Brevet FR2497302A1 — publié le 19820702

Ensemble-broche de précision sur roulements. L'invention concerne les ensembles-broches de précision sur roulements qui se composent d'un arbre usine avec précision et monté par l'intermédiaire de roulements de haute précision, soit directement, soit par l'intermédiaire de douilles, dans un support constitué par un fourreau ou un corps de palier. Dans un tel ensemble, les roulements sont montés avec supression totale du jeu, tant radial qu'axial, cette suppres- sion étant obtenue, soit par la configuration du montage, soit par la mise sous pré-charge desdits roulements d'une manière connue. Si la réalisation d'un sous-ensemble constitué par l'arbre, les roulements, les douilles, ne présente pas de difficulté particulière, par contre l'usinage des portées des roulements dans le fourreau ou dans le corps de palier est beaucoup plus délicat par le fait que lesdites portées doivent présenter une correction géométrique et dimensionnelle parfaite, en elle-même et l'une par rapport a l'autre, qui n'est réalisée habituellement qu'au prix d'un usinage coûteux. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant un ensemble-broche qui satisfasse aux exigences les plus rigoureuses en matière de précision mais qui soit néanmoins de fabrication plus économique. L'invention consiste a simplement aléser par des moyens ordinaires mais avec du jeu, les portées du support destinées à recevoir les douilles ou les roulements, puis à positionner avec précision à l'aide d'un montage dans -ce support, soit l'ensemble de la broche, de ces roulements et de ces douilles, soit un mandrin usiné avec précision aux cotes des portées de roulement, et à injecter dans ledit jeu, entre le support et les douilles ou entre le support et le mandrin, une résine artificielle durcissable à température ambiante qui assure la réalisation des logements. Pour assurer l'évacuation de la chaleur dégagée par les roulements dans des conditions convenables, on dispose de préférence des ceintures radialement élastiques en un métal bon conducteur de la chaleur dans des gorges pratiquées sensiblement à l'aplomb des roulements, soit dans le support pour la douille mobile axialement ou pour le mandrin, soit dans la douille fixe afin d'assurer leur maintien axial. Lesdites ceintures élastiques sont constituées chacune soit par une bande métallique ondulée, soit par une tresse, de manière à assurer la liaison thermique entre les douilles ou les roulements et le fourreau ou le corps de palier en même temps qu'une porosité pour laisser libre accès à la résine artificielle. La résine qui répond le mieux aux exigences d'invariabilité dimensionnelle et de caracteristiques mécaniques de glissement est la résine vendue dans le commerce sous la marque SKC 3" par la Société anonyme dite "COMPAGNIE DES ACIERS, OUILLA ET EQUIPEMENTS INDUSTRIELS11. Cette résine possédant une excellente qualité adhésive est utilisée seule dans le cas où la liaison entre delx pièces est définitive, elle est employée avec un liquide séparateur vendu par la meme firme sous la marque SKC 11 lorsqu'une pièce doit pouvoir se déplacer par rapport à L'autre, D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de deux modes de réalisation, pris comme exemples de mise en oeuvre et représentés sur le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est une coupe axiale d'un ensemble-broche monté avec des douilles intermediaires dans un fourreau, en cours de fabrication pe#ndant la polymérisation de la resine; la fig. 2 représente un autre ensemble broche à montage direct des roulements dans un corps de palier; et la fig. 3 représente en coupe axiale et à une échelle plus réduite la phase de fabrication du corps de palier de la fig. 2. Dans le mode de réalisation de la fig. 1, le fourreau 1 est une pièce cylindrique rectifiée sans cette, donc de forme géométrique parfaite en diamètre extérieur, et les portées 2 sont brutes d'alésage et d'un diamètre supérieur de plusieurs dixièmes de millimètre au diamètre extérieur des douilles 3 et 4. Dans la douille 3, ce diamètre extérieur correspond uniquement à des rebords extrêmes 5 entre lesquels est pratiquée une large gorge 6 peu profonde pour ménager la place de la résine 7. Aux deux extrémités de cette gorge 6 sont ménagées des gorges 8 légèrement plus profondes pour la mise en place des ceintures élastiques 9 constituées chacune par une tresse ou une bande ondulée en un métal bon conducteur de la chaleur, lesdites ceintures venant en contact intime avec la douille et le fourreau. Après injection de la résine 7 par un orifice taraudé 10 et durcissement de cette résine à la température ambiante, la douille 3 se trouve immobilisée axialement, en prévoyant de préférence une gorge supplémentaire 11 dans la périphérie de l'alésage 2 et au droit de l'orifice 10 pour assurer le verrouillage. D'une manière classique, l'autre douille 4 doit être montée coulissante axialement pour absorber les dilatations de l'arbre 12. On adopte alors pour cette douille 4 la disposition inverse de la précédente, c'est-à-dire que la large gorge peu profonde 13 est ménagée à la périphérie de l'alésage 2, ainsi que les gorges plus profondes 14 pour le placement des ceintures élastiques 9. Dans ce cas alors, la surface extérieure 15 de la douille 4 est