Brevet FR2490985A1 — publié le 19820402

La présente invention est relative à une machine qui est destinée en particulier à la rectifica- tion de surfaces cylindriques en saillie sur un corps, notamment de tourillons de tripodes destinés à équiper des joints homocinétiques, mais qui peut également s'ap- pliquer à d'autres opérations d'usinage de surfaces cylindriques sur des pièces comprenant un corps auquel sont reliées des ébauches de ces surfaces. Il est classique de rectifier sans centres Io de nombreuses pièces, par exemple des pièces entièrement cylindriques telles que des bagues de roulements à billes, des arbres, etc. Pour cela, la surface cylindrique à rectifier sert elle-même de portée tournant en appui sur une réglette de soutien pendant l'opération de rectifica- I5 tion. Par contre, cette technique ne peut pas être appliquée lorsque la surface à rectifier est trop courte pour servir d'appui et se trouve en porte à faux sur un corps qui ne possède pas d'autre surface cylindrique coa- xiale pouvant remplir cette fonction. C'est notamment le cas des tripodes coulis- sants pour joints homocinétiques. Aussi, depuis le lancement des joints homocinétiques à tripode en 1960 jusqu'à ce jour, plus de çentmillions de tripodes ont-ils été rectifiés entre pointes au moyen de six centres usinés au préalable dans chaque ébauche de tripode à l'aide d'une machine spéciale, à savoir un centre à l'extrémité de chaque tourillon et un en regard de chacun de ceux-ci dans le moyeu ou corps. L'invention a pour but de fournir une machine permettant de rectifier, et plus généralement d'usiner, sans centres de telles pièces, afin d'économiser l'usina- ge de ces centres. A cet effet, l'invention a pour objet une machine d'usinage ou de rectification d'une surface cylindrique sur une pièce comprenant un corps auquel est reliée une ébauche de cette surface, caractérisée en ce qu'elle comprend une surface de support d'une surface de référence du corps de la pièce, un dispositif de fixa- tion de ce corps sur cette surface et de libération de ce corps, et un organe escamotable de positionnement angu- laire de l'ébauche comportant une encoche en V tournée vers ladite surface de support. Lorsque le corps porte plusieurs ébauches de surfaces cylindriques réparties angulairement autour de lui, de préférence, l'organe de positionnement angulai- re comporte le même nombre d'encoches en V situées dans des positions angulaires correspondantes et est relié à un dispositif d'indexage suivant des angles correspon- I5 dants. Pour simplifier le réglage de la machine, il est avantageux que l'organe de positionnement angu- laire soit relié à un support escamotable par une liai- son flexible permetant une déviation angulaire relative. Pour faciliter le chargement des pièces successives sur la surface de support de la machine, l'or- gane de positionnement angulaire peut être associé à des moyens de préhension de la pièce. L'invention a également pour objet une installation de rectification comportant plusieurs machi- nes telles que définies ci-dessus dans chacune desquelles la surface de support est reliée à une broche rotative dont l'axe coXncide avec l'axe de la surface cylindrique à rectifier, les axes de toutes les broches étant répar- tis autour de la position de travail d'une meule rotative qui est commune à toutes les pièces. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique partielle en plan d'une machine double suivant l'invention, en- cours de fonctionnement; la Fig. 2 est une vue analogue prise à un autre stade du cycle de fonctionnement de la machine; la Fig.. 3 est une vue prise en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1 qui montre le positionnement d'un tripode; la Fig. 4 est une vue partielle en plan Io correspondant à la Fig. 3; la Fig. 5 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, d'un dispositif de fixation de la machine; la Fig. 6 représente en coupe longitudinale, I5 également à plus grande