exécution de microturbines par pierrage de manière à accrottre la durée d'utilisation du dispositif de superfinition. Elle a donc pour objet un procédé de réalisation par pierrage de rainures hélicoldales microscopiques appelées micrcturbznes sur une pièce cylindrique caractérisé en ce qu'on fait tourner la pièce cylindrique autour de son axe et, on fait subir à la pierre et à la pièce un mouvement relatif de va-et-vient parallèlement à l'axe de la dite pièce, on met en contact la pierre avec la pièce pendant une course dudit mouvement relatif de va-et-vient et on carte la pierre de la pièce pendant l'autre course du mouvement de va-et-vient. L'invention a également pour objet un dispositif de superfinition de pièces cylindriques par pierrage pour la réalisation de rainures hélicoldales microscopiques appelées microturbines, comprenant des moyens de mise en rotation de la pièce et carac péris en ce qu'il comporte en outre des moyens pour faire subir à la pierre et à la pièce un mouvement relatif de va-et-vient parallèlement à lasse de la dite pièce et des moyens de mise en contact de la pierre avec la pièce pendant une course dudit mouvement relatif de va-et-vient et de mise hors contact de la pierre et de la pièce pendant vautre course du mouvement de va-et-vient. L'invention a en outre pour objet un dispositif de superfinition par pierrage de piNces cylindriques soumises à des mouvements combinés de rotation autour de leur axe et de va-et-vient suivant ledit axe, caractérisé en ce qu'il comporte une unité porte-pierre destinée à appliquer par intermittence ladite pierre sur la pièce et un dispositif hydraulique de commande de l'application par l'unité porte-pierre de la pierre sur la pièce pendant une course dudit mouvement de va-et-vient de la pièce et du retrait de ladite pierre pendant l'autre course dudit mouvement de va-et-vient. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de superfinition comporte en outre un dispositif de rattrapage automatique de l'usure de la pierre entre deux opérations de superfinition. D'autres caractéristiques de Invention apparattront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels La fig. 1 est une vue schématique en coupe du dispositif de superfinition suivant l'invention en position de départ. La fig. 2 est une vue analogue à celle de la fig. 1 montrant la pierre en contact avec la pièce. La fig. 3 est une vue analogue aux précédentes, montrant le retrait de la pierre au cours du mouvement de retour de la pièce. La fig. 4 est une vue en élévation et en coupe du distributeur hydraulique destiné à commander le dispositif suivant l'invention. Le dispositif de superfinition représenté à la fig. 1 comporte un bâti 1 dont une partie seulement est représentée et un vérin hydraulique 2 solidaire dudit bati. Le vérin 2 comporte un cylindre 2a dans lequel est logé un piston 3 muni de deux tiges opposées 4 et 5. La tige 4 traverse la paroi du corps du vérin 2 et porte à son extrémité libre une pierre abrasive 6 destinée à venir en contact avec une pièce 7 sur laquelle doit être effectuée l'opération de superfinition. La pièce 7 qui présente une section circulaire est reliée à des moyens d'entraj#ne#ent nen représentés destinés à lui imprimer un mouvement de rotation combiné à un mouvement de va-et-vient. La tige 4 est guidée au moyen d'une potence consti- tuée par un support 8 solidaire du corps du cylindre 2 et dans lequel est montée une tige 9 qui porte à son extrémité un guide 10. La tige 5 opposée à la tige 4 présente un plus petit diamètre que celle-ci de sorte que la surface libre S du piston 3 délimitée par cette tige est supérieure à la surface libre s délimitée par la tige 4. La tige 5 est montée à coulissement dans un fourreau ll disposé dans un alésage 12 du bSti 1. Dans l'extrémité du fourreau 11 opposée à la tige de piston5 est vissé une butée réglable 13. La tige de piston 5 présente à proximité de son extrémité une collerette 14. Entre cette collerette et le fond du fourreau il la tige 5 est entourée par un premier ressort 17 tandis qu'un second ressort 18 est disposé entre ladite collerette et un épaulement 19 prévu sur la butée réglable 13. Dans le bâti 1 est en outre monté un dispositif de blocage en translation du fourreau 11 dans l'alésage 12. Ce dispositif est constitué par un piston 20 monté dans un alésage épaulé 21 et sollicité vers le fourreau 11 par des rondelles élastiques 22 montées dans un couvercle 23 fixé sur le bâti 1. Le cylindre 21 est relié à une source de pression P par un conduit 24 connecté à la source par l'intermédiaire d'une