Brevet FR2487719A1 — publié le 19820205

Un problème qu'il faut généralement résoudre dans des machines-outils est que, lorsque la machine s'échauffe pendant une journée de travail, certains de ses éléments peuvent tendre à changer de dimension et, par conséquent, à modifier les positions d'organes de précision tels qu'un outil devant exécuter une opération de coupe sur une pièce. Il est évident que si la position des pièces ou d'un outil varie pendant la durée de travail d'une équipe de production, il est possible que les pièces réalisées soient hors tolérances et, par conséquent, un certain pourcentage des pièces peuvent être défectueuses. Les effets thermiques apparaissant dans une machine peuvent avoir diverses causes, par exemple l'application continuelle d'une charge à des paliers et, par conséquent, à l'huile et à la structure de la machine, des variations du milieu ambiant en cours de journée et des échauffements pouvant être dus à une opération de coupe, pour n'en citer que quelques-unes. Il est bien connu que tous les matériaux possèdent un coefficient de dilatation thermique qui leur est propre et qui est directement proportionnel à la variation de température subie et à la longueur de la pièce. Autrement dit, dans une certaine direction de mesure, une matière se dilate de tant de centimètres par centimètre de longueur par degré de variation de température. Ce coefficient de tempéra- ture est en général désigné par la lettre grecque P et il est typiquement mesuré en centimètres par centimètre par degré C. Le changement de longueur d'un élément est constant, que le nombre de degrés soit positif (chauffage) ou négatif (refroi- dissement). On a essayé, dans l'art antérieur, de lutter contre les variations et les dérives thermiques apparaissant pendant la durée de travail d'une équipe en déplaçant des glissières, soit manuellement, soit sous la commande d'un appareil automatique de mesure qui détecte des erreurs dimen- sionnelles, afin de rétablir les positions relatives de la pièce et de l'outil. L'invention élimine les difficultés soulevées par les dispositifs de l'art antérieur en mettant en oeuvre un dispositif simplifié destiné à supporter un outil par rapport à un point de référence, qui additionne les variations linéaires d'au moins deux supports d'outils s'étendant dans des directions opposées, afin que ces variations s'annulent mutuellement et que les dimensions du montage de l'outil par rapport à une référence soient ainsi maintenues constantes. L'invention concerne donc un dispositif simplifié de correction d'erreur thermique, destiné à un porte-outil. Le dispositif de correction thermique selon l'invention est automatique et il ne demande aucune interven- tion manuelle pour effectuer la correction. L'invention concerne donc un dispositif de correction thermique destiné à un porte-outil, l'outil pouvant être une meule de rectification montée sur une broche. La meule est disposée par rapport à une ligne de référence ou de repère, sur une tête porte-meule, et un premier tube de support est fixé à la tête par rapport au plan de référence de manière que ce tube de support parte vers l'extérieur dudit plan, sur une première longueur libre, et qu'il puisse se dilater ou se contracter suivant cette longueur libre, ce tube de support ayant un premier coeffi- cient de dilatation thermique. Un second élément de broche est fixé à l'extrémité libre du tube de support et s'étend librement vers une extrémité extérieure, dans un second sens opposé au premier sens du tube de support, c'est-à-dire vers le plan de référence, la broche pouvant se dilater ou se contracter en longueur à partir de son point de fixation, vers l'extrémité extérieure, et cette broche ayant un second coefficient de dilatation thermique. L'extrémité extérieure de la broche présente une face de montage d'un outil destinée à porter un outil tel que la meule, et le rapport du premier coefficient de dilatation thermique au second coefficient de dilatation est sensiblement proportionnel au rapport de la seconde longueur libre de la broche à la première longueur libre du tube de support de manière que si, par exemple, la longueur du tube de support est égale à la moitié de la longueur de la broche, le coefficient de dilatation thermique du tube de support soit égal au double de celui de la broche. Par conséquent, toute variation de longueur dans un sens positif, due à une élévation de température, provoque un accroissement du tube de support vers l'extérieur du plan de référence qui devrait porter l'extrémité fixe de la broche, dans le sens de l'accroissement, alors que l'extrémité libre de la broche s'accroît de la même distance vers l'extérieur de l'extrémité fixe, de sorte que le changement net de position de la meule est nul. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une élévation, avec coupe partielle par l'axe de la broche d'une tête porte-meule, montrant le montage d'une meule de rectification selon l'invention. La figure représente une machine 10 de rectifica- tion qui comporte une tête porte-meule 11 fixée à cette dernière par des vis 12 de manière classique, cette tête Il comportant deux paliers 13 placés dans des alésages extrêmes opposés et coaxiaux 14 et 15 de la tête afin de supporter une broche 16 pour lui permettre de tourner pendant une opération de meulage ou de rectification. Les paliers 13 servent uni- quement au maintien radial et ils ne retiennent pas la broche 16 dans la direction axiale. La broche 16 comporte un collet central 17 qui est utilisé comme butée axiale. Le maintien en butée est réalisé par plusieurs rondelles non rotatives 18 de butée et par des rondelles sphériques 19, 20 d'alignement qui sont bloquées de manière classique par un écrou 21 dans l'extrémité d'un alésage convenable 