entièrement lisse sur toute sa longueur et elle est enduite du liquide séparateur SKC 11 avant sa mise en place.Elle comporte de plus des trous borgnes 16 dans sa face extérieure qui permettent, après injection de la résine synthétique par le trou taraudé 17 et durcissement de cette résine, de s'assurer de la mobilité de la douille 4 ou de provoquer éventuellement son décollement en entrainant cette douille 4 en rotation à l'aide d'un outil approprié. Pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on commence par monter sur la broche 12 les roulements 18 avec leurs entretoises 19 et 20 dans les douilles 3 et 4. On place ensuite le tout dans le corps 1 après avoir mis en place au préalable dans les gorges 8 et dans les gorges 14 les ceintures conductrices élastiques 9. On utilise alors deux flasques de montage 21, dont un seul est représenté sur la fig. 1, et qui comportent une partie périphérique cylindrique 22 dont l'alésage est rectifié à un cote légèrement inférieure à la cote minimum du diamètre extérieur du fourreau 1, cette partie périphérique 22 comportant un certains nombres de fraisures 23 pour faciliter le montage, le centrage et le maintien en position du flasque par légère déformation élastique, sans éléments de fixation.Chaque flasque 21 comporte également une partie axiale 24 destinée à positionner axialement l'ensemble précédent de la broche 12 et de toutes les pièces qu'elle comporte par rapport au fourreau 1. Il suffit alors d'injecter la résine synthétique par les orifices 10 et 17 pour qu'elle remplisse les espaces hachurés désignés par la référence 7 sur la fig. 1. Cette résine artificielle doit avoir comme propriétés une très grande stabilité dimensionnelle, aussi bien au durcissement qu'au vieillissement, et avoir de bonnes caractéristiques mécaniques de glissement pour le coulissement axial de la douille 4. Des résultats particulièrement intéressants sont obtenus en utilisant la résine synthétique vendue dans le commerce sous la marque SKC 3 par la Compagnie des Aciers, Outillages et Equipements industriels. Il s'agit d'une résine vendue avec son durcisseur à mélanger avant l'emploi, et il est prévu également par le fournisseur un liquide séparateur sous la marque SKC 11. Dans le cas présent, comme exposé plus haut, ce liquide est appli qué extérieurement sur la douille 4 devant coulisser axialement. Après durcissement de -la résine, on retire les deux flasques de montage 21 et on débloque éventuellement la - douille 4 comme exposé plus haut, puis on monte les couvercles de type habituel qui le protègent. Naturellement, un circuit de lubrification non représenté est prévu d'une manière connue. En variante, au lieu d'un support 1 de type fourreau, on peut utiliser un support 25 de type palier avec ses pattes de fixation latérale, auquel cas le positionnement de ce corps sur le bâti d'utilisation est opéré d'une manière usuelle à l'aide de surfaces planes de référence 26 avec un position nement précis à l'aide de surfaces de butée non représentées. Dans ce cas, le positionnement de l'ensemble broche et douille est réalisé non plus avec des flasques 21 mais avec un montage 27 représenté sur la fig. 3 et comportant les moyens de fixation et de positionnement adaptés aux surfaces de référence 26 et aux surfaces de butée. En outre, à titre de variante, il est possible de supprimer les douilles 3 et 4 et de réaliser directement en résine les portées des roulements comme dans l'exemple représenté sur la fig. 2. Sur cette figure on a encore désigné par 12 l'arbre de la broche, par 13 ses roulements, par 19 et 20 les entretoises de ces roulements et par 9 les tresses conductrices noyées dans la résine 7. Par contre dans ce cas, du fait de la suppression des douilles 3 et 4, le procédé de mise en oeuvre est sensiblement différent. Pour ménager les portées des roulements, on utilise cette fois un mandrin 28, usine avec précision et représenté sur la fig. 3, ce mandrin comportant en particulier une surface cylindrique 29 se montant avec jeu dans l'alésage brut 2, comme le faisait la douille 4, une autre partie cylindrique 30 se montant dans un autre alésage 31 qui est sensiblement plus grand et une partie cylindrique 32 destinée à servir de portée aux roulements fixes et qui est d'un diamètre légèrement supérieur au précédent de manière à ménager un épaulement de butée pour ces roulements. Enfin, le mandrin se termine par une collerette 33 servant d'appui de référence pour la face d'entrée parfaitement dressée du corps 25. Naturellement dans ce cas, pour permettre le retrait ultérieur du mandrin 28, les gorges de logement de la résine 43 et 44 ainsi que les gorges 34 destinées à recevoir les tresses 9 sont toutes pratiquées à l'extérieur dans le corps 25. Le mandrin 28 est maintenu avec précision entre une pointe fixe 35 et une pointe mobile 35a à rappel élastique porté par le montage 27, et le corps 25 seul, c'est-à-dire sans ses roulements, coulisse sur la face de référence 36 du montage 27 par ses surfaces de référence 26 jusqu'à ce qu'il porte en appui sur la collerette 33. On vient alors comme précédemment injecter la résine synthétique par les trous taraudés 37 et 38 à travers des orifices 39 et 40 du montage 27. Naturellement comme précédemnent dans le cas de la douille mobile 4, les surfaces 29, 30 et 32 du