électrovanne non- représentée. Le cylindre 2 est connecté à la source de pression P par des conduites 25 et 26 qui aboutissent de part et vautre du piston 3. La conduite 25 est reliée directement à la source de pression P tandis que la conduite 26 est connectée à la source de pression par l'intermédiaire d'une électrovanne 27, d'un distributeur rotatif 28 et dtune seconde électrovanne 29. L'électrovanne 27 est reliée au distributeur 28 par deux conduites 30 et 31. Le distributeur 28 et l'électrovanne 29 sont par ailleurs reliés à une bâche 32. Ainsi qu'on peut le voir à la fig. 4, le distributeur 28 comporte une partie tournante 33 munie d'une gorge périphérique 34 et d'une gorge 35 s'étendant sur une portion de sa périphérie. Les gorges 34 et 35 sont reliées entre elles par un canal 36. La partie tournante 33 du distributeur est liée par des moyens convenables non représentés aux mouvements de va-et-vient de la pièce 7 soumise à l'opération de superfinition. Le distributeur comporte en outre une partie fixe 37 en forme de douille, dans laquelle sont ménagés deux passages 38, 39 respectivement en regard des gorges 34 et 33. La partie tournante 33 porte à l'une de ses extrémités un disque 40 pourvu de lumières périphériques 41, dans lesquelles sont engagées des vis 42 de fixation du disque à une poulie d'entraineaent, non représentée, dans une position propre à compenser le décalage de l'ac- tion du distributeur par rapport au mouvement de va-etvient de la pièce 7. Le dispositif décrit ci-dessus comporte donc - une unité porte-pierre constituée par le vérin hydraulique 2 à double tige 4, 5; - un dispositif hydraulique de commande constitué par le distributeur 28 et les moyens non représentés de liaison de la partie tournante de celui-ci aux mouvements de vaet-vient de la pièce 7; - un dispositif de rattrapage dtusure de la pierre 6, constitué par le fourreau il lié au vérin porte-pierre 2 par les deux ressorts 17 et 18 et par le dispositif 20 de blocage en translation du fourreau 11. Le fonctionnement du dispositif de superfinition suivant lssinvention va entre décrit en référence aux fig. 16 4. Du fait de la longeour des eanalisations entre le vérin 2 et le distributeur 28,il se produit un décalage entre le zonent où la pierre 6 est applzuee contre la pièce 7 et le début de la course de va-et-vient de celle-ci. Afin de compenser ce décalage, une légère avance est donnée au disque 40 en desserrant les vis 42 en dépla- çant le disque à laide-des lumières 41 de manière à donner à la partie tournante une avance appropriée par rapport au mouvement de va-et-vient de la pièce et en bloquant à nouveau les vis 42. Au début d'un cycle de superfinition, le dispositif se trouve dans l'état représenté à la fig. 1. La pression P est appliquée au piston 3 du coté de la tige 4 qui porte la pierre 6 tandis que le côté opposé de ce piston est relié à la boche de sorte que le piston 3 est repoussé vers l'arrière et que la pierre 6 est dégagée de la pièce 7. La pression P est en outre appliquée au dispositif de blocage du fourreau ll de sorte que celui-ci est maintenu en équilibre par les deux ressorts 17 et 18. Dans cette position la butée mobile 13 est placée avec un jeu j par rapport à l'extrémité de la tige 5 du piston 3. Ce jeu correspond à la course de retrait que l'on veut faire exécuter à la pierre 6 lors du fonctionnement du dispositif. Cette course peut être ajustée par déplacement de la butée 13 dans le fourreau 11, à une valeur minimale de l'ordre de quelques dixièmes de millimètre. Afin de mettre la pierre 6 en contact avec la pièce 7 on actionne l'électrovanne 29 de façon à placer le conduit 26 à la pression P. Etant donné que la surface utile S de la face correspondante du piston 3 et supérieure à la surface utile s de sa face opposée le piston 3 est poussé vers la pièce 7 et la pierre 6 vient au contact de celle-ci. Les divers organes du dispositif occupent alors les positions représentées à la fig. 2 sur laquelle on voit que le fourreau 11, après son déplacement dans son alésage 12 sous l'action du piston 3 est immobilisé en translation par le piston 20. En effet la pression P n'étant plus appliquée à celui-ci, les rondelles élastiques 22 le poussent vers la surface extérieure du fourreau 11, ce qui assure son immobilisation. La pièce 7 est alors mise en rotation et animée d'un mouvement de va-et-vient de sorte que la partie tournante 33 du distributeur 28 est également mise en mouvement en synchronisme avec les mouvements de va-et-vient de la pièce. Afin d'exécuter sur la pièce des microturbines héli