échelle, un organe de positionne- ment angulaire de la machine; la Fig. 7 est une vue prise en coupe suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6; et la Fig. 8 est une vue schématique en bout d'une installation de rectification simultanée suivant l'invention. La machine représentée aux Fig. 1 à 4 com- prend une meule rotative double 2 non représentée à la Fig. 4, deux broches rotatives 3 d'axes parallèles et horizontaux X-X,X'-X' disposées en vis-à-vis, et deux dispositifs de positionnement angulaire 4 non représentés aux Fig. 1 et 2. Elle est destinée à usiner simultanément par paires les tourillons 5 de deux ébauches de tripodee 6 pour joints homocinétiques. L'axe Y-Y de la meule 2 est parallèle aux axes X-X et X'-X' et peut être déplacé à une vitesse rapide d'approche vers ceux-ci et en être éloigné rapide- ment en fin de rectification sous la commande de deux jauges électriques 7 en appui sur les deux tourillons considérés. Telle que représentée, la meule 2 comporte deux disques abrasifs parallèles 8. Chacun des axes X-X et X.'-X' est individuelleiment mobile à une vitesse lente vers l'axe Y-Y pendant la rectification et à une vitesse rapide vers sa position d'origine en fin de rectification. Chaque broche 3 comprend un groupe 9 d'en- trainement en rotation d'un plateau 10 prolongé par une console 11. Celle-ci porte une plaque de support 12 qui définit une surface de support 13 du moyeu 14 d'une ébau- che de tripode 6. Dans le plateau IO et la console 11 est incorporé un dispositif 15 de fixation du moyeu 14 sur la surface 13 qui est représenté à la Fig. 5. Le dispositif de fixation 15 comprend un vérin 16 à simple effet d'axe XX qui est relié par une tringlerie 17 à une pince expansible 18. I5 La tige de piston 19 du vérin 16 porte une tête d'extrémité 20 qui est guidée dans un cylindre 21 en saillie intérieure sur la plaque-frontale 22 du plateau 10. La tête 20 est repoussée par un ressort 23 dans la direction opposée à la plaque 22 et porte deux tétons diamétralement opposés 24 guidés dans des encoches longi- tudinales 25 du cylindre 21. La tringlerie 17 comprend deux leviers cou- dés parallèles 26 articulés par leur coude autour d'un même axe 27 solidaire du plateau 10. Une branche 28 de chacun de ces leviers comporte une boutonnière 29 recevant un téton 24, et l'autre est articulée à l'extrémité d'un levier droit 30 qui traverse la plaque 22 et oscille autour d'un axe 31 parallèle à l'axe 27 et fixé dans la console 11. La pince 18 est constituée de deux biellettes parallèles 32 traversant la console 11 et la plaque 12 et dont une extrémité est articulée, par un axe commun 33 parallèle à l'axe 31, à l'extrémité libre du levier 30. L'autre extrémité de ces biellettes comporte un épaulement 34 tourné vers l'axe 33 et une boutonnière oblique 35. 1 ', 249w985 Les deux boutonnières 35 se croisent et sont traversées par un axe 36 parallèle àl'axe 33 et solidaire de la console 11. Au repos, comme représenté à la Fig. 5, les branches adjacentes des leviers 26 et 30 forment un angle obtus et l'axe 33 est en position basse; de ce fait, l'axe 36 est proche de l'extrémité supérieure des bouton- nières 35, ce qui maintient écartées radialement les extrémités supérieures des biellettes 32. La pince 18 est IO par conséquent à la fois en position basse et à l'état expansé. L'alimentation en fluide du vérin 16 redresse l'angle des leviers 26 et 30, à la manière d'une genouil- lère, ce qui soulève la pince 18 et, simultanément, la rétracte radialement par déplacement de l'axe 36 vers le I5 bas des boutonnières 35. Un dispositif de positionnement angulaire 4 est représenté aux Fig. 3 et 4. Il comprend un orientateur 37 d'axe Z-Z perpendiculaire à la surface support 13 dans sa position active représentée -en traits pleins.L'orienta- teur 37 est porté à rotation par un support 38 à l'inté- rieur duquel sont prévus d'une part un électro-aimant (non représenté) et d'autre part des moyens d'indexage en rotation