Brevet FR2512373A1 — publié le 19830311

2-2512373 Machine pour la rectification simultanée intérieure et extérieure d'une pièce à usiner. La présente invention concerne le domaine de la machine-outil et vise plus particulièrement une machine pour la rectification simultanée intérieure et extérieure d'une pièce de révolution à usiner. On connaît déjà des machines à rectifier permettant, sans démontage de la pièce sur le mandrin, la rectification simultanée de l'intérieur et de l'extérieur de la pièce. Les machines comportent une meule extérieure et une meule intérieure, portées chacune sur un chariot d'avance qui con- duisent les broches des deux meules à se déplacer dans un même plan, généralement sensiblement horizontal Dans ces machines, la pièce est tenue en position et entraînée en rotation par un mandrin mécanique. On connaît également des machines à rectifier dans lesquelles la pièce est entraînée par un mandrin magnétique et est positionnée par ce mandrin et par deux supports fixes, ou "patins", sur lesquels s'appuie la pièce Cette prise de la pièce entre mandrin magnétique et patins présente bien entendu de grands avantages par rapport à la prise de la pièce dans un mandrin à serrage mécanique, mais, jusqu'à présent, on n'a pas pu effectuer la rectification intérieu- re et extérieure, même plus ou moins simultanée, avec ce type de machine. En effet, la transposition, sur ce type de machine, du système à deux meules (une meule intérieure, une meule extérieure) dont les broches se déplacent simultanément suivant un même axe, comme connu dans les machines précitées à mandrin mécanique, conduit à une rotation instable de la pièce sur ses patins Même en choisissant soigneusement la position des patins, on ne peut arriver à une stabilité suffisante de la pièce, en cours de rectification simulta- née, ou plus ou moins simultanée, pour obtenir un usinage satisfaisant. Cette instabilité semble provenir principalement du fait que si les réactions de coupe de l'une des meules sur la pièce sont bien encaissées par les deux patins, les -2- réactions de coupe de l'autre meule sont mal équilibrées par ces mêmes patins, et vice versa, ceci sans tenir compte des autres réactions,par exemple de frottement de la pièce sur son plateau magnétique ou dues à son poids. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient provenant de l'instabilité de la pièce et de permettre la rectification simultanée intérieure et extérieu- re sur une machine dans laquelle la pièce à usiner est prise en patins et mandrin magnétique à L'invention a pour objet une machine/rectifier qui comprend: un mandrin magnétique d'entraînement en rotation de la pièce; deux patins de support de la pièce; une première meule de rectification extérieure, déplaçable vers la surface à rectifier de la pièce, et une deuxième meule de rectification intérieure déplaçable vers la surface à rec- tifier de la pièce, ladite machine étant caractérisée en ce que le mouvement de la meule intérieure et le mouvement de la meule extérieure, pour assurer la rectification de la pièce, s'effectue suivant deux axes sensiblement perpendi- culaires. De préférence, le mouvement de plongée en rectifi- cation de la meule extérieure s'effectue suivant une direc- tion sensiblement horizontale, d'arrière en avant, tandis que le mouvement de plongée en rectification de la meule intérieure s'effectue suivant une direction sensiblement verticale, du haut vers le bas. Avantageusement, l'angle entre les deux mouvements de plongée des deux meules est d'environ 90 , mais il peut être plus réduit, par exemple jusqu'à 500 environ. Grâce à cette disposition, qui est bien différente de la disposition connue pour les machines à mandrin méca- nique, o les deux mouvements des deux meules sont parallè- les (angle 0 ), on peut obtenir une stabilisation parfaite de la pièce en rotation entre son mandrin magnétique et ses deux supports, pendant la rectification simultanée. L'invention a -également pour objet une machine telle que définie cidessus et dans laquelle le taillage de la meule intérieure est assuré par une molette diamantée ê -3- intérieure comportant des rainures hélicoïdales et placée dans le mandrin magnétique, cette molette étant bien entendu constituée de matériaux amagnétiques. L'invention a encore pour objet une machine telle que définie ci-dessus et dans laquelle le taillage de la meule extérieure est assuré par une molette diamantée exté- rieure qui reste toujours positionnée de telle façon que la meule la tangente lorsque la pièce arrive en fin de rectifi- cation, c'est-à-dire à la cote. