Brevet FR2496533A1 — publié le 19820625

1. Machine pour réaliser des pièces ayant des su-faces gauches dc configuration déterminée. L'invention a pour objet une machine pour réaliser des pièces ayant des surfaces gauches de configuration déterminée, par exemple pour l'usinage par abrasion de pales d'hélices aé- riennes ou marines, d'outils d'emboutissage de tôles en construc- tion aéronautique ou automobile, de maquettes de véhicules ou d'aéronefs, etc... La machine suivant l'invention comporte un groupe de galets cylindrx4es de conformation montés fous à rotation indi- viduellement, les uns à côté des autres, respectivement, sur des portegalets montés eux-mêmes sur un support mobile par rapport à uretable porte-pièce, de façon telle que lesdits porte-galets puissent se déplacer individuellement parallèlement à une direction commune perpendiculaire à celle des axes des galets sous l'action de moyens de commande appropriés tels que, par exemple, une commande numérique dans laquelle ladite confi- guration gauche déterminée est mémorisée, ainsi que des moyens pour faire rouler, contre une partie de la périphérie de l'en- semble desdits galets de conformation, une bande sans fin qui prend,à cet endroit, une configuration correspondant à la cour- be enveloppe instantanée des sections droites des galets et cons- titue un outil pour le formage de pièces à profil variable. Sans entrer dans l'exposé de détails de structure, on conçoit immédiatement qu'une telle machine permet, par exemple, si la bande sans fin est une bande abrasive, d'usiner des surfa- ces gauches dans des matériaux de caractéristiques, notamment de duretés très variables,par enlèvement de matière en quantités éventuellement importantes, et avec un état de surface aussi fin qu'on le désire, par exemple comparable à celui obtenu par des procédés de rectification à la meule, puisqu'il s'agit d'un usinage par abrasion. - La machine prend un intérêt tout particulier si les différents organes mobiles qu'elle comporte sont équipés de servo-commandes asservies à un système de programmation dans lequel on peut mettre en mémoire toutes les caractéristiques d'un cycle complet d'usinage d'une surface gauche définie ma- thématiquement par des coordonnées cartésiennes et/ou polaires; il suffit d'utiliser, à cet effet, les principes connus des machines-outils dites à commande numérique. 2 2496533 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à.l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation d'une machine suivant l'invention appliquée à un usinage par abrasion. Sur ces dessins la figure 1 est une vue en plan du premier mode de réalisation; la figure 2 montre, à plus grande échelle, la partie de la machine de la figure 1 comportant l'unité d'usinage qui est à la base de l'invention; la figure 3 montre, à plus grande échelle encore et avec des parties en coupe, les organes principaux de l'unité d'usinage avec davantage de détails que sur la figure 2; la figure 4 est une vue en plan, avec des arrachements, correspondant à la figure 3; la figure 5 est, à plus grande échelle, une coupe transversale faite suivant la ligne V-V de la figure 3; la figure 6 est, également à plus grande échelle, une coupe transversale partielle faite suivant la ligne VI-VI de la figure 3; la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 3 et illustre une variante; et la figure 8 est une vue en plan correspondant à la figure 7. La machine d'usinage par abrasion représentée d'une manière simplifiée, sur la figure 1, comporte essentiellement un bâti désigné dans son ensemble par 1 avec un banc 2 de sup- port d'un chariot 3 porte-pièce à usiner 4 et un banc 7 de support d'un chariot 8 porte-unité d'usinage 9. Ces deux bancs s'étendent respectivement dans deux directions horizontales perpendiculaires l'une à l'autre. Le chariot porte-pièce 3 coulisse sur le banc 2 sous l'action d'un moteur électrique 12 par l'intermédiaire d'une transmission qui comporte une vis à billes 13 montée à rota- tion dans le bâti du banc 2 et d'un écrou 14 solidaire du chariot 3. La pièce à usiner 4 est, dans l'exemple, une pièce de forme allongée, telle qu'une pale d'hélice; elle est 3 249653. supportée, par l'une de ses extrémités, par une contre-pointe 16 fixée sur le chariot 3 et, par son autre extrémité, dans le mandrin 17 d'un plateau diviseur rotatif 18 entraîné par un moteur électrique 19. Le chariot porte-unité d'usinage 8 coulisse sur le banc 7 sous l'action d'un moteur électrique 23 par l'intermé- diaire d'une transmission qui comporte une vis à billes 24 montée à rotation dans le bâti du banc 7 et d'un écrou 25 solidaire du chariot 8. L'unité d'usinage 9 (voir aussi figure 2) comporte une bande abrasive sans fin 31 qui passe sur des organes de support et de guidage portés par le chariot 8 et comportant