Brevet FR2486849A1 — publié le 19820122

La présente invention concerne une rectifieuse des- tinée à exécuter des rainures présentant des flancs à sur- face courbée, notamment à produire des rainures de retenue courbées dans la base d'aubes de turbines, et comprenant au moins une broche portemeule qui porte au moins une meule et est déplaçable verticalement (dans la direction Y), une table déplaçable transversalement à l'axe de la broche por- te-meule, c'est-à-dire horizontalement (dans la direction X), au moyen d'un premier organe d'entraînement et un porte- pièce déplaçable sur la table transversalement à la direc- tion X au moyen d'un second organe d'entraînement. Avec la meule ou les meules d'une machine à recti- fier les surfaces planes on peut sans problème exécuter des rainures dans des pièces. Pour cela il suffit de déplacer la pièce dans un plan tangentiel dans la direction X de tel- le façon que la surface de travail de la meule, qui est ha- bituellement la surface périphérique de la meule, vienne en contact avec la pièce de la manière désirée. Si la pièce est déplacée dans un plan parallèle à X et à Z au cours de l'opération de rectification, on obtient une surface de fond plane de la rainure dont la profondeur est déterminée par la plus forte pénétration de la meule dans la pièce. Pour conférer à la rainure une surface de fond courbée il. suffit de déplacer la pièce sur une voie courbée dans la di- rection X ou de rapprocher ou d'éloigner la meule de la pié- ce dans la direction Y au cours de l'opération de rectifi- cation. En raison des faces frontales planes de la meule les surfaces des flancs de la rainure deviennent alors cepen- dant dans tous les cas planes. Des surfaces de flancs cour- bées ne peuvent pas être obtenues en procédant de cette ma- nière. Or il est souvent souhaitable de réaliser des rainu- res présentant des flancs à surface courbée. De telles rai- nures présentant des flancs à surface courbée sont néces- saires par exemple pour les bases ou pieds de certaines aubes de turbines. Pour obtenir de telles rainures présentant des flancs à surface courbée on utilise jusqu'à présent des meu- les-boisseaux, auquel cas le rayon de ces dernières déter- mine le rayon de la courbure des surfaces des flancs. Ce procédé pose des problèmes dès l'instant o il s'agit de réaliser des rainures dont les flancs présentent des surfa- ces à grand rayon de courbure. Dans ce cas l'utilisation de meules-boisseaux à très grancbrayons s'impose, ce qui en- traîne de sérieuses difficultés techniques sur le plan de la construction de la machine et des conditions dé rectifi- cation. Par conséquent, la possibilité d'exécuter des rai- nures dont les flancs présentent des surfaces courbées à grand rayon de courbure est limitée pour des raisons tech- niques. Pour rectifier des rainures présentant des flancs à surface courbée il a été proposé dans le brevet allemand no 705 817, en ce qui concerne la rectification de mâchoi- res de mandrins de serrage, d'utiliser au lieu d'une meule- boisseau une meule plate présentant un angle de cône très obtus et qui est suffisamment chanfreinée à sa périphérie pour qu'elle atteigne le fond du creux entre les dents sans pour autant toucher le flanc opposé du creux. La rectifi- cation se réalise par un pivotement dans le creux entre les dents, lequel pivotement permet à l'outil de rouler sur toute la longueur du creux. Pour réaliser des rainures dont les flancs présentent les surfaces courbées voulues il est donc nécessaire de faire pivoter la meule. Or cela néces- site de fortes dépenses sur le plan de la construction de la machine si l'on veut assurer un usinage précis. La présente invention a pour objet de réaliser une rectifieuse de façon qu'elle soit apte à exécuter des rai- nures dont les flancs présentent des surfaces courbées sans que cela nécessite l'utilisation de meules-boisseaux ou de fortes dépenses sur le plan de la construction de la ma- chine et sur celui de la commande. Ce but est atteint Èuivant l'invention, pour une rectifieuse du genre décrit plus haut, par le fait que sur une table réalisée sous forme de table inclinée et dépla- çable transversalement à l'axe de la broche, c'est-à-dire horizontalement (dans la direction X), au moyen d'un pre- mier organe d'entraînement un porte-pièce est monté de fa- çon à pouvoir coulisser, au moyen d'un second organe d'en- trainement, dans une direction (axe Z') inclinée sous un angle ci par rapport à l'axe