22 ménagé dans un tube 23 de support à l'intérieur duquel les rondelles 18 de butée, les rondelles sphériques 19, 20 d'alignement et l'écrou 21 de blocage sont tous chargés de manière que le collet 17 de la broche porte contre une bride intérieure 24 du tube 23 de support pour former un boîtier stable de butée. La broche 16 de la tête comporte une extrémité extérieure 25 qui présente une surface convenable 26 de montage d'un outil, cette surface étant représentée, dans cette forme de réalisation, sous la forme d'un flasque de roue fixé à la broche 16 de manière à pouvoir porter une meule 27 qui présente une crête 27a pouvant être serrée sur le flasque de roue par un flasque classique 28 de meule afin que l'ensemble formé par la meule et le flasque soit bloqué en formant un bloc rigide solidaire de la broche 16. La tête porte-meule 11 présente une surface finie 29 qui constitue un plan 30 de référence à partir duquel la meule 27 est positionnée pour les opérations de rectification, et on souhaite maintenir la crête 27a de la meule dans une position constante, pouvant être mesurée par rapport au plan 30 de référence. Le tube 23 de support constitue un premier élément sensible à la chaleur et il est fixé, par une première extrémité 31, uniquement au plan 30 de référence au moyen de vis 34 de bridage, le tube 23 de support pouvant s'étendre vers l'extérieur du plan 30 de référence, dans une direction libre, afin que ce tube 23 de support puisse se dilater librement sous l'effet de la chaleur. Le collet 17 de butée axiale de la broche est porté à l'extrémité extérieure 32 ou extrémité libre du tube 23 de support, à une longueur libre L1, et il peut donc être déplacé par rapport au plan 30 de référence lorsque le tube 23 de support change de longueur sous l'effet des variations de température. Le collet 17 de la broche de la tête est fixé par rapport à l'extrémité extérieure 32 du tube de support et la broche 16 s'étend sur une longueur libre L2 comprise entre le collet central 17 et la crête 27a de la meule afin que la longueur L2 de la broche puisse s'allonger ou se réduire selon les variations de température, car la broche 16 peut coulisser axialement dans ses paliers 13 de support. Lors de la conception de la partie 33 de la tête 11 supportant le palier 13, il apparaît que la longueur L1 du tube de support est nécessairement inférieure à la longueur L2 de la broche de la tête, mesurée entre le collet de butée et la crête 27a de l'outil. Dans la forme de réalisation représentée, le rapport des longueurs est de 2 à 1. En réalisant le tube 23 et la broche 16 dans des matières convenablement choisies pour avoir un rapport de coefficients de dilatation thermique de 2 à 1, il est possible de maintenir la meule 27 en position constante par rapport au plan 30 de référence. Par exemple, tout d'abord, le tube 23 de support est réalisé en alliage d'aluminium ayant un coefficient de dilatation thermique de 23.10-6 cm par cm par OC, et la matière choisie pour la broche est un acier ayant un coefficient de dilatation thermique de 11.10-6 cm par cm par OC. Ensuite, la longueur Li du tube 23 de support, comprise entre le plan 30 de référence et le collet 17 de butée, est déterminée de manière à être égale à 25 cm et la longueur L2 de la broche 16, comprise entre le collet 17 de butée et l'arête 27a de l'outil, est déterminée de manière à être égale à 50 cm. Il apparaît que, pour une élévation de température de 1001C, par exemple, le tube de support s'allonge au total de x 100 x 23 x 106 = 575 x 10 cm. Dans le même intervalle de temps et de température, tandis que le collet 17 de la broche est poussé vers la gauche dans l'orientation de la figure par le tube 23 de support, la longueur L2 de la broche 16, mesurée entre le collet 17 et l'arête 27a de la meule, s'allonge au total de 50 x 100 x 11 x 10 6 = 550 x 10 4cm. Il apparaît donc que pour une élévation de température de 100OC, la tête porte-meule reste pratiquement dans la même position de réglage. D'une manière analogue, divers autres matériaux et diverses autres longueurs peuvent être choisis pour le tube de support et la broche afin que le rapport du coefficient du tube de support au coefficient de la broche soit sensiblement égal au rapport de la longueur libre de la broche, à partir du collet, à la longueur du tube de support. Il convient en outre de noter que le tube 23 de support peut être remplacé par un élément en forme de fourche ou par un barreau, et que la broche 16 peut être une barre qui ne tourne pas, sans sortir du cadre de l'invention, pourvu que les matériaux utilisés pour leur réalisation soient convenablement choisis. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Dispositif de correction thermique pour un porte-outil, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément (23) sensible à la chaleur, fixé à une première extrémité par rapport à un plan (30) de référence et présentant une première extrémité libre (32) qui s'éloigne dans un premier sens de ce plan de référence, sur une première longueur (L1), ce premier élément ayant un premier coefficient de dilatation thermique, un second élément (16) sensible à la température, fixé à ladite première extrémité libre du premier élément et présentant une seconde extrémité libre qui s'étend sur une seconde longueur (L2), dans un second sens opposé au premier sens, vers ledit plan de référence, le second élément ayant un second coefficient de dilatation thermique, et une partie (25, 26) de montage d'un outil portée par ledit second élément, en un point proche de ladite seconde extrémité libre, de manière que le rapport du premier coefficient au second coefficient soit à peu près directement proportionnel au rapport de la seconde longueur libre (L2) à la première longueur libre (L1).