Brevet FR2519276A1 — publié le 19830708

La présente invention est relative à un dispositif d'outillage d'un t/- pe nouveau pour permettre d'usiner l'alésage d'un corps cylindrique creux à paroi mince. L'alésage en question peut être usine à l'aide d'un outil de coupe ou rectifié à la meule. L'invention vise plus particulièrement à éliminer les vibrations engendrées par la coupe à l'outil ou par la rectification à la meule lors de l'alésage du corps cylindrique creux. Ce problème de vibrations est particulièrement important lorsqu'on se propose d'usiner l'alésage d'un corps creux dit "long", c'est-a-dire par exemple, dont la longueur est supérieure au diamètre. L'outil d'alésage ou la meule de rectification, montés sur un porte-outil long et en porte-afaux, constitue alors avec la paroi mince du corps creux un ensemble susceptable de vibrer et d'entretenir les vibrations ainsi créées, lesquelles sont communiquées, soit au corps creux par l'outil, soit à l'outil de coupe ou de rectification par le corps creux. On connait un certain nombre de méthodes permettant, a l'aide de masses judicieusement placées ou de dispositifs élastiques ou amortisseurs incorporés au porte-outtl d'alésage, de réduire ou d'annuler les vibrations de l'outil de coupe. La présente invention complète les dispositifs précédents de type connu, en ceci qu'elle empêche de naître les vibrations d'un tube mince, doeio#pue-noe,difflc11eâ aléser. Elle empêche également ces vibrations de se communiquer à la barre d'alésage la mieux compensée ou au portemeule le plus robuste. Dans un montage connu pour aléser ou rectifier un tube, ce dernier est saisi par les mors d'un plateau circulaire de tour horizontal ou de rectifieuse, porté par une poupée fixe. L'autre extrémité du tube est portée par une lunette, généralement à trois touches, qui matérialise dans l'es- pace un cercle autour duquel le tube peut tourner à la vitesse à laquelle l'entrain le plateau moteur du tour ou de la rectifieuse. La présente invention a pour but de perfectionner un tel outillage connu pour en éliminer les vibrations pendant l'usinage, notamment lorsqu'on usine un corps cylindrique creux à paroi mince. Un dispositif selon l'invention, destiné à équiper un corps cylindrique creux pendant qu'on usine son alésage intérieur sur une machine-outil de type connu, est caractérisé en ce qu'il comprend un tube extérieur rigide, à parois robustes et géométriquement stables, disposé autour du corps cylindrique creux sur lequel on le fixe rigidement par ses extrémités à l'aide de moyens de centrage, tandis que dans l'espace intermédiaire annulaire défini entre ce tube et le corps cylindrique creux qu'il entoure sont disposés des moyens élastiques et amortisseurs de vibrations. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens de centrage sont constitués par deux flasques transversaux comportant des embrèvements concentriques permettant de les adapter de façon amovible chacun à l'une des extrémités de l'ensemble constitué par le tube d'outillage, extérieur et rigide, et par le corps intérieur cylindrique creux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens amortisseurs de vibrations sont constitués par des chambres à air gonflables ayant chacune une forme sensiblement torique, ces chambres à air étant disposées chacune dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation commun au tube d'outillage et au corps cylindrique creux à usiner. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens amortisseurs de vibrations sont constitués par au moins un joint annulaire massif en un matériau élastique et amortisseur tel que du caoutchouc ou un élastomère de synthèse. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on juxtapose autour du corps cylindrique creux plusieurs joints élastiques dont chacun à une forme sensiblement torique et se trouve dispose dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du corps cylindrique creux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens amortisseurs de vibrations sont constitués par un unique boudin de caoutchouc ou analogue, à section transversale circulaire ou carrée, qu'on enroule en hélice autour du corps cylindrique creux. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le tube-outillage extérieur cylindrique est démontable, c'est-à-dire qu'il est formé par la juxtaposition de deux coquilles hémi-cylindriques raccordées entre elles suivant un plan de joint diamétral. Suivant une autre caractéristique de l'invention, au moins une gorge est usinée en creux sur la paroi cylindrique intérieure du tube-outillage pour recevoir et positionner les moyens amortisseurs de vibrations. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les moyens amortisseurs de vibrations sont positionnés autour du corps cylindrique creux selon une répartition qui, considérée dans le sens axial, est irrégulière, de façon à définir un amortissement plus important au niveau des ventres de vibration. Suivant une autre caractéristique de l'invention, si les moyens amortisseurs de vibrations sont constitués par des chambres à air juxtaposées, chacune de ces chambres à air possède une valve de gonflage qui la positionne et traverse la paroi du tube-outillage. De plus, dans ce cas, on peut gonfler à des pressions différentes les chambres à air successives, de façon a définir le long du corps cylindrique creux, des zones plus amorties correspondant par exemple aux ventres de vibration. Le dessin annexé, donné a titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre l'tnvention et les avantages qu'elle procure. Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif selon l'inven tison ou le moyen amortisseur est constitué par des chambres à air, ces dernières étant supposées vides dans la moitié supérieure du dessin, et gonflées dans la mottié inférieure. (vue en dldvation). Figure 2 est une coupe diamétrale partielle montrant un détail du tube d'outillage dans le cas d'une variante ou les moyens amortisseurs sont constitués par un joint massif. Figure 3 est une vue analogue après montage autour du corps cylindrique creux å usiner. Figure 4 est une coupe axiale de l'ensemble du dispositif correspondant a la variante des figures 2 et 3. (vue par dessus), Figure 5 est une coupe partielle analogue à celle de la figure 3, mais pour une autre variante de réalisation possible. Figure 6 est une coupe axiale de l'ensemble dans le cas de la variante de la figure 5. (vue par dessus). Pigure 7 montre une autre variante Dans l'exemple Illustré sur la figure 1, on se propose d'aléser sur une machine-outil, la surface intérieure d'un corps cylindrique creux 1 dont la paroi est mince. La machine-outil utilisée peut être par exemple,un tour parallèle *c'est#- dire que la pièce 1 est fixée entre les mors 2 d'un mandrin 3 qui l'entraf- ne en rotatton autour de l'axe 4, tandis que l'usinage est effectué par un outil coupant 5 monté à l'extrémité d'une#barre d'alésage 6. Cette dernière avance dans le sens axial comme indiqué par la flèche 7. La pièce 1 étant montée en porte-à-faux sur le cte du mandrin 3, son guidage est effectué a la manière connue par une lunette fixe 8. Selon l'invention, on dispose autour de la pièce 1, un tube-outillage 9 dimensionné de telle façon qu'on puisse le considérer comme un tube rigide, à parois robustes et géométriquement stables. Deux flasques d'extrémité 10 sont montés de façon amovibles et fixés par des moyens connus non represen- tés, d'une part à la pièce Intérieure 1, d'autre part au tube d'outillage extérieur 9. La fixation peut s'effectuer par exemple à l'aide de vis ou d'écrous. Chacun des flasques 10 porte des embrèvements circulaires tels que il et 12 pour assurer à la fois le positionnement et le centrage de la pièce 1 par rapport au tube d'outillage 9. Dans l'espace intermédiaire annulaire 13 défini entre la pièce 1 et le tube d'outillage 9, on dispose cOte à cote des chambres à air telles que 14,15,16. Chacune de ces chambres à air comporte une valve de gonflage telle que 17 qui traverse le tube d'outillage 9 pour être accessible de l'extérieur. C'est