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des des- sins qui représentent à titre non limitatif un mode de réa- lisation de l'invention Sur ces dessins: la figure 1 est une vue schématique, en coupe suivant un pian vertical radial, montrant les éléments essentiels de la machine, la figure 2 est une vue schématique, en coupe sui- vant le plan vertical diamétral II-II de la figure 1, illus- trant notamment le mode de déplacement de la meule intérieu- re, la figure 3 est une vue en plan de la machine. La machine comprend essentiellement un mandrin magnétique 2 qui est entraîné en rotation par une tête porte-pièce 4, autour d'un axe 03 V et qui entraîne en rota- tion, dans le sens de la flèche 5, la pièce à rectifier 6 retenue magnétiquement sur le mandrin. La pièce 6 est soutenue pendant la rectification par deux patins 8-10 montés fixes sur le bâti 12 de la ma- chine (figure 1), sensiblement dans le plan A-A' (figure 2). La machine comporte une première meule extérieure de rectification 14 dont le profil 15 correspond au -profil extérieur de la pièce 6. La meule extérieure 14 est entraînée en rotation, dans le sens de la flèche 16, par un arbre 18 d'axe O qui peut se déplacer suivant l'axe XX', de préférence sensible- ment horizontal. -5 -4- Ce déplacement du centre de la meule permet la plon- gée de la meule sur la pièce 6 pour la rectification, le re- cul de la meule en fin de rectification et également la com- pensation de l'usure de la meule. L'arbre 18 est par exemple porté par un chariot 20 coulissant, sous l'action des moyens d'entraînement connus non représentés, dans une glissière fixe 22 portée par le bâti 12 de la machine. La machine comporte également une deuxième meule 24, de rectification intérieure, dont le profil extérieur 26 correspond au profil intérieur de la pièce 6 La meule in- térieure 24 est portée par une allonge 28 à laquelle elle/ fixée par un écrou 30 et elle est entraînée en rotation autour d'un axe 02 dans le sens de la flèche 32 (figure 1), par une broche de rectification classique 34. La broche de rectification interne 34, peut avoir, en dehors de son mouvement de rotation, deux mouvements: le premier suivant un axe ZZ' orienté radialement, permettant la plongée de rectification vers l'intérieur de la pièce 6, le recul après rectification, ainsi que la compensation d'usure de la meule; le second mouvement est longitudinal, suivant l'axe YY' (figure 2), pour introduire la meule dans la pièce, pour dégager la meule de la pièce en vue de son évacuation et de son remplacement par la suivante,ainsi que pour une fonction de taillage de la meule dont il sera ques- tion plus longuement dans ce qui suit. Conformément à l'invention, le mouvement radial de plongée de la meule intérieure 24 se fait suivant un axe ZZ' qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe XX' de plongée de la meule extérieure 14 C'est-àdire que, dans le cas préféré o l'axe XX' de déplacement de la meule ex- térieure est sensiblement horizontal, comme indiqué précé- demment, l'axe ZZ' de plongée de la meule intérieure est sensiblement vertical, du haut vers le bas, pour la plongée de rectification. Grâce à cette disposition angulaire, sensiblement à 90 , des axes de déplacement XX' et ZZ' des deux meules -5- 14 et 24, on obtient, lorsque le sens de rotation des meules et de la pièce est celui indiqué précédemment (c'est-à-dire, plus généralement, lorsque les meules tendent à entraîner la pièce dans son sens de rotation et non pas à la freiner), une stabilité parfaite de la pièce sur ses supports pendant la rectification simultanée de ses faces extérieure et in- térieure, les deux patins 8 et 10 étant situés dans le demi-secteur inférieur en-dessous de la pièce. On a représenté sur la figure 1 es efforts R et R 2 appliqués sur la pièce 6 par les meules, par le mandrin magnétique et par son poids Du fait que les points de con- tact de la meule extérieure avec la pièce et de la meule in- térieure avec la pièce sont à environ 900 par rapport au centre de la pièce, les réactions R 1-R 2 passent l'une et l'autre entre les patins 8 et 10, ce qui assure la stabilité désirable de la pièce en cours de rectification extérieure et intérieure. D'une façon plus générale, il suffit que la résul- tante des efforts ci-dessus passe entre les patins, c'est- à-dire que l'angle o stabilité optimale. La machine suivant l'invention comporte également, de préférence, un système de taillage par molette des deux meules Il est bien connu de tailler ou de rafraîchir une meule de rectification au moyen d'une molette diamantée sur laquelle les diamants sont disposés à la périphérie exté- rieure, suivant le profil qu'on désire donner à la meule. Dans les systèmes connus de taillage par molette, l'opéra- tion de taillage a toujours lieu en dehors de la période de finition, par exemple pendant le changement de pièce ou, parfois, entre l'ébauche