Brevet FR2523496A1 — publié le 19830923

MACHINE DE RECTIFICATION PEUR SURFACES PLANES OU SPHERIQUES L'invention se rapporte à une machine destinée au meulage de surfaces planes au sphériques utilisant une meule boisseau ou segmentée qui peut se déplacer axiale- ment par rapport à une pièce, cette machine comprenant un dispositif qui réagit à un déplacement relatif régla- ble entre une tète de meulage et un porte-tête de-meula- ge, qui présente des générateurs de signaux actionnés par des éléments de guidage, et qui sont fixés en position réglable sur le porte-tête de meulage, sur lequel sont prévus des organes de serrage qui agissent sur les élé- ments de guidage et bloquent le porte-tête de meulage par rapport à la tête de meulage, tandis qu'il est prévu un embrayage qui désolidarise le moteur d'entraînement de la vis d'avance et accouple celle-ci à un mécanisme d'avance pas à pas Un tel dispositif est connu par la demande de brevet allemand DE-OS 28 18 840. Dans cette machine connue, la tête de meulage heur- te la pièce avec la vitesse d'approche rapide Les forces qui sont engendrées entre la meule et la pièce au moment du heurt de la tête de meulage dépendent du poids de la tête de meulage et de la force d'inertie produite lors du freinage de cette tête de meulage Etant donné que la tête de meulage est suspendue à des ressorts, à l'instant du contact entre la meule et la pièce, les ressorts n'ap- portent pas encore de contribution à la force qui agit entre la meule et la pièce La tête de meulage est rete- nue par la pièce dans une position extrême pendant qu'un porte-tête de meulage, réalisé sous la forme d'une poupée se déplace encore vers la pièce Dans ce mouvement, le bottier de broche comprime les ressorts Il s'exerce donc par l'intermédiaire des ressorts une pression progressi- vement croissante sur la tête de meulage et sur la pièce. Lorsqu'on a atteint une pression qui peut être fixée, le mouvement axial du bottier porte-broche est interrompu. Ensuite, le bottier porte-broche se trouve rigidement solidaire de la tête de meulage Avec une telle disposi- tion, on réduit le temps mort puisqu'on supprime une cour- se d'approche dans laquelle la tête de meulage est appro- chée de la pièce avec une vitesse lente. Dans le cas de pièces de grandes dimensions, l'usi- nage exige des meules et têtes de meulage de grande dimen- sion Ces meules et t tes de meulage possèdent un poids élevé et une masse importante En raison de ce poids et de cette masse, il peut s'exercer des forces excessivement grandes au moment de la rencontre entre la meule et la 1 D pièce aux grandes vitesses de descente Les forces engen- drées au moment de l'application de la meule sur la pièce peuvent certes être atténuées d'une façon relativement simple par une diminution de la vitesse de descente mais, pour obtenir une utilisation de la machine aussi écono- mique que possible, on cherche à obtenir une haute vites- se de descente. L'invention a pour but de perfectionner une machine du genre défini en introduction,de telle manière qu'avec une construction aussi simple que possible, même dans le cas o l'unité composée de la tète de meulage et de la meule possède un poids élevé et une grande masse, il soit possible d'obtenir de grandes vitesses de descente sans qu'il ne se développe desforces critiques au moment de l'entrée en contact entre la meule et la pièce. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le porte-outil qui porte la meule boisseau ou segmen- tée est fixé à une broche porte-meule rotative qui est montée dans la tête de meulage bloquée en translation axiale dans cette tête, par le fait qu'au moins un pis- ton solidaire de la tête de meulage est monté coulissant dans un cylindre monté sur le porte-tête de meulage et par le fait que le piston est sollicité par un fluide sous pression amené au cylindre, avec une force de pres- sion qui agit en sens inverse du poids de la tête de meulage et de la meule avec son porte-outil, et qui com- pense au moins