l'ensemble 1,9,10 qui est serre entre les mors 2 du plateau 3, et guidé. par la lunette 8. Le fonctionnement est le suivant : Après montage de l'ensemble 1,9,10,14,15,16 entre les mors 2 du mandrin 3 et mise en place de la lunette 8, il suffit de gonfler les chambres a air 14,15,16 avant de commencer l'usinage au moyen de l'outil 5. Lorsque les chambres à air sont gonflées, elles se juxtaposent comme indique sur la moitié inférieure de la figure 1. On exerce alors sur la pièce cylindrique creuse 1 a usiner, une pressÏon -radiale dont la valeur est symétrique de révolution par rapport a l'axe commun 4 des deux tubes 1,9. Les chambres à atr gonflées occupent la totalité de1 1espace Intérieur an- annulaire défini entre les éléments 1,9,10. Si on les gonfle toutes à la même pression, elles prennent la configuration illustrée en bas à gauche sur la figure 1, et elles exercent une pression radiale uniforme sur la face extérieure de la pièce 1. Par contre, on peut gonfler l'une des cham- bres å air (par exemple la chambre 15) à une pression supérieure à celle des autres, ce qui lui permet d'exercer à cet endroit sur la pièce 1 une contrainte radiale plus importante. Cet effet peut être intéressant au droit d'un ventre de vibration de la pièce 1. Dans. la variante des figures 2,3,4, on utilise au contraire un tubeoutillage 1 qui est fendu suivant son plan diamétral 18 (figure 4) si bien qu'il est constitue par la juxtaposition de deux coquilles héiicylindn- ques 19 et 20. On obtient donc un tube-outillage démontable dont les deux moitiés peuvent être juxtaposées de part et d'autre de la pièce 1. Comme illustré sur les figures 2 à 4, les gorges transversales 21 sont usinées sur la faceinterne 22 de chacune des deux coquilles 19 et 20 constituant le tube-outillage 9. A l'intérieur de chaque gorge 21, on place un joint massif 23 réalisé en un matériau à la fois élastique et possédant des caractéristiques propres d'amortissement des vibrations. Un tel matériau peut être par exemple du caoutchouc ou un élastomère. Chaque coquille 19 et 20 est ainsi équipée de joints 23 qui, à l'état libre, ont chacux la forme d'un deri-tore (figure 2) ; chaque joint 23 dépasse ainsi vers l'intErieur c1est-#-dlre qu'il fait relief par rapport à la face interne 22.Lorsqu'on présente face à face les deux coquilles 19 et 20 ainsi équipées pour les refermer sur la pièce cylindrique I (figure 4) ou on les serre l'une contre l'autre, chacun des joints 23 vient s écraser sur l'extérieur de la pièce 1 comme indique sur les figures 3 et 4. On a représenté sur les figures 5 et 6 une autre variante ou les deux coquilles hémi-cylindriques 19 et 20 comportent une surface intérieure lisse. Dans ce cas, les moyens d'amortissement sont constitués par un long boudin 24 dont le matériau est analogue à celui des joints 23 précédemment décrits, et on l'enroule en hélice autour de la pièce 1, avant de l'enserrer, entre les deux coquilles hemi-cylindriques 19 et 20 que l'on serre l'une contre l'autre. Après serrage, le boudin 24 s'écrase comme schématisé sur la figure 5 garantissant ainsi le maintien de la pièce 1. Dans le cas de la figure 6, on a supposé que la machine-outil est une rectifieuse sont la barre d'usinage 25 porte une meule de rectification 26. Bien entendu, le boudin 24 peut être enroulé autour de la pièce 1 - soit à spires jointives ; - soit, au contraire, avec un certain pas comme illustre sur la figure 6. D'une manière générale, les variantes qui viennent d'être décrites permettent de faire varier la densité linéaire longitudinale des joints 23, boudins 24 ou chambres à air 14,15,16 selon les caractéristiques vibratoires de la pièce 1 et les caractéristiques de l'usinage à effectuer. Suivant une autre variante de l'invention (Fig. 7) on prévoit des cloisons transversales 27 solidaires du tube d'outillage 9, cloisons dont l'alésage est concentrisue et légèrement supérieur au diamètre extérieur du corps creux mince 1 à usiner. Ces cloisons 9 séparent les chambres è air successives 14,15,16 etc... ce qui permet de faire varier de façon plus importante I pression dans chacune d'elles sans perturber la pression de l'air dans les chambres voisines, ni par conséquent leur forme. 