un ensemble de guidage 32, un galet d'entraînement 33 mû par un moteur (non représenté), un galet fou de renvoi 34, et un galet tendeur 35 soumis à l'action d'un ressort 36. Tous ces organes sont recou- verts d'une plaque de protection qui les masque sur la figure 1, mais qui est supposée enlevée sur la figure 2. C'est l'ensemble de guidage 32 qui constitue la partie dominante de la machine. Il comporte une courroie sans fin 38 (voir aussi figures 3 et 4) contre laquelle la bande abrasive 31 est en contact direct et qui est elle-même supportée et guidée par deux groupes de galets cylindriques, à savoir un groupe de galets de conformation 41 et un groupe de galets auxiliaires 42. Dans l'exemple, les galets sont au nombre de cinq dans chacun des deux groupes, mais ce nombre pourrait être différent suivant les applications envisagées. Ainsi, la bande abrasive n'est pas en contact direct avec lesdits galets, mais elle s'appuie contre eux par l'intermédiaire de la courroie sans fin tendue 38. Les galets sont associés par pai- res comportant, chacune, un galet de conformation 41 et un galet auxiliaire 42 montés individuellement fous à rotation dans les deux extrémités, respectivement, d'un porte-galets 45 de forme générale allongée et de section méplate. Chaque galet 41, ou 42, est porté par un roulement 47 monté sur un axe 48 fixé entre les deux branches d'une chape formée sur l'extrémi- té correspondante du porte-galets. Dans l'exemple, il y a cinq porte-galets 45 disposés les uns à côté des autres, comme re- presenté, et mobiles individuellement, les uns par rapport aux autres, en diirection longitudinale, de manière telle que les galets de conformation se trouvent les uns à côté des autres et puissent être déplacés les uns par rapport aux autres, dans les deux sens d'une direction qui est parallèle à la direction longitudinale des porte-galets. Sur chaque portegalet, la distance entre l'axe du galet-de conformation et l'axe du ga- let auxiliaire est immuable, par construction, et cette dis- tance est la même sur tous les porte-galets. La partie centrale de chaque porte-galets 45 présente un très grand évidement 51. En d'autres termes, chaque porte- galets se présente sous la forme d'un cadre de forme très al- longée terminé par deux chapes minces entre les branches des- quelles se trouvent le galet de conformation et le galet auxi- liaire. Les grands côtés du cadre présentent une section en forme de pentagone irrégulier, mais symétrique, comme on peut le voir sur les figures 4 et 6, avec deux angles dièdres droits adjacents à leur face extérieure, deux angles dièdres obtus et un cinquième angle dièdre dont les deux faces sont en contact avec des rouleaux 53 logés dans une glissière 54 de section en forme de "V" conjuguée de celle du cadre. Toutes les glissières 54 sont taillées dans un support commun 55 qui s'étend à travers les ajours 51 de tous les porte-galets et qui est muni d'une bride 56 au moyen de laquelle on peut fixer ce support sur le chariot B (figure 2) par des vis 57. La courroie 38 est inextensible en direction longitu- dinale, mais elle est déformable élastiquement en direction transversale, de sorte que, lorsqu'on déplace longitudinale- ment un porte-galets 45 par rapport aux porte-galets voisins, la partie de la courroie 38 qui est en contact avec les galets de conformation 41 épouse la surface enveloppe des parties cor- respondantes de la-surface extérieure de préférence arrondie desdits galets, comme on peut le voir sur la partie de droite de la figure 4. La bande abrasive 31 qui recouvre la courroie 38, présente donc la même configuration. On conçoit dès mainte- nant que si, par des déplacements relatifs convenablement programmés des porte-galets 45, on donne à la bande adhésive toute configuration gauche appropriée, en synchronisme avec des déplacements programmés correspondants de la pièce à 249653 usiner, on dispose d'un outil à profil variable propre à l'exé- cution de toute surface gauche définie mathématiquement. Pour assurer les déplacements programmés des porte- galets, on peut utiliser différents moyens. La figure 3 illus- tre une solution par des moyens hydrauliques. Dans l'axe de l'ajour 51 de chaque porte-galets 45, est fixée une tige cylin- drique 61 qui constitue la tige du piston 62 d'un vérin hydrau- lique 63 dont le cylindre 64 est taillé dans le support commun 55. Selon qu'on envoie de l'huile sous pression dans la cham- bre 67 ou dans la chambre 68 du vérin, on fait avancer le porte-galets et, avec lui, le galet de conformation 41 vers la pièce à usiner ou, au contraire, on l'en éloigne. On n'a pas représenté en détail les circuits hydrauliques, étant donné qu'il s'agit là d'une technique bien connue. On a indiqué, sur les figures 3 et 6, un capteur linéaire 72 dont la règle 73 est solidaire