partiellement le poids de la tête de meu- lage, du porte-outil et de la meule Lors de la décéléra- tion de l'unité composée de la tête de meulage et de la meule, qui se produit lors de l'arrivée de la meule sur la pièce, les forces qui agissent sont donc les forces d'inertie et la différence entre le poids et la force compensatrice La fraction issue du poids peut être rame- née à une contribution insignifiante par une adaptation appropriée de la force compensatrice La totalité de la sollicitation entre la meule et la pièce reste donc dans des limites admissibles pendant la décélération de la tâte de meulage, en dépit de grandes vitesses de descente. On peut ainsi obtenir un mode de travail très économique, même dans le cas de l'usinage de pièces de grandes dimen- sions Un autre avantage réside dans la construction très simple de la tête de meulage Il n'est plus nécessai- re de prévoir une glissière axiale à billes pour la tête de meulage Par ailleurs, la précontrainte élastique entre la tête de meulage et la broche porte-meule est supprimée. Dans une forme préférée de réalisation, il est prévu que l'axe du cylindre est disposé parallèlement à l'axe de la broche porte-meule et que la chambre du cylindre située au-dessous du piston est sollicitée par le fluide sous pression tandis que la chambre du cylindre située au- dessus du piston est ouverte sur l'atmosphère environnante. Dans cet agencement, seule l'une des deux chambres du cy- lindre qui sont séparées l'une de l'autre par le piston doit être raccordée au circuit de fluide sous pression. Le cylindre n'a donc à tre équipé que d'une seule condui- te de fluide sous pression Le coût de construction est donc réduit. Le cylindre est de préférence raccordé à une con- duite d'arrivée du fluide sous pression, sur laquelle est intercalé un régulateur de pression réglable Le régula- teur de pression a pour fonction de faire régner une pres- sion constante dans la chambre du cylindre qui est solli- citée par le fluide sous pression Cette pression reste également maintenue lorsque le volume de la chambre du cylindre varie. Il est avantageux de régler la pression intérieure du cylindre à un niveau suffisamment élevé pour que la somme de la force de compression agissant en sens inverse du poids de la tête de meulage et de la meule, avec son porte-outil, et de la force d'inertie qui est engendrée au début du mouvement de descente, soit plus petite que le poids de la tête de meulage, du porte-outil et de la meule Par cette caractéristique, on évite un mouvement relatif entre le porte-tête de meulage et la tête de meulage au début du mouvement de descente. Une forme avantageuse de réalisation consiste en ce que la broche portemeule montée dans des roulements à billes à proximité des-extrémités de la tête de meula- ge est constituée par un arbre creux muni de rainures longitudinales et qu'un arbre d'entraînement qui tour- ne dans le bâti de la machine et est muni de clavettes longitudinalesest monté mobile en translation longitudi- nale dans l'arbre creux par l'une de ses extrémités. Cette forme de réalisation se caractérise par la simpli- cité de construction. De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités, caractéristiques et avantages seront mis en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réa- lisation de cette machine: Figure 1 est une coupe longitudinale d'une machine selon l'invention pour la rectification de surfaces plan- nes ou sphériques; Figure 2 est une coupe transversale selon la ligne I-I du dispositif représenté sur la figure 1. Un bâti de machine ( 10) supporte, au moyen de guides ( 14), un portetête de meulage ( 12), ainsi que la tête de meulage qui est mobile par rapport à ce porte-tête. Les guides ( 14) sont disposés suivant une direction ver- ticale sur le bâti ( 10) de la machine Le porte-tête de meulage ( 12) est composé d'une partie centrale ( 16) tenue entre les guides ( 14) et de deux bras latéraux ( 18) qui font saillie de la partie ( 16) vers les deux côtés