et la finition. Le système de taillage adapté à une machine suivant l'invention est tel que les opérations de taillage des deux meules sont effectuées au cours d'un cycle de rectification d'une pièce. -6- On va d'abord décrire le système de taillage de la meule extérieure 14 Cette meule est mise en forme par une molette diamantée 36 tournant autour d'un axe 04 et dont le profil extérieur est le même que le profil extérieur de la pièce 6 à rectifier L'arbre 38 de la molette 36 est porté par un chariot 40 qui est déplaçable sur des glissières fixes (non représentées) suivant un axe incliné TT' (figure 1) parallèle à la ligne EF des points de contact de la meule 14 avec la molette 36 et avec la pièce 6 Le mou- vement de la molette 36 suivant l'axe TT' est effectué en fonction du diamètre de la meule, c'est-à-dire en fonction de l'usure de la meule, de façon que la meule 14 soit tan- gente à la molette 36 (comme représenté sur la figure 1) lorsque la pièce 6 a atteint la cote recherchée. Suivant cette disposition, lorsque la meule 14 achève son déplacement de plongée suivant l'axe XX', elle finit la surface extérieure de la pièce 6 tout en se tail- lant, en fin de course, sur la molette 36. On va décrire maintenant le système de taillage de la meule intérieure 24. A l'intérieur du mandrin magnétique 2 est placée une molette creuse diamantée 42 dont les dimensions inté- rieures sont égales aux dimensions intérieures de la pièce 6 à rectifier Cette molette est faite en matériaux amagné- tiques et est creusée d'une sérié de rainures hélicoïdales 44 destinées à faciliter l'évacuation des débris de meule et du liquide d'arrosage, ces rainures produisant un effet de pompe, du fait que la molette 42 est entraînée en rota- tion avec le mandrin 2. Un tube 46, traversant la tête porte-pièce 4, per- met l'amenée de liquide d'arrosage servant aussi bien à l'arrosage durant la rectification qu'à l'arrosage lors du taillage de la meule. Un déflecteur 48, qui sert également à bloquer la molette 42 sur le mandrin 2, ainsi que la tète de l'écrou 30 qui est convenablement conformée, servent à canaliser les filets de liquide d'arrosage. -7 - Comme il a été décrit précédemment, la broche de rectification interne 34, qui porte la meule intérieure 24, peut se déplacer suivant deux directions perpendiculaires, une direction radiale ZZ' (verticale ou sensiblement verti- cale) et une direction longitudinale YY' (horizontale) (figure 2), la broche de rectification étant montée, de fa- çon classique, sur un jeu de glissières non représenté sur la figure 2. Le déplacement horizontal suivant l'axe YY' a pour fonction d'amener le centre B de la meule 24 soit en C pour permettre le taillage de la meule par la molette 42, soit en D pour permettre l'évacuation de la pièce rectifiée, la mise en place de la pièce suivante et le changement de meule. On va donner maintenant un exemple d'un cycle de fonctionnement de la machine, à partir du moment o une piè- ce 6 à usiner est mise en place sur le mandrin magnétique 2 et les patins 8-10: avance de la meule intérieure 24 de D en B, plongée simultanée suivant XX' de la meule exté- rieure 14 et suivant ZZ' de la meule intérieure 24, avant que les cotes finales de la pièce soient atteintes, par exemple à 0,05 mm de ces cotes, la meule intérieure remonte suivant l'axe ZZ' jusqu'en position moyen- ne B puis se déplace de B en C suivant l'axe YY', la meule extérieure finit la surface extérieure de la pièce et, en fin de course de plongée de cette meule, elle est taillée par la molette 36 Simultanément, la meule intérieure 24 plonge suivant l'axe ZZ', à partir du point Bo pour se tailler sur la molette 42, puis elle remonte en C, suivant l'axe ZZ', et revient en B, suivant l'axe YY', la meule intérieure 24 plonge à nouveau suivant l'axe ZZ', à partir du point B, pour finir la surface inté- rieure de la pièce, puis elle remonte en B et, enfin, se déplace jusqu'en D suivant l'axe YY' pour permettre l'éva- cuation de la pièce rectifiée et la mise en place de la pièce suivante. 