du support commun 55 et le curseur 74 solidaire de la tige de piston 61 du vérin, pour assurer la fermeture de la "boucle d'asservissement". La machine est équipée d'une installation de commande numérique dans laquelle on enregistre les caractéristiques de la surface gauche à usiner et qui assure automatiquement la commande du moteur 12 de déplacement du chariot porte-pièce 3, du moteur 19 de rotation de la pièce à usiner 4, du moteur 23 de déplacement du chariot 8 porte-unité d'usinage 9, ainsi que le contrôle de servo-valves d'alimentation des vérins hydrauli- ques de commande de déplacements des porte-galets 45. Les figures 7 et 8 illustrent une solution par des moyens mécaniques pour assurer les déplacements des porte- galets 45, sous la forme d'une commande par vis à billes 81 solidaire de chacun des porte-galets 45 et engagée dans une douille filetée conjuguée 82 montée folle à rotation, sans dé- placement axial, dans le support fixe commun 55A à cet effet convenablement évidé également. La douille filetée 82 présente un prolongement 84 en forme de poulie cannelée sur laquelle passe une courroie crantée 85 qui passe aussi sur une autre poulie cannelée 86 fixée sur l'arbre 87 d'un petit moteur électrique 88 porté par le support fixe commun 55. Les trans- missions par courroie crantée 85 associées aux différents 6 2496533 porte-galets sont décalées les unes par rapport aux autres (voir figure 8).- Le fonctionnement de la machine équipée de ce dispo- sitif est analogue à celui de la machine équipée du dispositif hydraulique décrit plus haut. L'installation de commande numé- rique contrôle les moteurs électriques 88 pour les faire tour- ner, soit dans un sens, soit dans l'autre et faire ainsi avan- cer ou reculer les différents porte-galets 45, de la même manière que par les vérins hydrauliques. 7. REVPD.7ICATI ONS. 1. Machine pour réaliser des pièces ayant des surfaces gauches de configuration déterminée, caractérisée en ce qu'elle comporte un groupe de galets cylindriques de conformation (41) montés fous à rotation individuellement les uns à côté des au- tres, respectivement, sur des portes-galets (45) montés eux- mêmes sur un support (55) mobile par rapport à une table porte- pièce (3), de façon telle que lesdits porte-galets puissent se déplacer individuellement parallèlement à une direction commune perpendiculaire à celle des axes des galets sous l'action de moyens de commande appropriés (63, 81, 82)tels que, par exemple une commande numérique dans laquelle ladite configuration gauche déterminée est mémorisée, ainsi que des moyens (33) pour faire rouler, contre une partie de la périphérie de l'ensemble desdits galets de conformation, une bande sans fin (31) qui prend, à cet endroit, une configuration correspondant à la courbe enve- loppe instantanée des sections droites des galets et constitue un outil pour le formage de pièces à profil variable. 2. Machine suivant la revendication 1, appliquée à l'usinage de pièces par abrasion, caractérisée en ce que la ban- de sans fin est une bande abrasive (31). 3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée en ce que chaque porte-galets (45) est muni d'un galet auxiliaire (42), l'entraxe des deux galets étant immuable et identique sur tous les porte-galets, et en ce qu'une courroie tendue unique inextensible (38) déformable élastiquement en direction trans- versale seulement, passe sur tous les galets, tandis que la bande abrasive (31) s'appuie contre les galets de conformation (41) par l'intermédiaire de ladite courroie. 4. Machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce que chaque porte-galets (45) se présente sous la forme d'un cadre de forme allongée dont chaque extrémité, en forme de chape, porte un galet, et qui est traversé par le support pré- cité (55) commun à tous les porte-galets montésà coulissement dans ledit support, les moyens (63, 81, 82) de commande des déplacements des portegalets étant interposés entre ledit support et chacun des porte-galets. 8. Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce ouf les moyens de commande des déplacements de chaque porte- galets dans le support sont constitués par une liaison par vis et écrou (81,82) dont l'élément rotatif (82) est relié à un arbre rotatif individuel de commande (87) porté par le support précité, en dehors des porte-galets, par l'intermédiaire d'une transmission à chaîne ou à courroie crantée (85), les transmis- sions associées aux différents porte-galets étant décalées les unes par rapport aux autres dans la direction de déplacement des porte-galets. 6. Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de commande des déplacements de chaque porte- galets (45) dans le support sont constitués par un vérin hy- draulique vement, du support (55) et du porte-galets (45) correspondant.