Brevet FR2505711A1 — publié le 19821119

t la présente invention concerne un dispositif d'usinage mécanique, et spécialement de rodage, des bords des coupures de pièces de machine annulaires, sectionnées en un point de leur périphérie, en particulier de seg- ments de piston isolés ou groupés en paquet, ce dispo- sitif comportant au moins un outil d'usinage monté en vue de sa rotation et de son entraînement Dans le sectionnement radial de pièces annulaires, en particulier de segments de piston, comme dans l'enduc- tion principalement des surfaces portantes des segments de piston avec des matières résistant à l'usure, telles que le chrome, le molybdène, ou autres alliages durs, la zone des bords des coupures laisse apparaltre des ébarbures ou des excédents de matière Or, dans le cas des segments de piston, il importe que, pour des raisons fonctionnelles, ces derniers présentent, dans la zone de leur coupure, des arêtes aussi vives que possible pour maintenir au minimum, au cours de leur fonctionnement, le passage de l'air dans cette zone Pour réaliser des arêtes dépourvues d'ébarbures entre les faces parallèles de la coupure et la surface péri- phérique externe d'un segment de piston, les segments de piston, mis en paquet avec leurs coupures alignées les unes sur les autres, étaient serrés axialement et les deux faces de la coupure étaient usinées à l'aide d'une meule abrasive profilée rotative dont l'axe de rotation était orienté perpendiculairement à l'axe dv segment de piston Très fréquemment, l'outil abrasif occasionnait des cassures de la couche résistant à l'usure des surfaces portantes dans la zone des bords externes des segments de piston, rendant inutilisables les segments en question En outre, le Brevet Britannique N 2 300 185 enseignait déjà à ébarber des segments de piston dans la zone de leur coupure au moyen d'une meule abrasive rotative dont l'axe de rotation était, dans ce cas, parallèle à l'axe du segment de piston Les segments de piston étaient, soit enfilés sur un mandrin (usinage de la surface périphérique externe), soit laissés s'appuyer du fait de leur propre poids, par leurs bords de cou- pure internes, contre la surface périphérique de la meule Les segments de piston ainsi usinés étaient pareillement sujets, lors de l'ébarbage ou du biseau- tage des bords des coupures externes, à des cassures de la couche recouvrant leurs surfaces portantes La présente invention a pour objet d'améliorer un dis- positif à outil rotatif et entra nable pour l'usinage mécanique des bords des coupures de segments de piston ou pièces de machine analogues, en particulier revêtus d'une couche nductrioe, de façon à éliminer les cas- sures de ladite couche ou autres dommages à ces borde tout en leur conservant des arêtes vives Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un dispositif dans lequel l'outil d'usinage est constitué par une barre de rodage dont les dimensions axiales sont nettement supérieures à celles de la pièce usinée, et dans lequel il est possible d'engendrer un mouvement relatif axialement oscillan t entre la barre de rodage et la pièce Le mouvement combiné rotatif et oscillant de la barre de rodage conjointement à l'enlèvement de matière, relativement réduit dans l'opération de rodage et réglable au moyen de l'agent de rodage utilisé, assure d'une part l'élimination, complète et sans cassures, des ébarbures et des excès de matière, et d'autre part le maintien presque à arêtes vives des rebords usinés de la pièce Ceci est dét au fait que l'invention n'utilise pas d'outil abrasif relativement dur mais une barre de rodage alimentée en agent de ro- dage liquide ou pàteux relativement mou, et que la quantité d'ébarbures à éliminer peut être réglée par la durée du rodage En principe, les pièces pourront être usinées indivi- duellement mais, de préférence, plusieurs segments de piston, groupés en paquet d'axe relativement bas, s'appuieront sur la barre de rodage par les deux bords externes de leurs coupures, le diamètre de ladite barre étant plus grand que la largeur de la coupure Cette disposition assure une abrasion régulière des deux bords de la coupure Il apparait en outre judi- cieux que la pièce soit immobile tandis que la barre de rodage sera mobile En règle générale, les seg- ments de piston ne sont recouverts d'une couche de matière résistant à l'usure qua dans la zone de leur surface périphérique externe, c'est à dire de leur surface portante Ce dispositif permet évidemment d'usiner en outre les bords internes de la coupure de+egments de piston ou pièces analogues telles