8-2512373 Bien entendu, un tel cycle peut être programmé et commandé automatiquement à la machine, celle-ci étant norma- lement complétée par un système automatique d'alimentation et d'évacuation de type connu. Il ressort donc bien de ce qui précède que la ma- chine suivant l'invention permet la rectification simultanée intérieure et extérieure des pièces, avec taillage des deux meules au cours du cycle de rectification. On a représenté sur la figure 3 une vue en plan d'une machine conforme à l'invention sur laquelle on voit la tête porte-pièce 4 avec son mandrin magnétique 2 et son mo- teur d'entraînement 50, ainsi que la broche de rectification interne 34 et l'allonge 28 portant la meule intérieure. La broche 34 est portée par un premier chariot 52 qui coulisse dans une glissière verticale 54 (déplacements suivant l'axe ZZ'), elle-même portée par un deuxième chariot 56 qui coulisse dans une glissière horizontale 58 (déplace- ment suivant l'axe YY'), elle-même portée par le bâti 12 de la machine. La figure 3 montre également le porte-rmeule 60, dont le moteur 62 entraîne la meule extérieure 14 Le cha- riot 20 du porte-meule coulisse dans des glissières hori- zontales 22 pour effectuer le déplacement de la meule exté- rieure suivant l'axe XX' On a représenté encore l'appareil à diamanter 64 qui porte la molette 36 de taillage de la meule extérieure et dont le chariot 40 peut coulisser sui- vant un chemin de guidage oblique, pour obtenir le déplace- ment de la molette 36 suivant l'axe TT', ainsi que sur des glissières horizontales 66 pour positionner la molette en fonction des différents diamètres des meules utilisées La machine peut être complétée par un ensemble connu 68 pour l'alimentation et l'évacuation automatique des pièces. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans sortir pour cela du cadre de l'invention. -9 2512373 R E V E N D I C A T I ONS 1) Machine pour la rectification simultanée intérieure et extérieure d'une pièce à usiner qui comprend: un mandrin magnétique( 2) d'entrainement en rotation de la pièce ( 6),deux patins fixes 10) de support de la pièce, une première meule de rectification extérieure ( 14), déplaçable vers la surface extérieure à rectifier de la pièce, et une deuxième meule de rectification intérieure( 24), déplaçable vers la surface intérieure à rectifier de la pièce, ladite machine étant caractérisée en ce que le mouvement ZZ' de la meule intérieure et le mouvement XX' de la meule extérieure, pour assurer la rectification de la pièce, s'effectuent suivant deux axes XX' ZZ' sensiblement perpendiculaires. 2) Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le mouvement de plongée en rectification de la meule extérieure L 4)s'effectue suivant une direction XX' sensiblement horizontale, d'arrière en avant, tandis que le mouvement de plongée en rectification de la meule inté- rieure( 24)s'effectue suivant une direction ZZ' sensiblement verticale, du haut vers le bas. 3) Machine suivant la revendication 2 caractérisée en ce que l'angle a entre les axes de déplacement XX' et ZZ' des deux meules est compris entre 50 et 90 environ. 4) Machine suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3 caractérisée en ce que la meule intérieure ( 24) est dépla- çable également suivant un axe longitudinal YY' confondu avec l'axe de rotation de ladite meule. ) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le sens de rotation ( 5) dans lequel est entrainé la pièce ( 6) par le mandrin magné- tique ( 2), et le sens de rotation ( 32) de la meule intérieure -10 2512373 ( 24) sont identiques, tandis que le sens de rotation ( 16)de la meule extérieure ( 14) est inverse aux précédents. 6) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une molette extérieure diamantée ( 36) de taillage de la meule extérieure ( 14), laditemolette étant positionnée par rapport à ladite meule pour être tangente (E) à celle-ci en fin de course de plongée de rectification de ladite meule. 7) Machine suivant la revendication 6 caractérisée en ce que la molette ( 36) est portée par un chariot ( 40) déplaçable suivant un axe oblique TT', sensiblement parallèle à une droite (EF) passant par les points de tangence de la meule ( 14) avec la molette ( 36) et avec la surface extérieu- re de la pièce ( 6), en fin de rectification de celle-ci. 8) Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une molette creuse diamantée intérieure ( 42) de taillage de la meule intérieure ( 24). 9) Machine suivant la revendication 8 caractérisée en ce que la molette intérieure ( 42) est logée à l'intérieur du mandrin magnétique ( 2), en arrière de la pièce ( 6), et- est entraînée en rotation solidairement avec ledit mandrin. ) Machine suivant l'une des revendications 8 ou 9 caractérisée en ce que la meule intérieure ( 24) est dépla- çable longitudinalement suivant l'axe Y Y', depuis sa posi- tion (B) de travail sur la pièce, jusqu'à sa position (C) de taillage sur la molette intérieure ( 42) et, en sens inverse, jusqu'à une position (D) d'évacuation et de mise en place de la pièce ( 6). 11) Machine suivant l'une des revendications 8 à 10 caractérisée en ce que la molette intérieure ( 42) est creusée, de rainures hélicoïdales ( 44) et en ce qu'il est prévu une -11 2512373 arrivée axiale ( 46) de liquide d'arrosage à l'intérieur et au centre du mandrin. 12) Machine suivant la revendication 11 caractérisée en ce qu'elle comporte des déflecteurs ( 48) et ( 30) du liquide d'arrosage.