Brevet FR2496517A1 — publié le 19820625

La présente invention se rapporte à la construction des machines et a notamment pour objet un procédé d'usinage d'une pièce par un outil rotatif à lame, ainsi que les pièces, produits ou articles usinés confor- mément audit procédé. Il est avantageux d'utiliser la présente invention en particulier pour l'usinage de pièces de dimensions relativement grandes, dont la surface dépasse par exemple 10 m2, ainsi que dans la fabrication de produits en grandes et très grandes séries. Il est également possible d'appliquer l'invention dans différents domaines des constructions mécaniques, notamment celui de l'usinage de pièces sur des machines- outils à outils multiples. Par outil rotatif à lame on entend un outil pourvu d'un élément tranchant (ou d'éléments tranchants) réalisé sous forme d'un corps de révolution, par exemple d'uin disque ou d'une cuvette,et mis en rotation autour de son propre axe sous l'action de la pièce à usiner ou à partir d'une commande individuelle. On connaît les procédés d'usinage de pièces à l'aide de tels outils, selon lesquels, au cours de l'usina- ge, il se forme par usure, surJa surface arrière de l'outil, suivant toute son arête tranchante, un chanfrein qui croit continuellement. L'augmentation du chanfrein conduit à un accroissement notable de la valeur de la composante radiale de la force de coupe et à une élévation sensible de la température dans la zone de coupe, ce qui, à son tour, se traduit par une baisse de la précision et de la qualité de l'usinage et provoque des vibrations du système machine-outil-pièce. L'accroissement du chanfrein se poursuivant, l'outil commence à ne plus couper la pièce et à rouler seulement sur la surface à usiner.Latxnnirperuure d'un chanfrein qui s'accroit continuellement au cours de l'usinage, limite, malgré le haut rendement de l'outil rotatif, les possibilités d'utilisation de ce dernier pour l'usinage de pièces de grandes dimensions ainsi que dans la production en grandes et très grandes séries, du fait que l'outil nécessite des réaffûtages multiples pour la réalisation desquels il faut le déposer de la machine- outil, l'amener à l'affûteuse et, après affûtage, le monter de nouveau sur la machine-outil d'usinage et régler de nouveau ce dernier à la cote requise de la pièce, ce qui augmente considérablement la durée des opérations auxiliaires nécessaires pour l'usinage des pièces, ainsi que leur coût. On s'est donc proposé de mettre au point un procédé d'usinage de pièces par un outil rotatif à lame, qui permettrait de réaliser, simultanément avec un affûtage simultané et original de l'outil, d'élever la précision et la qualité des pièces usinées et de réduire le temps dépensé pour les opérations auxiliaires. Le problème ainsi posé est résolu en ce que le procédé d'usinage d'une pièce par un outil rotatif à lame est caractérisé, suivant l'invention, en ce qu'on effectue ledit usinage simultanément avec l'affûtage de l'outil, et qu'on réalise ledit affûtage suivant la surface arrière de la lame, à l'exception de son arête tranchante, en laissant sur la surface arrière de la lame un chanfrein par usure dont la largeur est maintenue, au cours de l'usinage, dans des limites choisies selon les valeurs de tolérance sur la cote prescrite de la pièce à usiner. L'exécution de l'usinage de la pièce simultané- ment avec l'affûtage de l'outil permet de diminuer notablement la durée des opérations auxiliaires nécessaires à l'usinage et d'augmenter ainsi son rendement. L'effet positif de cette solution technique consiste en ce que la réalisation de l'affûtage de l'outil sans toucher à l'arête tranchante de sa lame et en laissant sur la surface arrière de la lame un chanfrein par usure de valeur déterminéepEmet d cansener parbnt longtemps une géométrie donnée de l'outil sans faire appel à un réaffû- tage supplémentaire à la cote de la pièce à usiner, ce qui, en définitive, améliore la précision et la qualité des pièces usinées. Il est particulièrement avantageux de maintenir la largeur du chanfrein dans les limites de 0,01 à 1,0 am. En effet, des valeurs inférieures à 0,01 mm sont techniquement difficiles à obtenir, alors que des valeurs supérieures à 1,0 mm peuvent ne pas assurer l'enlèvement de copeaux de la pièce à usiner par suite de l'importance de la composante répulsive de la force de coupe. Il est technologiquement possible de réaliser l'affûtage à l'aide d'un outil monté fixe. Cette solution technique est la plus simple à réaliser et ne nécessite aucun dispositif d'affûtage spécial. Pour élever le rendement de l'affûtage de l'outil rotatif, il est possible de le réaliser à l'aide d'un autre outil rotatif. Dans ce cas, il est avantageux que le mouvement de rotation de lioutil d'aff tage lui soit communiqué par l'outil rotatif à lame, ce qui permet de se passer d'une commande destinée spécialement à la rotation de l'outil d'affûtage. En cas d'usinage de finition de pièces de faible section de coupe (inférieure par exemple à 0,05 mm), il est avantageux de communiquer la rotation à l'outil d'affûtage à partir d'une commande individuelle, étant donné le faible couple moteur appliqué dans ce cas à l'outil de coupe. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références au dessin unique annexé sur lequel est représenté un schéma de principe illustrant l'interaction de l'outil rotatif d'usinage avec la pièce à usiner et avec l'outil (dans le cas concret mais non limitatif considéré, avec la meule abrasive) effectuant l'affûtage dudit outil rotatif pendant l'usinage de la pièce, conformément à l'invention. Le procédé d'usinage d'une pièce par un outil rotatif à lame de la manière représentée schématiquement sur la figure annexée consiste en ce qui suit. La figure montre une partie de la pièce à usiner 1. L'outil rotatif à lame 2 est exécuté sous forme d'un disque supporté par des paliers 3 et mis en rotation par interaction avec la pièce à usiner 1. Conformément à l'invention, l'usinage de la pièce 1 est exécuté simultanément avec l'affitage de l'outil 2, c'est-à-dire qCoe sux opérations coincident dans le temps. L'affQtage se fait selon l'une quelconque des méthodes connues en soi: par abrasion, par action électrophysique ou par action électrochimique. L'outil 4 réalisant l'affûtage est mis continuellement ou périodique- ment en contact avec la surface arrière ou de dépouille 5 de l'outil rotatif 2. L1affûtage se fait suivant la surface arrière 5, sans toucher à l'arête tranchante 6 de la lame 7 de l'outil 2 et en laissant un chanfrein par usure 8 sur la surface arrière 5 de la lame. Au cours de l'usinage, la largeur "lb" du chanfrein d'usure 8 est maintenue dans des limites choisies selon la valeur de la tolérance sur la cote de la pièce à usiner 1. Ces limites sont de 0,01 mm et 1,0 mm. Ainsi, pour la finition ou la semi-finition avec une valeur de tolérance de 0,08 mm, la largeur "b" du chanfrein 8 est maintenue dans une plage allant Jusqu'à 0,3, autrement dit à une valeur inférieure à celle servant de critère pour l'émoussement de l'outil rotatif à lame pour ce genre d'usinage. En cas de semi-finition et d'autres genres d'usinage avec une valeur de tolérance supérieure à 0,8 mm, la largeur "b" du chanfrein d'usure 8 peut être maintenue dans une plage plus grande, mais ne devrait pas dépasser I mm, car l'inobservation de cette condition pourrait conduire à une interruption de la coupe. L'affûtage peut être effectué au cours même de l'usinage soit par un outil 4 non rotatif, soit par un outil 4 mobile en rotation pendant l'usinage. L'outil 4 peut être mis en rotation soit par l'outil rotatif à lame 2, soit par une commande individuelle (non représentée sur la figure). Selon un exemple concret mais non limitatif de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on usine un arbre en fonte trempée de 600 mm de diamètre et de 6.000 mu de longueur pour une machine à papier. La tolérance sur la cote prescrite est égale à A. = 0,05 mm. L'arbre est monté sur un tour et mis en rotation à la vitesse V = 200 à 300 m/mn. L'outil rotatif à lame sous forme de disque fixé dans le chariot porte-outil du tour et réglé à la cote d'usinage prescrite reçoit un mouvement d'avance S = 0,4-0,8 mm/tr. On réalise ensuite la coupe de l'arbre, pendant laquelle l'élément de coupe de l'outil à lame tourne par interaction avec l'arbre à usiner. On approche de la surface arrière de l'outil à lame, jusqu'à une certaine distance de la zone de coupe, l'outil abrasif d'affûtage et on l'applique sur la surface arrière de l'outil avec un effort réglé. Pendant l'usinage de l'arbre et pendant la rotation de l'outil à lame, l'outil abrasif enlève la surépaisseur de la surface arrière de lîoutil rotatif, en réalisant ainsi l'affûtage de ce dernier au cours même de l'usinage de l'arbre. L'effort d'application de l'outil abrasif sur la surface arrière de l'outil rotatif est choisi de manière à ne pas toucher à son arête tranchante pendant l'affûtage de l'outil rotatif et à laisser un chanfrein d'usure sur la surface arrière de la lame. La largeur de ce chanfrein est maintenue continuellement dans les limites de 0,01 à 0,3 mm, selon la valeur de la tolérance sur la cote prescrite de l'arbre. Grâce au fait que l'affûtage de l'outil à lame se fait sans toucher à son arête tranchante, les pièces sont usinées avec une haute précision, ce qui permet de supprimer l'opération de réajustage de l'outil, car la dimension de la surface usinée de l arbre reste constante. Le fait que le chanfrein d'usure soit maintenu dans une plage de valeurs déterminée sur la surface arrière de la lame de l'outil rotatif permet de conserver la géométrie optimale de ladite lame sans déposer l'outil de la machine-outil en vue de son réafftage, et d'assurer ainsi une haute qualité de la surface usinée de l'arbre, la précision dimensionnelle voulue de l'arbre, tout en assurant un rendement élevé de l'usinage et une durée minimale des opérations auxiliaires nécessaires. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATI 0 N S 1.- Procédé d'usinage d'une pièce par un outil rotatif à lame, caractérisé en ce qu'on effectue l'usinage de la pièce (1) simultanément avec l'affûtage de l'outil rotatif (2) suivant la surface arrière (5) de sa lame (7) sans toucher à son arête tranchante (6), et en ce qu'on laisse sur ladite surface arrière de la lame (7) un chanfrein d'usure (8) dont la largeur ("b") est maintenue, pendant l'usinagedans une plage de valeurs choisies selon la valeur de la tolérance sur la cote prescrite de la pièce à usiner (1). 2.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur du chanfrein d'usure (8) est maintenue dans les limites de 0,01 à 1,0 mm. 3.- Procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'affûtage de l'outil rotatif (2) à lame (7) est effectué par un outil d'affûtage (4) restant fixe au cours de l'usinage de la pièce (1). 4.- Procédé conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'affûtage de l'outil rotatif (2) à lame (7) est réalisé à l'aide d'un outil d'affûtage (4) tournant au cours de l'usinage. 5.- Procédé conforme à l'une des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que l'outil d'affûtage (4) est mis en rotation par l'outil de coupe rotatif (2) à lame (7). 6.- Procédé conforme à l'une des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que lioutil d'affûtage (4) est mis en rotation par une commande de rotation indi- viduelle. 7.- Pièces, produits ou articles caractérisés en ce qu'ils sont usinés par le procédé faisant l'obJet de l'une des revendications 1 à 6.