de la broche (axe Z) et qu'il est prévu un dispositif de commande relié aux deux organes d'entraînement et qui est réalisé de façon à piloter ceux- ci de telle manière que des déplacements du porte-pièce dans la direction de l'axe Z' s'effectuent en corrélation avec le coulissement de la table inclinée dans la direc- tion X, cette corrélation -étant fonction de l'allure de la courbure qu'il s'agit de conférer à la surface à rectifier des flancs de la rainure. Des rectifieuses comportant une table inclinée pour recevoir la pièce sont en soi connues (brevets britanniques nos 1 349 864 et 1 253 238). Suivant ces deux brevets la table inclinée est-cependant déplacée, de la manière con- nue, seulement dans la direction X afin de rectifier des surfaces planes de mâchoires de mandriné de serrage, c'est- à-dire des surfaces sans courbure. Dans les deux cas il n'est pas prévu de coulissement du porte-outil sous l'angle d'inclinaison de la surface de la table inclinée formant support de sorte qu'il n'est pas possible de réaliser des flancs courbés de rainures. Du fait que la pièce est disposée de façon inclinée sous l'angle o. par rapport à l'axe Z et que la pièce peut coulisser suivant l'axe Z' incliné sous l'angle - par rapport à l'axe Z on obtient suivant l'invention que des rainures présentant des flancs dont les surfaces sont cour- bées à volonté puissent être exécutées dans la pièce. Etant donné qu'il suffit pour cela, suivant l'invention, de faire coulisser la pièce dans la direction de l'axe X et dans celle de l'axe Z', il suffit de prévoir en tant que comman- de une simple commande à deux coordonnées. Suivant une autre caractéristique de l'invention il est prévu deux broches porte-meule parallèles présentant chacune au moins une meule. En cas de mouvements de la ta- ble inclinée dans la direction X le porte- pièce peut être déplacé dans un plan tangentiel aux meules des deux broches et incliné de l'angle c" par rapport à -la surface de base. En même temps le porte-pièce peut coulisser sur la table inclinée, dans la direction Z' inclinée sous l'angle L par rapport aux axes des broches, en corrélation avec le mouvement de la table inclinée dans la direction X. Il s'a- git en l'occurrence donc d'une rectifieuse dite à double tête qui est réalisée conformément à l'invention. Cette forme de réalisation d'une rectifieuse à double tête permet d'exécuter sur des côtés opposés de la pièce simultanément des rainures dont les flancs présentent des surfaces cour- bées de façon contraire. Si la meule ou les meules de l'une des broches réalisent une surface de flanc courbée de mani- ère convexe, alors la meule de l'autre broche, si-tuée de l'autre c8té, réalise une surface de flanc courbée de ma- nière concave et inversement. La rectifieuse à double tête réalisée suivant l'invention permet de façon simple et ra- tionnelle d'exécuter simultanément plusieurs rainures pré- sentant des flancs à surface courbée dans une pièce. S'il s'agit de conférer aux rainures des surfaces de flancs perpendiculaires au plan passant par X et Z', alors il est prévu suivant l'invention que la meule présen- te une surface de rectification inclinée de l'angle os par rapport à sa face frontale. Comme angle d'inclinaison de l'axe Z' par rapport à l'axe Z il convient suivant l'inven- tion de prévoir de préférence un angle cyde 30 . Si cet angle est choisi, le rayon de la courbure de la surface de flanc est égal au double du rayon de la meule. Suivant une forme de réalisation préférée de l'in- vention le dispositif de commande comporte un calculateur de commande de processus qui est conçu pour commander l'en- traînement du porte-pièce dans la direction Z', conformé- ment à l'allure des surfaces de flancs à réaliser, en cor- rélation avec le coulissement de la table inclinée dans la direction X. L'invention offre l'avantage de permettre de réali- ser, au moyen d'une machine à rectifier des surfaces pla- nes ou des profils connue en soi et comportant une ou deux broches porte-meule parallèles, dans des pièces des rainu- res présentant des surfaces de flancs courbées. De fortes dépenses sur le plan de la construction de la machine et celui des conditions de rectification ne sont pas néces- saires. Pour le processus en soi compliqué de rectifica- tion de rainures présentant de telles surfaces de flancs courbées il suffit dans le cas du dispositif suivant l'in- vention de prévoir une simple commande continue à deux coordonnées puisque