Brevet FR2525940A1 — publié le 19831104

L'invention concerne un procédé pour augmenter les forces de frotte ment transmises sur une pièce à usiner, sur les machines sur lesquelles la pièce à usiner est entraînée par un galet de friction au moins. On connaît des procédés du type cité ci-dessus, mis en oeuvre essentiellement sur des machines à usiner les essieux montés sur lesquelles la pièce à usiner est entraînée par des galets de friction. L'avantage présenté par les machines dans lesquelles la pièce à usiner est entraînée par des galets de friction réside dans le fait qutà l'issue du processus d'usinage, la pièce usinée ne porte aucune marque de serrage, ce qui a pour effet de ne pas altérer la résistance de la pièce par des effets d'entaille, provoqués en cours d'usinage. Cette suppression d'entailles est recherchée notamment dans le domaine de l'usinage des essieux ferroviaires montés, dans lequel on tend à s'équiper de machines sur lesquelles la puissance d'entrafnement est transmise sur la pièce à usiner par l'intermédiaire de galets de friction. Les matériaux de coupe et les dispositifs d'entraînement connus et utilisés dans le cadre de la technique connue sont effectivement en mesure de produire et d'absorber des puissances supérieures à celles susceptibles d'être transmises par le frottement des galets de friction sur les roues, soit sous le seul poids de l'essieu monté, soit sous le poids global du véhicule. On cherche donc constamment à améliorer la puissance dont la transmission est assurée par les galets de friction. L'une des méthodes appliquées, pour l'amélioration de la transmission des forces de frottement, consiste à augmenter la pression d'appui entre la pièce à usiner et les galets de friction, en application, par exemple, du brevet allemand n0 20 36 096, notamment de la Figure 7 et du texte s'y rapportant. Or, cette méthode n'est pas perfectible sans limite, d'autant moins que le dépassement d'une pression d'appui déterminée provoque la plastification du matériau de la pièce à usiner, ce qui conduit à un abaissement considérable de la puissance de frottement, qui ne peut donc être transmise dans les conditions voulues. Les brevets allemands n0 22 04 328 et n0 24 24 305 concernent un procédé en vue d'augmenter la puissance de frottement transmissible sur les machines citées. Dans les deux cas, la force d'appui des galets de friction est modifiée instantanément, de manière que la puissance nécessaire puisse être transmise sans autre intervention. Or, cela ne peut se faire jusqu'à la limite imposée par la plastification. Une augmentation de cette puissance, par rapport au document cité précédemment, ne peut être obtenue. Par contre, ces deux brevets offrent toute une série d'autres avantages. Un essai différent, en vue d'augmenter les forces de frottement trans missibles, fait l'objet du brevet allemand n0 20 63 074, qui propose d'augmen ter ces forces de frottement transmissibles en modifiant la nature, et a fortiori la qualité, du métal des galets de friction moteurs. En application du niveau connu de la technique d'alors, ces galets de friction étaient en un acier trempé. Selon le brevet allemand cité, ces galets devraient être réalisés en un acier non trempé, présenter une couche d'usure déterminée, et être réali sés dans le même matériau que le bandage des roues de l'essieu monté à usi ner. Pour obtenir de nouvelles améliorations, il a été proposé d'introduire, en fonction de la puissance motrice nécessaire, du sable entre la pièce à usi ner et le galet de friction.Or, cette mesure provoque une usure certaine des surfaces de guidage de la machine, d'autant plus que le sable pénètre égale ment là où les premières mesures citées n'ont apporté qu'une faible augmentation des forces transmissibles. On a également tenté d'augmenter la force de frottement transmis sible en utilisant des galets de friction profilés, par exemple des galets pour vus de dents, comme décrit dans le brevet allemand n0 25 17 755, notamment sur la Figure 7 et la description correspondante. Or, cette mesure n'a pas donné les résultats escomptés. Dans le cas où de tels galets sont appliqués sur une zone de la pièce à usiner qui, ultérieurement, n'est plus soumise à un processus d'usinage par enlèvement de copeaux, les galets marquent la pièce à usiner d'empreintes qui la dégradent sérieusement. Lorsque l'usinage de la pièce exige plusieurs rotations, les dents n'engrènent plus dans les espaces entredents appropriés, La pince à usiner est totalement dégradée dans la zone de la surface dlentrainement.La La force de frottement transmis- sible décroft avec l'augmentation de la dégradation. Cette force de frottement atteint sa valeur maximum lors du premier tour de rotation de la pièce à usiner non encore dégradée, sans dépasser pour autant d'une manière sen sible, et malgré la denture des galets, les résultats obtenus à l'aide de galets de friction