Entre les bras ( 18) est monté un arbre d'entraînement ( 46) qui fait saillie vers le bas et dont l'extrémité cylindrique supérieure ( 26) est montée tournante dans le bâti ( 10) de la machine L'extrémité inférieure ( 28) de l'arbre d'en- trainement ( 46), qui est munie de saillies longitudinales en forme de clavettes, est engagée avec possibilité de translation longitudinale dans le volume intérieur d'une broche porte-meule ( 30) qui constitue un arbre creux muni de rainures longitudinales A l'extrémité inférieure de la broche porte-meule ( 30) se trouve un réceptacle de meule ou un porteoutil ( 20) auquel est fixée une meule ( 22) La broche porte-meule ( 30) tourne dans une tête de meulage ( 24) et est bloquée en translation axiale Comme on l'a déjà décrit plus haut, la tête de meulage ( 24) est guidée dans les guides ( 14) de la même façon que le porte- tête de meulage ( 12) La broche porte-meule ( 30) est mon- tée en position centrale dans la tête de meulage ( 14) A proximité de l'extrémité supérieure de la tête de meulage ( 24), sont prévues en deux zones diamétralement opposées des protubérances ( 32) qui font saillie vers l'extérieur et qui présentent des évidements non représentés en détail dans lesquels sont fixées les extrémités de pièces de blo- cage verticales ( 36) Sur la figure 1, une pièce de bloca- ge ( 36) est représentée tournée de 90 Les pièces de blo- cage ( 36) font saillie vers le haut sur les protubérances ( 32) et sont engagées dans des ouvertures ( 38) du porte- tête de meulage ( 12) La tête de meulage ( 24) présente, en tant que moyens de guidage supplémentaires, deux pla- ques latérales ( 34) parallèles à l'axe, qui sont munies de voies de guidage qu'on n'a pas représenté en détail et qui peuvent glisser dans les guides ( 14) Un interrupteur de fin de course, ou un capteur sans contact matériel ( 76) est fixé au porte-tête de meulage ( 12) et surveille la position des pièces de blocage ( 36) par rapport au porte- tête de meulage ( 12) Perpendiculairement aux ouvertures ( 38), sont montées des unités de serrage ( 40) pouvant être sollicitées par un fluide sous pression, dont les pistons entrent en contact avec des parties de préférence méplates des pièces de blocage ( 36) Une poulie ( 42) qui est montée rotative sur le bâti ( 10) est entraînée par un moteur non représenté par l'intermédiaire de courroies ( 17) et transmet le mouvement de rotation à la broche porte-meule ( 30) par l'intermédiaire de l'arbre d'entraî- nement ( 46). A proximité de l'extrémité supérieure, la tête de meulage ( 24) présente une autre protubérance, non repré- sentée en détail, qui s'étend entre les plaques latérales ( 34) A cette protubérance est fixée l'extrémité d'une tige de piston ( 80) qui fait saillie vers le haut sur la tête de meulage ( 30) et est engagée dans la partie ( 16) du porte-tête de meulage ( 12) La partie ( 16) comporte un évidement non représenté en détail qui reçoit la tige de piston ( 80) Par ailleurs, il est prévu dans la partie ( 16) du porte-tête de meulage ( 12) une chambre cylindri- que ( 82) dont l'axe s'étend parallèlement à celui de la broche portemeule ( 30) La tige de piston ( 80) qui porte le piston ( 86) est engagée dans la chambre cylindrique ( 82). Le mouvement d'approche en marche rapide est comman- dé par un moto-réducteur ( 48) qui entraîne par l'intermé- diaire d'un manchon ( 50) une vis ( 52) qui est montée dans un écrou ( 54) relié au porte-tête de meulage ( 12) Sur le manchon ( 50) est montée rotative une roue dentée ( 56) qui engrène avec une autre roue dentée ( 58), laquelle est elle-même reliée solidairement à une roue à rochet ( 60) Sur le manchon ( 50) est en outre monté, libre en translation, le rotor ( 62) d'un embrayage magnétique qui tourne entre des pôles ( 64) prévus sur la roue dentée ( 56) et une bobine génératrice de champ magnétique ( 68). Dans les dents de la roue à rochet ( 60) est engagé un cliquet qui est actionné par un piston pouvant être sol- licité par un fluide sous pression, ou