cotidales, il est nécessaire que la pierre 6 ne soit en contact avec la pièce 7 que pendant une seule course du mouvement de va-et-vient de manière à ne pas croiser les sillons qu'elle trace. Cette course peut être soit la course aller, soit la course retour. A cet effet le distributeur 28 est mis en circuit et assure la mise en contact de la pierre avec la pièce pendant un demi-tour de sa partie tournante 33 et le retrait de la pierre pendant l'autre demi-tour et ainsi de suite. La mise en circuit du distributeur 28 est assurée par l'électrovanne 27 qui assure la liaison entre le vérin 2 et 1'électrovanne 29 par l'intermédiaire du distributeur. le premier lepremierdemi-tour de celui-ci, la pression P de la source appliquée au passage 39 par l'intermédiaire des électrovannes 27 et 2, est transmise par la gorge 35 et par le canal 36 vers le passage 38 qui est relié au vérin 2 par le conduit 26. Il en résulte que le piston 3 est sollicité vers la pièce 7 et que la pierre 6 est appliquée contre celle-ci. Pendant le second demi-tour du distributeur la gorge 35 ne se trouve plus devant le passage 39 de sorte que la pression P n'est plus appliquée au conduit 26. En revanche la chambre du vérin 2 se trouvant du côté de la tige 5 est mise en communication avec la bâche 32 par le trajet constitué par le conduit 26, l'électrovanne 27, le passage 38 de la partie fixe 37 du distributeur, le canal 36, la gorge 35 qui se trouve alors en communication avec des passages radiaux 43 ménagés dans la partie fixe 37. Etant donné que la pression P est appliquée en permanence sur la face du piston 3 se trouvant du coté de la tige 4 le piston est alors repoussé vers d'une distance égale à la course j déterminée par le réglage de la butée 13 dans le fourreau 11. Le fourreau ll reste bloqué par le piston 20, de sorte qu'à la fin du second demi-tour du distributeur les divers organes du dispositif occupent des positions relatives représentées à la fig. 3. Le cycle qui vient d'être décrit se répète jusque l'obtention de microturbines d'une profondeur et d'une densité appropriées. Alors le distributeur 28 est mus hors circuit et la pression P est appliquée à nouveau au dispositif de blocage du fourreau 11. Le piston 20 de ce dispositif libère le fourreau à l'encontre de l'action des rondelles Slas- tiques 22 et le piston 3 recule sous l'effet de la pression P appliquée sur sa face dirigée vers la tige 4. La pièce 7 est Prmnobilisae et le dispositif est prêt pour un nouveau cycle. On constate que lors de l'application de la pierre contre une nouvelle pièce à traiter, le fourreau 11 va se trouver dans une position axiale légèrement avancée par rapport à sa position pendant le cycle précédent, la différence entre les deux positions étant égale à la valeur de l'usure de la pierre 6. Ainsi le dispositif suivant l'invention permet de réaliser un rattrapage automatique de lustre de la pierre. Le dispositif qui vient autre décrit permet de réaliser des microturbines de pas à droite ou de pas à gauche selon la combinaison des sens de rotation de la pièce et de la course pendant laquelle la pierre 6 est appliquée sur la pièce 7. La combinaison de la valeur de la vitesse de rotation de la pièce 7 et de la valeur de vitesse de son mouvement de va-et-vient détermine la valeur du pas des hélices obtenues. Bien que dans le mode de réalisation qui vient entre décrit la pièce sur laquelle on réalise les miero- turbines soit animée d'un mouvement de rotation autour de son axe et d1un mouvement de va-et-vient alors que la pierre est animée d'un mouvement alternatif de mise en contact avec la pièce et de retrait, on comprendra qu'il est possible de concevoir des dispositifs qui tout en étant de construction différente soumettent la pièce à traiter animée d'un mouvement de rotation et la pierre, à un mouvement relatif de va-et-vient parallèlement à l'axe de rotation de la pierre, à une mise en contact de la pierre et de la pièce pendant une course du mouvement relatif de va-et-vient et à un écartement de la pierre par rapport à la pièce pendant l'autre course du mouvement relatif de va-et-vient. A cet effet on peut par exemple faire subir à la pierre un double mouvement a'oscillation suivant deux axes perpendiculaires entre eux. RE1#NDICATlONS l - Procédé de reali3ation par pierrage de rainures hélicoidales microscopiques appelées microturbines sur une pièce cylindrique, caractérisé en ce qu'on fait tourner la pièce cylindrique autour de son axe, on fait subir à la pierre et à la pièce un mouvement relatif de va-et-vient parallèlement à l'axe de la dite pièce, on met en contact la pierre avec la pièce pendant une course dudit mouvement relatif de va-et-vient et on écarte la pierre de la pièce pendant l'autre course du mouvement de va-et-vient. 