lisses, qui s'appliquent contre la pièce à usiner jusqu'à la limite de plastification. On dispose, depuis plus d'un siècle, des matériaux de coupe, notamment des métaux durs, dont la capacité de coupe n'est pas épuisée par des machines dont la puissance d'entrainement est transmise sur une pièce à usiner par l'intermédiaire de galets de friction. On s'emploie donc, depuis fort longtemps, à augmenter la force de frottement transmissible. En conclusion, il apparat que cette augmentation de la force de frottement transmissible a pu être obtenue soit en augmentant la force d'appui jusqu'à la lim te de la plastification, soit en utilisant des galets d'entrainement dentés, soit encore en utilisant des matériaux spéciaux pour la fabrication des galets moteurs, soit, finalement, en coulant du sable entre le galet d'entrainement et la pièce à usiner.Or, quel que soit le procédé appliqué en vue d'augmenter la force de frottement transmissible, aucune amélioration sensible quelconque n'a pu être obtenue. Il incombe à l'invention de proposer un procédé du type défini cidessus qui permette d'obtenir une augmentation très nette de la force de frottement transmissible. Le problème ainsi posé est résolu par le fait qu'avant et/ou pendant le processus d'usinage, on élimine sur la pièce à usiner, notamment sur les zones superficielles utilisées pour la transmission de la force de frottement, les couches gênantes qui ont pour effet de réduire cette force de frottement. Les pièces à usiner entrant en atelier portent toujours des couches, voire des films d'humidité ou de graisse, ou de tout autre produit provenant de 1' envi- ronnement. Ces couches se rencontrent,notamment sur les roues ferroviaires, sous la forme de dépôt d'huile, de graisse et de produits salissants de tous genres. De telles couches réduisent le facteur de frottement. Comme on a pu le voir ci-dessus, cette réduction ne peut être supprimée ni par l'intermédiaire d'une association ou d'un appariement approprié des matériaux, ni par l'augmentation des forces d'appui. La denture des galets d'entrainement traverse certes ces couches, sans pour autant procurer le résultat escompté, comme on a pu le voir ci-dessus. Si l'on élimine, à lasurface de la pièce à usiner, et notamment dans' la zone dans laquelle s'appliquent les galets d'entrainement, les dépôts qui réduisent la force de frottement, on élimine la totalité des dépôts réduisant le facteur de frottement. On peut ainsi utiliser la totalité du facteur de frottement correspondant à l'appariement des matériaux et à la friction à l'état sec. Sur les essieux ferroviaires montés en trainés par des galets de friction, cette mesure se traduit par le triplement environ du facteur de friction utilisable. Un facteur approprié permet donc d'augmenter la force de frottement transmissible. Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la pièce à traiter est mise en place dans une machine à usiner, dans laquelle elle est entrai née selon un mouvement de rotation par les galets moteurs de la machine à usiner, pendant toute la durée du processus de nettoyage. La machine à usiner prévue pour la pièce à traiter est équipée des installations nécessaires au maintien et à ltentrainement de cette pièce à usiner. Une telle pièce à usiner, entraînée selon un mouvement de rotation, est facilement nettoyée. Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, on élimine sur les galets de friction, et au moins dans la zone prévue pour la transmission de la force de frottement, les dépôts réduisant la force de frottement. On évite ainsi les perturbations susceptibles d'être provoquées par un film réduisant le facteur de frottement, déposé sur les galets de friction. Selon encore un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le nettoyage de la pièce à usiner et des galets de friction s'effectue pratiquement en même temps. Dans le cas ou les deux éléments doivent être nettoyés, cette mesure permet une économie de temps appréciable. Selon encore un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le nettoyage des galets de friction s'effectue à l'aide d'un solvant approprié, alors que la pièce à usiner est nettoyée par projection de particules solides. Il s'agit là d'un procédé de nettoyage particulièrement simple et d'une grande efficacité. En général, la surface extérieure des galets d'entrainement présente un aspect lisse et poli. Leur nettoyage s'effectue avec efficacité et pendant le fonctionnement, à l'aide d'un solvant approprié, par exemple de l'acétone. Pour ce faire, il suffit d'appliquer, au moins dans la phase de nettoyage, un feutre imbibé de solvant contre le galet de friction. La projection de particules solides sur la pièce à usiner, beaucoup plus encrassée, permet d'éliminer efficacement les dépôts de graisse ou autres, et de donner aux surfaces ainsi traitées de la pièce à usiner un aspect métallique et brillant.Cette projection peut