par un électro- aimant ou des moyens analogues tandis qu'un autre cliquet constitue une retenue qui s'oppose à la rotation de la roue à rochet ( 60) en sens inverse. La tige de piston ( 80) est avantageusement vissée par son extrémité inférieure dans la tête de meulage ( 24). A l'extrémité supérieure de la tige de piston ( 80) est fixé un piston ( 86) Pour la fixation du piston, l'extré- mité de la tige ( 80) peut être munie d'un filetage sur lequel sont vissés deux écrous non représentés en détail et entre lesquels est serré le piston ( 86), qui est muni d'un perçage traversant destiné à recevoir la tige ( 80). Le piston ( 86) est monté à joint étanche par rapport à la paroi de la chambre cylindrique ( 82) Le piston ( 86) réuni à la tige ( 80) décrit des mouvements de translation avec cette tige et se déplace alors dans le cylindre ( 82), que ce piston ( 86) divise en une chambre supérieure ( 88) et une chambre inférieure ( 90) La chambre supérieure ( 88) est en communication avec l'atmosphère par un orifice ( 92). La chambre inférieure ( 90) est raccordée par un orifice non représenté à une conduite ( 94) par l'intermédiaire de laquelle peut être admis un fluide sous pression, par exemple de l'air comprimé Sur le trajet de la conduite ( 94) est intercalé un régulateur de pression ( 96) régla- ble qui est indiqué schématiquement sur le dessin Le régulateur ( 96) a pour fonction de maintenir la pression régnant dans la chambre intérieure ( 90) à un niveau réglé constant indépendamment de la position du piston ( 86) dans le cylindre, c'est-à-dire indépendamment du volume de la chambre inférieure ( 90) à l'instant considéré On peut se procurer dans le commerce de tels régulateurs de pression réglables qui permettent un réglage précis de la pression à la sortie et une haute précision avec une bonne stabilité de la régulation. Lorsque la chambre inférieure ( 90) est soumise à l'influence du fluide sous pression, il s'exerce sur le piston ( 86) une force de pression qui est dirigée vers le haut Cette force est transmise par le piston ( 86) 252349 M, à la tige de piston ( 80) qui est fixée à la tête de meu'- ge Cette tête de meulage ( 24) comprend la broche de m E- lage ( 30) ainsi que des roulements ( 98, 100) qui sont tés respectivement à proximité de l'extrémité supér TE_ 22 et de l'extrémité inférieure de la tête de meulage ( 24), la broche porte-meule ( 30) tournant dans ces roulements ( 98,100) Les roulements ( 98,100) sont arrêtés en tran 3- lation axiale au moyen de couvercles ( 102,104) Les couver- cles ( 102,104) qui présentent des ouvertures non représen- tées en détail pour donner passage à la broche ( 30) ferment les ouvertures supérieure et inférieure de la tête de meu- lage ( 24) En supplément des roulements ( 98,100), les couvercles ( 102, 104), les plaques latérales ( 34) ainsi qfie les colonnes de guidage ( 36, 80) et le piston ( 86) forment avec la tête de meulage ( 24) une unité qui peut se dépla- cer en translation axiale par rapport au porte-tête de meulage ( 12) On entend donc par tête de meulage tous les éléments qui sont montés mobiles en translation axiale par rapport au porte-tête de meulage ( 12) comme le porte- outil ( 10) et la meule ( 22). La force provenant du piston ( 86) exerce donc son action sur la tête de meulage et sur les éléments de la tête de meulage qui lui sont liés Cette force est diri- gée dans le sens opposé d'action du poids de la tête de meulage Par un réglage approprié de la pression intro- duite dans la chambre intérieure ( 90), on adapte la force au poids de la tête de meulage de manière à ce qu'elle compense une partie de ce poids. Le mouvement d'approche de la meule ( 22) se déroule de la façon suivante: le moteur-réducteur ( 48) fait tourner la vis ( 52) de sorte que la tête de meulage ( 24) et les éléments ( 30,22,98,100,102,104,96,80, 86) qui en sont solidaires se déplacent en marche rapide en direc- tion de la pièce à usiner Lorsque la meule ( 22) rencon- tre la pièce non représentée, il