'sV#:OICÂTIONS 1 - Dispositif pour équiper un corps cylindrique creux pendant qu'on usine son alésage intérieur sur une machine-outil de type connu , caractérisé en ce qu'il comprend un tube extérieur rigide à parois robustes et géométriquement stables , disposé autour du corps cylindrique creux (1) sur lequel on fixe le rigidement par ses extré- mités à l'aide de moyens de centrage, tandis que , dans l'espace in teriédiaire annulaire (13) défini entre ce tube (9) et le corps cylindrique creux (1) qu'il entoure.,. sont disposés des moyens élastique. et amortisseurs de vibrations. 2 - Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de centrage sont constitués par deux flasQGEs trans vernaux (10) portant chacun des embrèvements concentriques (11) et (12) permettant de les adapter de façon amovible chacun k l'une des extrémités de l'ensemble constitué par le tube d'outillage extérieur et rigide (9) :, et par le corps intérieur cylindriqie creux (1). 3 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les moyens amortisseurs de vibrations sont. constitués par des chambres à. air gonflables telle. que (14) , (15) ,(16) , ayant chacune une forme sensiblement torique , ces chambre. à air étant disposées chacune dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (4) commun au tube d'outillage (9) et au corps cylindrique creux k usiner (1) , séparées ou non par des cloisons transversales (27) solidaires du tube d'outillage (9). 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des reve dications précédentes , caractérisé en ce que les moyens amortisseurs de vibratiens sont constitués par au moins un joint annulaire massif (23) , (24) , en un matériau élastique et amortisseur tel que du caoutchouc ou un élastomère de synthèse 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précEdentes , caractérisé en ce qu'il comporte , juxtaposés autour corps cylindrique creux (1) , plusieurs joints élastiques (23) dont chacun a la forme sensiblement torique et se trouve disposé dans un plan perpendiculaire k l'axe de rotation (4) du corps cylindrique creux (1)o 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que les moyens amortisseurs de vibra tisons sont constitués par un unique boudin (24) de caoutchouc ou ana- logue , k section transversale circulaire ou carrée , enroulé en b~- lice autour du corps cylindrique creux (1). 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes t caractérisé en ce que le tube-outillage extérieur cylindrique (9) est démontable , c'est-à-dire qu'il est formé par la juxtaposition d deux coquilles hémi-cylindriques (19) et (20) rac cordées entre elle. suivant on plan de Joint diamétral (18). 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendicatiens précédentes , caractérisé en ce qu'il comporte au moine une gor Se (21) usinée on creux sur la paroi cylindrique intérieure du tubeoutillage (9) , pour recevoir et positionner les moyens amortisseurs de vibrations0 X -Dispositif suivant l'une quelconque des revendica tien. précédentes , caraotérisé en ce que les noyons amortissers de vibrations sent positionnés autour du corps cylindrique creux (i) selon une répartition qui , considérée dans le sens axial ,est irrégulière , de façon à définir un amortissement plus important au niveau des ventres de vibration 10 - Dispositif suivsntl'une quelconque des revendica- tiens précédente. , caractérisé en ce que les moyen. amortisseurs étant constituée par des chambres b air juztaposées telles que (14) , (15 t (16) t chacune de ces chambres à air possède une valve de gonfla- g. (i7) qui la positionne et traverse la paroi du tube-outillage (9), ni bien que les chambres à air successives telles que (14) , (15) , (16) peuvent être gonflées à des pressions toutes égales entre dles ou an contraire différentes les unes des autres , pour amortir davanta- ge les sones correspondant aux ventres de vibration0