par pas de 120 (non représentés). Le support 38 est fixé à l'extrémité d'un bras 39 dont l'autre extré- mité peut osciller autour d'un axe fixe horizontal T-T pa- rallèle et coplanaire aux axes X-X et Y-Y sous l'action d'un système pignon 40-crémaillère 41 actionné par un vérin 42. Comme représenté plus en détail aux Fig. 6 et 7, le support 38 se termine par une plaque annulaire 43 d'o partent trois saillies périphériques 44 espacées l'une de l'autre de 1200. Dans la cavité définie par ces saillies s'insère avec jeu axial et radial l'orientateur 37, qui est constitué par une couronne de la périphérie de laquelle partent radialement vers l'extérieur et axia- lement trois bras 46 à 1200 les uns des autres, intercalés entre les saillies 44. La face inférieure de la couronne 37 comporte trois entailles radiales 47 à 1200 les unes des autres, à section transversale en V renversé. Le plan de symétrie de chaque V passe par l'axe Z-Z du support 38. La couronne 37 (représentée réalisée en deux pièces vissées l'une à l'autre pour des raisons de faci- lité de fonctionnement) est reliée à la plaque 43 par une rondelle annulaire élastique 48 qui est fixée par trois points aux saillies 44 et par trois autres points aux bras 46. La machine ainsi décrite fonctionne de la façon suivante. On veut rectifier les tourillons de deux ébauches de tripode 6. Ces ébauches ont préalablement été usinées de façon classique en utilisant une face d'extré- mité 49 de leur moyeu 14 comme face de référence, puis ont été soumis à un traitement thermique qui a pu déformer l'ébauche et notamment ses tourillons 5. Au départ, les axes X-X et X'-X' sont confondus et les bras 39 sont relevés et escamotés comme représenté en traits mixtes à la Fig. 3. Les surfaces de support 13 sont horizontales, les pinces 18 sont en position haute et rétractées, et la meule 2 est dans sa position reculée de la Fig. 2. L'électro-aimant de chaque dispositif 4 est excité, et une ébauche 6 est placée dans chaque couronne 37 de façon que ses tourillons 5 soient reçus dans les encoches 47 et que la face de référence 49 soit tournée vers le bas. Sous l'action des vérins 42, les bras 39 s'abaissent, et la face 49 de chaque ébauche vient s'appliquer sur la surface 13 associée, les moyeux 14 s'enfilant sur les pinces 18. Lors du réglage de la machine, la position de l'axe T-T de chaque bras 39 est effectuée avec grand soin afin d'assurer (Fig. 3)-la parfaite coïncidence de l'axe Z-Z, et donc de l'axe du tourillon 5 à rectifier, avec le plan vertical P passant par l'axe de rotation X-X des broches 3. Par ailleurs, la coïncidence de l'axe du tourillon 5 avec le plan horizontal Q passant par l'axe X-X de rotation de la broche 3 est obtenue par le positionnement précis du plan d'appui 13 porté par la console 11 relativement à l'axe X-X.De plus, la rondelle flexible 48 compense tout écart dé parallélisme entre le Io support d'orientateur 38 et le plan d'appui de référence 13, ce qui assure une portée totale sur les génératrices des trois tourillons 5 de chaque ébauche 6 des six surfa- ces de positionnement définies par les trois encoches en V 47 et, par suite, un positionnement angulaire très I5 précis de chaque ébauche. Grâce à ces moyens de positionnement et au fait que l'usinage préalable des ébauches avait été effectué en utilisant la même face 49 pourleur position- nement et leur. fixation, on obtient en pratique un centrage des ébauches à mieux que OjO5 mm près par rapport à l'axe de rotation X-X des broches 3, malgré les distorsions subies par l'ébauche entre l'opération de tournage ou de formage initiale et l'opération de rectification par sui- te des déformations inévitables dues au traitement ther- mique. Ensuite, les vérins 16 sont mis à la déchar- ge, ce qui expanse et abaisse les pinces 18 et assure le blocage des moyeux 14 sur leurs surfaces d'appui 13 dans leur position précédemment définie. Puis les électro- aimants des bras 39 sont désexcités, et ces bras sont