que bagues de moteurs électriques, bagues de serrage, etc. Pour mesurer, lors de l'usinage des deux bords de cou- pure, une charge régulière (en particulier sur la cou- che revêtant la surface portante) ainsi qu'une usure régulière de la barre de rodage, l'invention propose d'impartir à cette dernière un mouvement rotatif os- cillant en plus de son mouvement axialement oscillant Pour le cas normal d'application, la barre de rodage a une forme cylindrique S'il s'agit, par exemple, d'u- siner des pièces fendues permettant ou même exigeant un biseau plus accentué, on pourra utiliser une barre de rodage conique dont l'axe de rotation sera incliné sur l'axe de la pièce à usiner Selon une autre conception de l'invention, les extré- mités axiales des barres de rodage (lorsque celles-ci sont cylindriques) vont en s'amincissant coniquement, de sorte que la partie active médiane de la barre a un diamètre plus grand que ses parties portantes ex- tr 8 mes Cette disposition compense l'usure de l'outil, plus accentuée dans la zone oscillante de la barre de rodage, cette dernière restant Ainsi essentiellement cylindrique pendant toute sa durée de service Pour ébarber les bords des coupures, en particulier des segments de piston, et pour lisser les petites irrégu- larités, le diamètre de la barre de rodage présente une conformation telle que les petits biseaux produits sont inclinés selon un angle d'environ 45 Q Une autre conformation avantageuse du dispositif réside dans le fait que la barre de rodage est toujours montée, dans la zone de ses deux extrémités axiales, entre au moins trois plaquettes de métal dur faisant un angle déterminé les unes par rapport aux autres et pouvant être déplacées radialement par rapport à la barre de rodage L'avantage découlant de cette disposition est qu'elle permet d'employer des barres de rodage de di- mensions diverses pour pièces de dimensions différentes et/ou de coupures de largeurs différentes Dans le cas d'un usinage, en une seule passe, de plu- sieurs pièces, et en particulier de segments de piston, ces pièces sont montées sur un dispositif séparé de façon que leurs coupures soient alignées les unes avec les autres, puis serrées axialement au moyen d'une pince de serrage, et placées ainsi dans le dispositif selon l'invention La pince de serrage est alors des- serrée, les pièces s'alignant ainsi, avec un jeu axial, entre les deux mâchoires de la pince de serrage Les mâchoires de la pince servent donc en même temps de butées de guidage axial aux segments de piston pen- dant le rodage des bords de coupures Les pièces de grandes dimensions, du fait de leur poids propre impor- tant, ne s'appuient à la barre de rodage que sous l'ef- fet de ce poids propre; par contre, les pièces plus petites, donc plus légères, pourront être appuyées à cette barre par une charge additionnelle s'exerçant diamétralement à la barre Pour éviter les dommages à la surface périphérique externe, de préférence endui- te, des pièces et pour parvenir à toutes les appuyer régulièrement, l'organe exerçant cette anarge comporte- ra une couche élastique dans sa zone d'appui Pour simplifier l'ensemble du dispositif, il conviendra que la pince de serrage soit conformée de façon que la zone joignant les deux mâchoires soit conformée en organe de charge additionnelle, de façon à ne nécessiter qu'un seul organe pour serrer, guider et alourdir les pièces à usiner Pour pouvoir guider les pièces norn seulement axialement mais également radialement, des plaques parallèles, présentant un jeu radial, sont disposées de part et d'autre des pièces, ces plaques étant, de préférence, 250571 1 radialement réglables en fonction du diamètre des piè- ces à usiner, Selon une autre idée avantageuse de l'invention, appli- cable en particulier au cas de grosses pièces à coupure relativement large, il sera fait usage, pour l'usinage des bords des coupures, de deux barres de rodage axia- lement parallèles, entratnées de préférence dans des sens de rotation opposés et dont le diamètre sera plus petit que la largeur de la coupure des pièces L'invention est décrite ci-après en détail en se réfé- rant à deux exemples préférés, non limitatifs, de réa- lisation représentés sur les dessine annexés dans les- quels: la figure 1 est une vue schématique, en coupe trans- versale ou radiale, d'un premier mode de réalisation de l'invention utilisant une seule barre de rodage; la figure la est une vue, semblable à celle de la figure 1, d'un second mode de réalisation de l'in- vention utilisant deux barres de rodage; la figure 2 est une vue