s'exerce entre la meule ( 22) et la pièce une force qui résulte de lii décélération de la tête de meulage et des élémentsqui lui sont reliés rigidement, y compris la meule ( 22), et de la différence entre le poids de la meule et de la tête de meulage et la force compensatrice exercée par le piston ( 86) La force compensatrice est de préférence réglée à un niveau suffisamment élevé pour compenser la majeure partie du poids de la tête de meulage ( 24), des éléments ( 30,20, 98, ,102,104,36,80,86) et de la meule ( 22) La sollicita- tion entre la meule ( 22) et la pièce se trouve donc ré- duite, au moment du contact, malgré les forces d'inertie qui se manifestent lors de la décélération des masses. La compensation des forces de pesanteur réduit donc consi- dérablement les sollicitations Il devient ainsi possible de faire fonctionner le dispositif avec une grande vites- se de descente, même dans le cas de têtes de meulage et de meules de grande dimension, sans que la sollicitation ne devienne excessivement grande au moment de l'arrivée de la meule sur la pièce Après l'arrivée de la meule ( 22) sur la pièce, il se produit entre la tête de meulage ( 24), les éléments ( 30,20,98,100,102,104,36,80,86) et le support ( 12) de la tête de meulage un déplacementrplatif qui con- duit à un agrandissement du volume de la chambre inférieu- re ( 90) du cylindre Etant donné que le régulateur ( 96) maintient la pression intérieure de la chambre ( 90) à une valeur constante, la force compensatrice engendrée par le cylindre ( 86) ne varie pas en grandeur Dès que les pièces de blocage ( 36) parviennent dans la région surveil- lée par le capteur ( 76), ce capteur ( 76) transmet un signal à un organe de commande qui alimente le cylindre ( 80) avec un fluide sous pression et, par ce moyen, blo- que la tête de meulage ( 20) dans la direction axiale par rapport au porte-tête de meulage ( 12) En même temps, le moteur-frein ( 48) est mis à l'arrêt et l'embrayage magnétique ( 62,64,68) est mis en action de sorte que, maintenant, le mouvement d'avance se produit par l'inter- médiaire du cliquet, de la roue à rochet ( 60) et des roues dentées ( 58 et 56) et de l'embrayage électromagné- tique ( 62,64,68) et la vis ( 52) L'actionnement du cliquet peut se produire à des intervalles de temps fixés ou en fonction de la puissance du moteur d'entraînement qui est absorbée pour l'entraînement de la vis. Au début du mouvement de descente, la tête de meulage ( 24), avec les élements( 30,20,98,100,102,104,36,80, 86) et la meule ( 22) sont accélérés Pour éviter au début du mouvement de descente des déplacements relatifs entre le porte-tête de meulage ( 12) et la tête de meulage, avec les éléments qui en sont solidaires, on règle de préfé- rence la pression à l'intérieur de la chambre ( 90) à une valeur pour laquelle la somme de la force de pression agissant dans le sens inverse du poids et de la force d'inertie qui se manifeste au début du mouvement de des- cente est inférieure au poids A ce moment, il s'exerce même pendant l'accélération une force dirigée vers le bas sur la tête de meulage et la meule ( 22) Ces éléments accompagnent donc le mouvement descendant du porte-tête de meulage ( 12). L'orifice ( 92) de la chambre ( 88) du cylindre qui débouche dans l'atmosphère environnante est de préférence réalisé sous la forme d'un étranglement Ceci exerce un certain effet d'amortissement sur le mouvement de la tête de meulage ( 24) et des éléments qui lui sont reliés rigidement au moment de l'arrivée de la meule ( 22) sur la pièce. Un avantage particulier du mécanisme décrit ci- dessus réside dans le montage de la broche porte-meule ( 30) qui s'oppose aux sollicitations On peut ainsi ob- tenir un montage axial d'une grande rigidité qui contribue à l'amélioration de la précision de l'usinage. REVENDICATIONS 1 Machine destinée au meulage de surfaces planes ou sphériques utilisant une meule boisseau ou segmentée qui peut se déplacer axialement par rapport à une pièce, cette machine comprenant