2 - Dispositif de superfinition de pièces cylindriques par pierrage pour la réalisation de rainures héli cotidales microscopiques appelées microturbines, comprenant des moyens de mise en rotation de la pièce et caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens pour faire subir à la pierre (6) et à la pièce (7) un mouvement relatif de va-et-vient parallèlement à l'axe de la dite pièce -(7) et des moyens (2) de mise en contact de la pierre (6) avec la pièce (7) pendant une course dudit mouvement relatif de va-et-vient et de mise hors contact de la pierre (6) et de la pièce (7) pendant l'autre course du mouvement de va-et-vient. 3 - Dispositif suivant la revendication 2 de superfinition par pierrage de pièces cylindriques soumises à des mouvements combinés de rotation autour de leur axe et de va-et-vient suivant ledit axe, caractérisé en ce qu'il comporte une unité porte-pierre (2) destinée à appliquer par intermittence la dite pierre (6) sur la pièce (7) et un dispositif hydraulique (28) de commande de l'application par l'unité porte-pierre (2) de la pierre (6) sur la pièce (7) pendant une course dudit mouvement de va-et-vient de la pièce et du retrait de ladite pierre pendant l'autre course dudit mouvement de va-et-vient. 4 - Dispositif de superfinition suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif (11, 20, 21, 22, 24) de rattrapage automatique de l'usure de la pierre (6) entre deux opérations de superfinition. 5 - Dispositif de superfinition suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'unité porte-pierre comprend un vérin hydraulique (2) dont le piston (3) est solidaire d'une première tige (4) qui porte ladite pierre (6) à son extrémité libre, et d'une seconde tige (5) opposée à la première et d'une section (8) inférieure à la section (s) de celle-ci, ladite seconde tige coopérant avec une butée (13) de détermination de la course (j) de retrait de la pierre (6) ledit vérin (2) étant relié du côté de la première tige (4) directement à une source de pression (P) et du côté de la seconde tige (5) soit à ladite source de pression (P) soit à la pression atmosphérique, suivant une s~- quence déterminée par le dispositif hydraulique de commande (28). 6 - Dispositif de superfinition suivant ltune des revendications 3 & S, caractérisé en ce que le disposi- tif de commande comporte un distributeur hydraulique rotatif (28) dont la partie tournante (33) est entraînée en rotation en synchronisme avec le mouvement de va-etvient de la pièce (7) à traiter, des électrovannes (27, 29) insérées dans le conduit (26) d'alimentation du vérin porte-pierre (2) du côté de ladite seconde tige (5) étant destinées l'une (27) à la mise en circuit du distributeur hydraulique (28) et l'autre (29) à la mise en communication dudit conduit (26) soit avec la source de pression (P) soit avec l'atmosphère. 7 - Dispositif de superfinition suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la partie tournante (33) du distributeur hydraulique est solidaire de moyens (40, 41, 42) de rattrapage du décalage de la rotation du dis tributeur sur le mouvement de va-et-vient de la pièce (7) à traiter dt à la longueur des canalisations hydrauliques entre le vérin porte-pierre (2) et le distributeur (28). 8 - Dispositif de superfinition suivant lune des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le dispositif de rattrapage automatique de l'usure de la pierre (6) comporte un fourreau (11) monté à coulissement dans le bâti (1) du dispositif et dans lequel est à son tour montée coulissante ladite seconde tige (5) du piston (3) du vérin porte-pierre (2), ledit fourreau (11) portant en outre ladite butée (13) de détermination de la course (; ;) de retrait de la pierre (6), l'extrémité de ladite seconde tige (5) étant maintenue à ladite distance (j) de la butée par deux ressorts (17, 18) dont l'un (17) entoure ladite seconde tige (5) et prend appui entre une collerette (14) de celle-ci et le fond du fourreau (11) et dont lzautre (18) prend appui entre cette même collerette (14) et la butée (13), ainsi qu'un vérin hydraulique (20, 21, 22) de blocage en translation du dit fourreau (ll) dans une position correspondant à la mise en contact de la pierre (6) avec ladite pièce (7). 9 - Dispositif de superfinition suivant la revendication 8, caractérisé en ce que la position axiale de la butée (13) dans le fourreau (11) est réglable.