longitudinale ou axiale, en coupe partielle, du dispositif d'usinage selon l'in- vention; et la figure 3 est une coupe transversale, ou radiale, du dispositif de la figure 2 Les figures 1 et la représentent schématiquement le déroulement de principe de l'usinage d'une pièce, con- formément à l'invention L'opération a pour but d'u- siner, dans l'exemple choisi, des segments de piston 1 revêtus, dans la zone de la face externe de leur sur- face portante, d'une couche résistant à l'usure 2, en chrome par exemple Les segments de piston I sont sectionnés en un point de leur circonférence de façon à constituer une fente 3 appelée "coupure" Après enduction et/ou prérecti- fication des segments de piston 1, il subsiste souvent, sur les bords 4 et 5 de la coupure, un excédent de ma- tière (ébarbures) 6 et 7 qui pourrait agir négativement sur le travail du segment Il s'agit donc d'éliminer ces ébarbures 6, 7 de façon à obtenir des arêtes aussi vives que possible, c'est à dire des biseaux peu accen- tués, presque imperceptibles A cette fin, les seg- ments de piston 1 reposent, par leur propre poids et par les bords de leurs coupures, sur une (figure 1) ou deux (figure la) barres de rodage 8, 9, 10 Pendant l'usinage, ces barres de rodage 8, 9, 10 décrivent si- multanément un mouvement rotatif et un mouvement os- cillant en direction axiale Dans le cas d'une seule barre de rodage (figure 1), celle-ci décrit, outre son mouvement axial oscillant, un mouvement rotatif oscil- lant On évite ainsi les cassures des arêtes au cours de l'élimination dez ébarbures 6, 7 Dans le cas o l'on emploie deux barres de rodage à axes parallèles 9, 10 (figure la), ces dernières décrivent, outre leurs mouvements axiaux oscillants, des mouvements rotatifs en sens opposés On met en oeuvre deux barres de ro- dage 9, 10 de petit diamètre lorsque la coupure dépasse une largeur déterminée, par exemple 20 mm Les figures 2 et 3 représentent, respectivement de côté et de face, un dispositif 11 selon l'invention conforme au schéma de la figure 1 Ce dispositif se compose essentiellement de plaques 13, 14, 15, 16 montées sur un plateau 12 et déplaçables par rapport à lç pièce à usiner t 7, entre lesquelles ladite pièce (dans l'exemple choisi, un paquet de plusieurs segments de piston) est maintenue avec jeu tant axial que radial. En vue axiale, des évidements 18, 19, recevant la barre de rodage 8, sont ménagés à égale distance du plateau 12, dans des plaques 13, 14 portées par des équerres 13 a, 14 a et placées contre les faces frontales de la pièce à usiner 17 Iles plaques 15, 16, orientées par- allèlement à l'axe de la pièce 17, sont portées par des équerres 15 a, 16 a et sont réglables en hauteur de façon à pouvoir s'adapter à divers diamètres de pièces ou, en d'autres termes, de façon à pouvoir maintenir radialement ou éventuellement guider radialement des pièces de dimensions diverses Chacune des plaques 13, 14, guidant axialement la pièce 17, comporte une fente 22 partant de leur extrémité su- périeure 21 A l'extrémité inférieure 23 de ces fentes 22 sont disposées des plaquettes de métal dur 24 for- mant une partie des paliers de la barre de rodage 8 Cette dernière, reposant sur lesdites plaquettes 24, est entourée de deux autres plaquettes de métal dur 26, 27 jointes par un guidage 25, appuyées à la péri- phérie de la barre de rodage 8 et réglables en hauteur selon le diamètre de ladite barre On obtient ainsi un système de paliers pour barres de rodage de divers diamètres, de construction simple et, de plus, peu sujet à l'usure La barre de rodage 8 est accouplée, par un embrayage 28, à un système d'entra Inement 29, non représenté en détail, engendrant un mouvement ro- tatif oscillant et un mouvement axial oscillant 25057 1 1 le paquet 17 est introduit dans le dispositif il au moyen d'une pince de serrage 30 de telle sorte que les divers segments de piston, préalablement disposés de façon que leurs coupures soient alignées les unes sur les autres, reposent sur la barre de rodage par les bords externes de leurs coupures A cette fin, la pince de serrage 30 est guidée dans les fentes préci- tées 22 Après introduction des pièces à-usiner 17 dans le dispositif 11, la pince de serrage 30 est des- serrée axialement et lesdites pièces 17, en l'espèce des segments de piston, sont placées à la fois, avec un jeu axial, tant entre les mâchoires 33, 34 de la pince qu'entre les plaques 13, 14 Pour éviter, en particulier avec des segments de piston de grandes dimensions (supérieures ou égales à 60 mm), l'épanouis- sement élastique des segments et l'ébarbage