un dispositif qui réagit à un déplacement relatif réglable entre une tête de meulage et un portetête de meulage, ce dispositif comprenant des générateurs de signaux actionnés par des éléments de gui- dage et qui sont fixés en position réglable sur le porte- tête de meulage, sur lequel sont prévus des organes de serrage qui agissent sur les éléments de guidage et blo- quent le porte-tête de meulage par rapport à la tête de meulage, tandis qu'il est prévu un embrayage qui désoli- darise le moteur d'entraînement de la vis d'avance et accouple celle-ci à un mécanisme d'avance pas à pas, caractérisée en ce que le porte-outil ( 20), qui porte la meule boisseau ou segmentée ( 22) est fixé à une broche porte-meule rotative ( 30) qui est montée dans la tète de meulage ( 24) bloquée en translation axiale dans cette tête, en ce qu'au moins un piston ( 86) solidaire de la tête de meulage ( 24) est monté coulissant dans un cylin- dre ( 82) monté sur le porte-tête de meulage ( 12) et en ce que le piston ( 86) est sollicité par un fluide sous pres- sionamené au cylindre ( 82) avec une force de pression qui agit en sens inverse du poids de la tête de meulage ( 24) et de la meule ( 22), munie de son porte-outil ( 20) et compense au moins partiellement le poids de la tête de meulage ( 24), du porte-outil ( 20) et de la meule ( 22). 2 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston ( 86) est fixé à une tige de piston ( 80) qui est solidaire de la tête de meulage ( 24). 3 Machine selon la revendication 1 ou 2, caracté- risée en ce que l'axe du cylindre ( 82) est disposé paral- lèlement à celui de la broche porte-meule ( 30) et en ce que la chambre ( 90) du cylindre qui se trouve au-dessous du piston ( 86) est sollicitée par le fluide sous pression tandis que la chambre ( 88) du cylindre qui se trouve au- dessus du piston ( 86) est ouverte sur l'atmosphère envi- ronnante. 4 Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le cylindre ( 82) est raccor- dé à une conduite ( 94) d'arrivée du fluide sous pression, sur le trajet de laquelle est intercalé un régulateur de pression réglable ( 96). Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que la pression régnant à l'intérieur du cylindre ( 82) est réglée à une valeur suffisamment élevée pour que la somme de la force de pression qui agit en sens inverse du poids de la tête de meulage ( 24) et de la meule ( 22) avec son porte-outil ( 20) et de la force d'inertie engen- drée au début du mouvement de descente, soit plus petite que le poids de la tête de meulage ( 24) et du porte-outil ( 20) et de la meule ( 22). 6 Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la broche porte-meule ( 30) montée dans des roulements ( 98,100) à proximité de la tête de meulage ( 24) est constituée par un arbre creux muni de rainures longitudinales et en ce qu'un arbre d'en- trainement ( 26) qui tourne dans le bâti ( 10) de la machine et est muni de clavettes longitudinales est monté mobile en translation longitudinale dans l'arbre creux par l'une de ses extrémités. 7 Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que deux pièces de blocage ( 36) sont disposées en des zones diamétralement opposées du porte-tête de meulage ( 12), et peuvent être bloquées à l'aide de moyens de serrage ( 40). 8 Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'orifice ( 92) de la chambre ( 88) du cylindre qui donne sur l'atmosphère environnante constitue une zone d'étranglement. 9 Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'aussi bien le porte-tête de meulage ( 12) que la tête de meulage ( 24) sont guidés dans des moyens de guidage communs ( 14) fixés sur le bâti ( 10) de la machine, mais sont cependant mobiles l'un par rap- port à l'autre dans la direction axiale de sorte qu'il peut se produire une translation relative des pièces de blocage ( 36) par rapport aux moyens de serrage ( 40) et une translation relative de la tige de piston ( 80), avec son piston ( 86) par rapport au cylindre de compensation ( 90).