l'opération de rectification n'exige que des déplacements de la pièce dans les directions X et Z'. Grâce à la disposition de la pièce sur la table incli- née sous un angle donné par rapport à l'axe Z et au fait que la pièce est déplacée dans les directions X et Z', l'invention permet même à l'opération compliquée de recti- fication de surfaces de flancs courbées de rainures d'être maîtrisée avec une machine à rectifier les surfaces planes. La disposition et la possibilité de déplacement commandée du porte-pièce, proposées suivant l'invention, sont parti- culièrement avantageuses en combinaison avec une rectifi- euse à double tête puisque cela permet d'exécuter, par rectification, simultanément des surfaces de flancs cour- bées de façon contraire sur des c8tés opposés de la pièce, ce qui réduit le coût d'usinage de la pièce. L'invention est expliquée ci-dessous à l'aide des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'une machine à rectifier les surfaces planes et les profils à double tête réalisée suivant l'invention; la figure la est une vue à plus grande échelle d'une pièce; la figure lb montre la façon dont les coordonnées utilisées sont disposées les unes par rapport aux autres, et la figure 2 représente schématiquement le circuit de commande. Sur la figure 1 est représentée une rectifieuse à double tête 1 comportant deux broches porte-meule parallè- les 2 et 3. La broche porte-meule supérieure 2 présentant une meule 4 est montée dans un porte-broche 6 et entraînée par un moteur 7. La broche porte-meulesinférieure 3 présen- te deux meules 8 et 9 disposées l'une à la suite de l'autre en direction axiale. Elle est montée dans un porte-broche 11 et entraînée par un moteur 12. Le sens de rotation des broches porte-meule est indiqué par les flèches 2' et 3'. Les porte-broche 6 et 11 peuvent être amenés à coulisser verticalement dans la direction Y (voir également la figure lb) sur un montant de machine 13. Par 14 est désigné un carter qui entoure au moins partiellement la meule supéri- eure 4. Sur un banc de machine 16 une table 17 est guidée de façon à pouvoir coulisser au moyen d'un moteur d'entral- nement 18 dans la direction X (voir également la figure lb) transversalement aux axes des broches porte-meule 2 et 3. A la table 17 est reliée de manière fixe une table inclinée 19 dont la surface est inclinée d'un angle c par rapport à la surface de la table 17 et porte un chariot 21 auquel est fixé un porte-pièce 22. Dans le portepièce 22 est serrée une pièce 23, à savoir dans le cas représenté sur la figure 1 une aube de turbine, dont il s'agit d'usiner la base 24. L'inclinaison de la surface de la table inclinée 19 par rapport à la surface de la table 17 définit une direc- tion Z' qui fait un angle coravec l'axe Z s'étendant perpen- diculairement aux axes X et Y. L'axe Z' est situé dans le plan formé par les axes Y et Z (voir également la figure 1b); L'axe Z s'étend donc dans la direction des axes des broches porte-meule 2 et 3. Le porte-pièce 22 et le chariot 21 sont montés en- semble sur la table inclinée 19 de façon à pouvoir coulisser dans la direction de l'axe Z'. L'organe d'entraînement du chariot est un moteur 26 qui est fixé latéralement à la ta- ble inclinée 19 et se trouve par l'intermédiaire d'un méca- nisme de transmission à courroie crantée 27 et d'une broche en relation de travail avec le chariot. Sur la figure 2 est Représenté schématiquement dans son ensemble le circuit de commande de la rectifieuse pro- posée suivant l'invention. Il s'agit d'une simple commande de trajet à deux coordonnées puisque pour les travaux de rectification à effectuer la pièce n'a besoin d'être dépla- cée que dans les directions X et Z'. Les moteurs d'entrai- nement 18 et 26, prévus pour le déplacement de la piècé res- pectivement dans la direction X et dans la direction Z', sont connectés par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance 28 et 29 à des organes régulateurs 31 et 32. A l'organe régulateur 32 est raccordé un détecteur de position 33 destiné à surveiller la position du chariot 21. dans la direction X. l'organe régulateur 31 est relié à un détecteur de position 34 destiné à surveiller la position du chariot 21 dans la direction Z'. Un générateur de valeur nominale 36 est relié aux deux organes régulateurs 31 et 32. La figure la montre de façon-agrandie la pièce à usi- ner, en l'occurrence la base 24 de l'aube de turbine 23. Le profil de cette base 24 de l'aube de turbine