relevés pour laisser libre passage à la meule 2. Celle-ci s'approche en translation à vitesse rapide, les broches 3 sont entraînées en rotation, et la meule rectifie les deux premiers tourillons avec une vitesse lente d'avance des deux broches 3, jusqu'à ce que la jauge 7 associée à 24 VZ985 chaque broche arrête cette avance. Lorsque les deux bro- ches sont arrêtées, ces broches ainsi que la meule effec- tuent un recul rapide jusqu'à leurs positions respectives d'origine. La rectification doit d'une part régénérer la géométrie correcte des tourillons 5, d'autre part supprimoer totalement le "feu" du traitement thermique, c'est- à-dire la coloration noirâtre qui en résulte. Grâce au positionnement précis exposé plus haut, ces deux condi- IO tions sont remplies en enlevant un minimum de matière lors de la rectification; par conséquent, on peut conser- ver la plus grande partie de la couche superficielle de faible profondeur durcie par une trempe après cémentation ou carbonitruration qui résulte dutraitement thermique. I5 Ensuite, pour chacune des deux autres paires de tourillons, les bras 39 sont de nouveau abaissés et viennent appliquer leurs encoches en V 47 sur les touril- lons 5. Les pinces 18 sont rétractées et soulevées et, en pivotant de 1200 autour de l'axe Z-Z, les orientateurs37 entraînent les ébauches de tripode 6 dans leur nouvelle position at les positionnent avec la même précision que précédemment, les points de:càlage angulaire étant déter- minés par un mécanisme approprié d'indexage sans jeu (non représenté). Puis les pinces 18 viennent de nouveau blo- quer les ébauches contre les faces d'appui 13, les bras 39 basculent autour de l'axe T-T en dégageant l'espace de travail autour des ébauches, et la meule vient effectuer la rectification puis recule, en même temps que les bro- ches 3, en -position de repos. Enfin, chaque broche 3 est tournée de maniè- re que sa surface 13 soit dirigée vers le bas, et les pinces 18 sont rétractées, provoquant la chute par gravité des tripodes rectifiés pour leur évacuation. Pendant la dernière rectification, de nouvelles ébauches 6 sont mises en place dans les orientateurs37. 24ç $985 Lamachine i permet par conséquent de rectifier rapidement et avec précision les tourillons d'un ou de deux tripodes sans nécessiter l'usinage préalable de cen- tres dans ces tripodes. Le chargement, l'indexage et le déchargement des tripodes sont très faciles à effectuer, et l'ensemble du cycle peut être automatisé. Le même principe de positionnement et de support permet également de rectifier simultanément un nombre quelconque de tourillons soit maintenus de part IO et d'autre d'une meule simple ou double comme à la Fig. 1, soit maintenus d'un seul côté de cette meule. Pour cela, comme représenté à la Fig. 8, on répartit les axes de rotation des broches 3 autour de la position de travail de la meule commune 2 simple ou double. I5 Dans ce cas, comme précédemment, le retour rapide et l'approche rapide sont effectués par la meule. A la Fig. 8, on a représenté respectivement en trait plein et en trait interrompu la position active de la meule et la position reculée qu'elle occupe pendant le chargement, le positionne- ment et le déchargement des tripodes 6. L'avance lente de travail pendant la rectification est là encore réalisée individuellement sur chaque broche porte-pièces 3, ainsi évidemment que le contrôle continupar jauge électrique qui détecte électriquement la fin d'opération pour chaque broche 3, et donc pour chaque tourillon en cours d'usi- nage,et arrête alors le déplacement lent de cette broche. Par contre, la commande d'approche rapide et de retour rapide de la meule est unique quel que soit le nombre de broches porte-pièces 3, et il peut en être de même des commandesde chargement, de blocage, de déblocage et de déchargement des tripodes. L'installation de la Fig. 8 permet ainsi de réaliser une opération de rectification sans centres de haute précision et de grande productivité. 