irrégulier des arêtes 4, 5 qui en résulte, ces segments sont sou- mis à une charge supplémentaire les appuyant à la barre de rodage 8, exercée par un poids, par exemple en aluminium, fixé à la pince de serrage 30 Tant pour éviter les éraflures ou autres dommages à la surface portante enduite des segments de piston 17 que pour assurer la pression régulière de toutes les pièces sur la barre de rodage, la surface d'appui 36 de ce poids 35 est pourvue d'une couche élastique 37 Si, comme on l'a précédemment décrit, les segments de piston sont placés dans le dispositif de façon à y avoir un jeu axial et un jeu radial, la barre de rodage 8 est mise en mouvement par le système d'entra Inement 29 de façon que, par exemple pour une pièce ou un paquet de 200 mm de long, la barre de rodage 8 décrive une course d'en- viron 60 mm et, à chaque course, une rotation de 3602 L'agent de rodage pourra être amené en continu par des conduites non représentées, ou bien la barre de rodage en sera enduite avant l'opération de rodage il REVENDICATIONS 1 Dispositif d'usinage mécanique, et spécialement de rodage, des bords des coupures de pièces de machine annulaires, sectionnées en un point de leur périphérie, en particulier de segments de piston isolés ou groupés en paquet, ce dispositif comprenant au moins un outil d'usinage monté en vue de sa rotation et de son entraînement, ledit dispositif étant caractérisé en ce que l'outil d'usinage est constitué par une barre de rodage ( 8) de dimensions axiales essentiellement supérieures à celles de la pièce usinée, et en ce qu'il permet d'engendrer un mouvement relatif axialement oscillant entre la barre de rodage ( 8) et la pièce à usiner ( 17). 2 Dispositif selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de la barre de rodage ( 8) n'est que faiblement supérieur à la largeur de la coupure ( 3) de la pièce à usiner ( 17). 3 Dispositif selon les Revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pièce à usiner ( 17) est immobile tandis que la barre de rodage ( 8) est mobile. 4 Dispositif selon l'une des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la barre de rodage ( 8) décrit un mouvement rotatif oscillant pendant son mouvement axialement oscillant. 5 Dispositif selon l'une des Revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la barre de rodage ( 8) est cylindrique. 6 Dispositif selon l'une des Revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la barre de rodage ( 8) présente une forme conique dans la zone de ses extrémités axiales de façon que sa partie active médiane ait un plus grand diamètre que ses points d'appui extrêmes. 7 Dispositif selon l'une des Revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, dans la zone de ses deux extrémités axiales, la barre de rodage ( 8) est montée entre au moins trois plaquettes de métal dur ( 24, 26, 27). 8 Dispositif selon la Revendication 7, caractérisé en te que les plaquettes de métal dur ( 24, 26, 27) sont réglables radialement par rapport à la barre de rodage ( 8). 9 Dispositif selon l'une des Revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, pendant l'opération d'usinage, la pièce à usiner ( 17) est maintenue, avec jeu axial, entre les mâchoires ( 33, 34) d'une pince de serrage ( 30). Dispositif selon la Revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte un poids supplémentaire ( 35) agissant diamétralement à la barre de rodage ( 8) et appuyant la pièce à usiner ( 17) contre ladite barre de rodage. 11 Dispositif seion la Revendication 10, caractérisé en ce que le poids supplémentaire ( 35) comporte une couche élastique ( 37) dans sa zone tournée vers la pièce à usiner ( 17). 12 Dispositif selon l'une des Revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le poids supplémentaire ( 35) coopère avec la pince de serrage ( 30). 13 Dispositif selon l'une des Revendications 1 à 12, caractérisé en ce que des plaques axialement parallèles et capables d'un jeu radial ( 15, 16) sont disposées de part et d'autre de la pièce à usiner ( 17). 14 Dispositif selon la Revendication 13, caractérisé en ce que les plaques ( 15, 16) sont radialement réglables en fonction du diamètre de la pièce à usiner. 15 Dispositif selon l'une des Revendications 1 b 14, caractérisé en ce qu'il fait usage de deux barres de rodage axialement parallèles ( 9, 10) dont le diamètre est inférieur à la largeur de la coupure de la pièce à usiner. 16 Dispositif selon la Revendication 15, caractérisé en ce que les barres de rodage ( 9, 10) peuvent être entraînées en rotation dans des sens inverses l'un de l'autre.