présente qua- tre rainures 37 et 37', dont deux d'entre elles s'étendent dans chacun des côtés opposés de la pièce, et ces deux côtés sont symétriques. Le problème de rectification posé consiste en l'occurrence à exécuter les rainures de la base 24 de l'aube de façon que les surfaces 38 et 38' de leurs flancs présentent une forme courbée. Ainsi que la figure la le montre, la courbure des surfaces de flancs 38 et 38' doit être concave, comme indiqué par les arcs de cercle 41 et 41'. la surface de flanc 39 de la rainure 37', par contre, s'étend de manière convexe, comme l'indique le tracé de l'arc de cercle 41". Jusqu'à présent il était usuel et né- cessaire,pour réaliser de telles rainures à surfaces de flancs courbées par rectification, d'utiliser des meules- boisseaux dont le rayon correspond au rayon des arcs de cer- cle 41, 41' et 41", c'est-à-dire au rayon de la courbure des surfaces de flancs. Dans le cas de grands rayons cela entraîne de très fortes dépenses puisqu'une meule-boisseau à grand rayon impose des conditions sévères en ce qui con-. cerne la construction de-la machine et le processus de rec- tification. L'invention permet d'éviter ces dépenses. Ceci est mis en évidence par la description suivante du mode de fonctionnement de la rectifieuse à double tête suivant l'in- vention. La pièce, dans le cas représenté une aube de turbine, est, comme le montre la figure 1, serrée dans le porte-pièce 22 de telle manière que l'axe de la pièce, désigné sur la figure la par 42, soit orienté dans la direction Z' et s'é- tende par conséquent sous l'angle,- par rapport à l'axe Z s'étendant dans le plan de la table. Pour rectifier des surfaces de flans 38 et 38' présentant la courbure voulue la table inclinée 19 est déplacée avec la table 17 dans le banc de machine 16 dans la direction X et en même temps la la pièce se trouvant sur le chariot 21 est déplacée dans la direction Z' en corrélation avec le coulissement dans la direction X. La corrélation des déplacements dans les directions X et Z', nécessaire pour l'obtention d'une cour- bure d'un rayon déterminé, est définie au préalable dans le générateur de valeurs nominales 36 (voir-la figure 2) qui agit sur les organes régulateurs 31 et 32 en fonction de cette corrélation de sorte que les organes d'entraîne- ment 18 et 26 sont commandés de façon à produire des surfa- ces de flancs présentant la courbure voulue. Au moyen des détecteurs de position 33 et 34 destinés à surveiller res- pectivement la position de la table 17 dans la direction X et la position du porte-pièce 22 dans la direction Z' sont produites des valeurs effectives correspondant aux coordon- nées de position de la pièce et ces valeurs effectives sont comparées dans les organes régulateurs 31 et 32 aux valeurs nominales fixées à l'avance par le générateur de valeurs nominales de sorte que d'éventuels écarts de position sont corrigés en conséquence. Dans la pratique il s'agit,en ce qui concerne le dispositif de commande,de circuits régula- teurs de position auxquels sont subordonnés des circuits régulateurs de vitesse. Le générateur de valeurs nominales peut comporter un lecteur de bandes perforées par l'intermédiaire duquel les valeurs nominales requises sont mises en mémoire en fonction de l'allure voulue des flancs de rainures à partir d'une bande perforée. D'autres moyens de fixer à l'avance des valeurs nominales peuvent bien sûr également convenir. Il est particulièrement rationnel et avantageux d'utiliser un cal- culateur-de commande de processus, par exemple sous la for- me d'un microprocesseur, en tant que moyen de commande. Le déplacement commandé de la pièce dans les directions X et Z' conduit à l'obtention de rainures dont les flancs présentent des surfaces courbées d'une manière fixée à l'avance. Avec les meules 8 et 9 de la broche porte-meules inférieure 3 sont alors rectifiées simultanément les surfaces de flancs correspondantes 38 et 38' des rainures 37 et 37' situées sur le côté inférieur de la pièce 24. En même temps la surface de flanc-39 de la rainure supérieure 37 est rectifiée au moyen de la meule 4 de la broche porte-meule supérieure 2. La courbure de la surface de flanc 39 de la rainure supé- rieure 37' est opposée à la courbure des surfaces de flancs 38 et 38' des rainures inférieures 37 et 37'. Le dispositif suivant l'invention permet donc de réaliser à chaque passe simultanément trois surfaces de flancs courbées de rainures, ce qui constitue un usinage très rapide et rationnel. S'il s'agit de réaliser une surface de flanc 38 dis- posée perpendiculairement au plan passant par les axes X et Z', alors la surface de rectification 43 de la meule 9 réa- lisant la surface de flanc est, comme dans le cas de la figure 1, inclinée par rapport à la surface frontale de la meule d'un angle P qui est égal à l'angle cc. La surface de rectification de la meule antérieure 8 réalisant la surface de flanc courbée 38' de la rainure inférieure 37' fait avec la surface frontale de cette meule le même angle3.