24;$985 Il est évident que l'invention peut être uti- lisée pour d'autres pièces que les tripodes, telles queles croisillons de cardan ou les axes de formes diverses, ainsi que pour d'autres opérations d'usinage par outils fixes ou mobiles. Bien entendu, en fonction de la forme des pièces considérées et notamment du nombre de surfaces cylindriques qu'elles comportenton prévoira éventuellement des moyens supplémentaires de positionnement axial de ces surfaces ou, au contraire, des moyens de compensation d'hyperstati- cité. De plus, différentes variantes peuvent être envisagées quant à la manière dont sont effectués les mouvements relatifs de la meule et des broches. Par exem- ple, chaque broche peut revenir-individuellement en posi- tion de départ à la fin de la rectification du tourillon qu'elle porte et, si la machine est utilisée pour recti- fier un seul tourillon à la fois,ce peut être la meule qui effectue seule tous les déplacements, lents et rapides. - REVENDICATIONS - 1.- Machine d'usinage ou de rectification d'une surface cylindrique sur une pièce comprenant un corps auquel est reliée une ébauche de cette surface, caractérisée en ce qu'elle comprend une surface (13) de support d'une surface de référence-(49) du corps (14) de la pièce (6), un dispositif (15) de fixation de ce corps sur cette surface et de libération de ce corps, et un organe escamotable (37) de positionnement angulaire de l'ébauche (5) comportant une encoche en V (47) tournée IO vers ladite surface de support. 2.- Machine suivant la revendication 1, pour l'usinage d'une pièce dont le corps porte plusieurs ébauches de surfaces cylindriques réparties angulaire- ment autour de lui, caractérisée en ce que l'organe de I5 positionnement angulaire (37) comporte le même nombre d'encoches en V (47) situées dans des positions angulai- res correspondantes et est relié à un dispositif d'inde- xage suivant des angles correspondants. 3.- Machine suivant l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé-en ce que l'organe de position- nement angulaire (37) est relié à un support escamotable (38) par une liaison flexible (48) permettant une dévia- tion angulaire relative. 4.- Machine suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la liaison flexible (48) est cons- tituée par une rondelle élastique fixée en des points espacés angulairement au support escamotable (38) et en des points intercalaires à l'organe de positionnement angulaire (37). 5.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, destinée à un usinage par un outil fixe, notamment à une rectification, caractérisée en ce que la surface de support (13) est reliée à une broche rotative (3) dont l'axe (X-X, X'-X') coïncide avec l'axe de la surface cylindrique (5). 6.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour l'usinage de pièces dont le corps comprend un moyeu, caractérisée en ce que le dispo- sitif de fixation (15) est constitué par une pince inté- rieure (18) pour le moyeu (14) munie de moyens (16-17) de contraction et d'expansion radiales. 7.- Machine suivant la revendication 6, IO caractérisée en ce que la pince (18) caoçorte un épaulement (34) dirigé vers la surface de support (13) et des moyens (16-17) de soulèvement et d'abaissement. 8.- Machine suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'organe de positionnement angulaire (37) est associé à des moyens de préhension de la pièce (6). 9.- Installation de rectification par une meule rotative de surfaces cylindriques sur une série de pièces comprenant un corps auquel est reliée une ébauche de la ou de chaque surface cylindrique, carac- térisée en ce qu'elle comprend plusieurs machines suivant la revendication 5, les axes de toutes les broches (3) étant répartis autour de la position de travail de la meulecommune (2). 10.- Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que chaque broche (3) est munie d'une commande individuelle d'avance vers l'axe (Y-Y) de la meule (2) et de recul.