mandrin 28 sont enduites du liquide séparateur SKC 11, ce qui permet facilement, après durcissement de la résine synthétique1 d retirer axialement le mandrin du corps 25. Il ne reste plus alors qu'à introduire l'arbre 12 et les roulements 18 avec leurs entretoises, puis à fixer les couvercles de fermeture 41 et 42 de la manière habituelle. Dans tous les modes de réallsation qui viennent d'être examinés, la resine artificielle mélangée avec son durcisseur se présente sous une forme suffisamment visqueuse pour ne pas fuir à travers des intervalles de quelques dixièmes de mil lli- mètre, et les ceintures élastique#, tresses ou bandes ondulée, assurent une bonne évacuation de la chaleur dégagée par les roulements, ce qui pallie au faible pouvoir conducteur de la résine synthétique. Selon une caractér stlque essentielle de l'invention, la précision finale des diverses portées des roulements, aussi bien dans leurs dimensions absolues que dans leur positionnement relatif l'une par rapport à l'autre et dans leur positionnemenc absolu par rapport au corps, aussi bien radial qu'axial, dépend exclusivement de la précision du montage de positionnement, 21 ou 27, la résine s'adaptant automatiquement à la forme de l'espace qui lui est laisse-pour constituer-les portées, et l'épaulement d'extremité 45 des roulements fIxes. On obtient donc une précision extrêmement élevée pour un prix de revient relativement réduit, compte tenu que les montages de positionnement, 21 ou 27 et le mandrin 28 resservent indéfiniment. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un ensemble broche de précision sur roulements, du type comportant un arbre de précision monté par l'intermédiaire de roulements de haute précision montés avec suppression totale du jeu tant radial qu'axial, dans un support, caractérisé par le fait que l'on positionne avec précision dans le corps (1 ou 25) à l'aide d'un montage approprié (21 ou 27) une pièce ou un ensemble de pièces de révolution (12, 18, 3 et 4 ou 28) à l'intérieur d'un ou plusieurs alésages du corps usinés sans précision particulière à une cote légèrement supérieure à celle de la pièce de révolution qu'il doit recevoir, en ménageant dans la surface correspondante du corps ou de la pièce en regard une large gorge peu profonde (6, 13 ou 43, 44) et des gorges plus étroites et plus profondes (8, 14 ou 34'), que l'on place dans ces dernières gorges des ceintures (9) radialement compressible et bonne conductrices de la chaleur, enfin qu'on injecte dans lesdites gorges une résine synthétique durcissable (7) de haute stabilité dimensionnelle et de bonnes caractéristiques mécaniques de glissement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce de révolution est constituée par un mandrin (28) usiné avec précision pour ménager en creux les portées des roulements (18) fixes et mobiles et l'épaulement (45) pour les roulements fixes, l'ensemble desdites gorges (43, 44 et 34) étant alors pratiqué dans le corps (25) à l'emplacement desdites portées, ledit mandrin (28) étant retiré après durcissement de la résine pour procéder au montage des pièces (12, 18, 19, 20, 41 et 42) de la manière habituelle. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ensemble de pièces de révolution comprend l'arbre (12) ses roulements (18) avec leurs entretoises (19 et 20) et deux douilles intermédiaires de montage de ces roulements, l'une (3) fixe et l'autre (4) mobile axialement, ledit ensemble de gorges (6, 8 ou 13, 14) étant pratiqué dans la douille, au droit de la douille fixe (3), et dans le corps (1) au droit de la douille mobile (4), ledit ensemble de pièces étant laissé en place après durcissement de la résine. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel le corps est un fourreau de révolution rectifié extérieurement, carac térisé par le fait que le montage de positionnement de l'ensemble de révolution est constitué par deux flasques (21) se centrant par serrage élastique sur ladite surface extérieure rectifiée du corps (1). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites ceintures radialement élastiques et bonne conductrices de la chaleur sont constituées chacune par une bande métallique ondulée. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que lesdites ceintures radialement élastiques et bonnes conductrices de la chaleur sont constituées chacune par une tresse métallique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdites ceintures viennent en contact intime avec les douilles ou les roulements et le corps (1 ou 25). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la résine synthétique utilisée est le produit vendu sous le nom de marque de SKC 3. 9. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la surface extérieure de la douille mobile, parfaitement cylindrique et lisse, est enduite d'un liquide de séparation avant sa mise en place dans le corps afin d'éviter l'adhe- rence de cette douille avec la résine après durcissement de cette dernière. 10. Procédé selon la revendication 2,--caractérisé par le fait que les surfaces utiles dudit mandrin sont enduites d'un liquide de séparation avant la mise en place du mandrin dans le corps afin de faciliter le retrait de ce mandrin après durcissement de la résine. 11. Ensemble-broche résultant de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.