- La rectifieuse réalisée suivant la présente invention permet donc de munir des pièces de rainures dont les flancs présentent des surfaces à rayon de courbure fixé à l'avance. Une simple commande de trajet à deux coordonnées pour les coordonnées X et Z' suffit à commander le mouvement du por- 1 0 te-pièce et de la table inclinée. En cas d'utilisation d'une rectifieuse à double tête sur les broches porte-meules de laquelle sont montées des meules réalisées en conséquence il est possible d'exécuter simultanément plusieurs rainures présentant des flancs à surface courbée. Sur les côtés oppo- sés de la pièce sont alors réalisées des rainures dont les surfaces des flancs présentent une courbure opposée. Par conséquent, une rectifieuse à double tête réalisée suivant l'invention est particulièrement rationnelle et économique. 248684.9 1 1 REVENDICATIONS 1 - Rectifieuse destinée à exécuter des rainures pré- sentant des flancs à surface courbée transversalement à la direction de la profondeur des rainures, notamment à réali- ser dans la base d'aubes de turbines des rainures de rete- nue courbées transversalement à la direction de la profon- deur des rainures, et comprenant au moins une broche porte- meule qui porte au moins une meule et est déplaçable verti- calement (dans la direction Y), caractérisée en ce que sur une table réalisée sous forme de table inclinée (19) et dé- plaçable transversalement à l'axe de la broche, c'est-à-dire horizontalement (dans la direction X), au moyen d'un premier organe d'entraînement un porte-pièce (22) est monté de façon à pouvoir coulisser, au moyen d'un second organe d'entraî- nement, dans une direction (axe Z') inclinée d'un angle c par rapport à l'axe de la broche (2, 3) (axe Z) et en ce qu'il est prévu un dispositif de commande (31, 32, 36) relié aux deux organes d'entraînement (18, 26) et qui est réalisé de façon à piloter les organes d'entraînement de telle ma- manière que des déplacements du porte-pièce dans la direc- tion de l'axe Z' s'effectuent en corrélation avec le cou- lissement de la table inclinée (19) dans la direction X, cette corrélation étant fonction de l'allure de la courbure qu'ils'agitdeconférer àlasurface à rectifier (38, 38', 39) des flancs de la rainure (37, 37'). 2 - Rectifieuse suivant la revendication 1, caracté- risée en ce qu'il est prévu deux broches porte-meule paral- lèles (2, 3) présentant chacune au moins une meule (4, 8, 9), en ce qu'en cas de mouvements de la table inclinée (19) dans la direction X le portepièce (22) peut être déplacé dans un plan tangentiel aux meules des deux broches et incliné de l'angleov par rapport au plan X-Z et en ce que pour per- mettre de réaliser simultanément une surface de flanc con- vexe et une surface de flanc concave (38, 38', 39) dans-des rainures (37, 37') s'étendant sur dès côtés opposés de la pièce (23, 24) le porte-pièce (22) peut coulisser sur la table inclinée (19), dans la direction Z' inclinée de l'an- gle o par rapport aux axes des broches (2, 3), en corréla- 24868 49 tion avec le mouvement de la table inclinée (19) dans la direction X. 3 - Rectifieuse suivant la revendication 1 ou 2, ca- &_ ractérisée en ce que pour réaliser une surface de flanc (38, 38') perpendiculaire au plan X-Z' il est prévu une meule (8, 9) présentant une surface de rectification (43) inclinée de l'angle oepar rapport à la face frontale de la meule. 4 - Rectifieuse suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisée en ce que l'axe Z' est incli- né par rapport à l'axe Z d'un angle X- égal à 30 . - Rectifieuse suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif de commande comporte un calculateur de commande de processus qui est conçu pour commander l'organe (26) entraînant le porte-pièce (22) dans la direction Z', conformément à l'al- lure de la surface de flanc (38, 38', 39) à réaliser, en corrélation avec le coulissement de la table inclinée (19) dans la direction X.