s'effectuer en circuit fermé, de manière que les particules solides projetées sur la pièce à usiner restent maintenues dans l'installation qui assure cette projection. Cette méthode permet d'éviter certaines dégradations des glissières de la machine (effets d'usure, par exemple). Des appareils de projection permettant de nettoyer en circuit fermé des surfaces quelconques à l'aide de particules solides sont vendus dans le commercez Finalement, selon un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le processus de nettoyage de chacun des galets de friction ainsi que de la pièce à usiner est amorcé, dans le sens opposé au sens de la rotation, à une même distance circonférentielle du point de contact entre le galet de friction et la pièce à usiner. Cette méthode permet d'éviter que des dépôts réduisant le facteur de frottement, ainsi dégagés du galet de friction, adhère à la pièce à usiner, ou inversement.Par ailleurs, ce procédé permet d'amor cer le processus de l'usinage dès que des surfaces nettoyées du galet de friction et de la pièce à usiner sont en contact direct l'une avec l'autre, ce qui se produit d'ailleurs dès le début des opérations de nettoyage. Ainsi, le tempe nécessaire au nettoyage se calque en grande partie sur le temps de l'usinage proprement dit, et il n'est plus nécessaire d'attendre la fin des Opérations de nettoyage pour démarrer le processus d'usinage.Il est ainsi possible d'utilise la machine à usiner simultanément pour le nettoyage et pour la production, même dans le cas où l'on exige un haut rendement de celle-ci, alors que, dani la situation antérieure, on ne disposait en aucun cas du temps nécessaire pour utiliser la machinelassurant l'enlèvement des copeaux, simultanément pour l'usinage et pour le nettoyage. Or, par le fait que les processus de traitement ne se succèdent plus dans le temps, mais se déroulent pratiquement en même temps, on peut supprimer l'installation ou la station spécifique assurant le nettoyage préalable. Le procédé défini par l'invention peut s'appliquer par exemple, et d'une manière particulièrement simple, à tous les tours pour essieux montés qui répondent au niveau connu de la technique, sans toutefois se limiter exclusivement à ceux-ci. Pour la mise en oeuvre du procédé, il importe bien entendu que, dans les zones des roues de l'essieu monté qui entrent en contact avec les galets de friction, on- élimine, par exemple par projection de particules solides, les dépôts qui réduisent la force de frottement. Après un tel nettoyage, on peut engager l'essieu monté dans la machine connue et y appliquer les galets de friction de cette machine. Il est par contre également possible, sans autres préparatifs, d'engager l'essieu monté non nettoyé dans ltune de ces machines connues et d'y appliquer les galets de friction selon la méthode traditionnelle.L'essieu monté entrainé par les galets de friction est alors dégagé, selon la méthode appropriée, des dépôts cités ci-dessus. En même temps, il est possible, bien entendu, de nettoyer également les galets de friction qui entraident les roues de l'essieu monté, en les essuyant à l'aide d'un solvant approprié, par exemple. Les deux processus, ctest-à- dire le nettoiement des roues de l'essieu monté, notamment dans la zone nécessaire à ltentrafnement au moins, et le nettoiement des galets de friction, notamment dans la zone nécessaire à l'entrainement, peuvent être réalisés simultanément et pendant le temps durant lequel ces galets de friction assurent l'entrainement de l'essieu monté Dans le cas où les galets de friction et les roues de l'essieu monté sont nettoyés simultanément d'une manière appropriée, les deux surfaces métalliques brillantes de l'essieu monté et des galets de friction fraichement nettoyées se trouvent en contact direct entre elles immédiatement après l'amorçage du processus de nettoiement, ce qui permet de réaliser le nettoiement en même temps que l'on effectue l'usinage par enlèvement de copeaux de l'essieu monté. Il n'y a donc pas lieu d'attendre la fin des opérations de nettoiement pour amorcer et pour effectuer des travaux d'usinage. Ce procédé est particulièrement avantageux lorsque les travaux d'usinage par enlèvement de copeaux s'appliquent au reprofilage par fraisage tangentiel des roues. Lors de ce reprofilage par fraisage tangentiel, on rétablit, pendant un seul tour de rotation, le profil de chacune des roues. A cet effet l'essieu monté effectue un seul tour de rotation à une très faible vitesse appropriée. Le nettoiement de l'essieu monté, notamment dans la zone nécessaire à ltentratnement par pargalets de friction, peut également être réalisé au cours d'un seul tour de rotation à faible vitesse, ce qui permet, sans la moindre difficulté, de ne pas interrompre le processus d'usinage. Par ailleurs, lorsque le processus d'usinage exige que la pièce à usiner effectue plusieurs tours de rotation, il est avantageusement recommandé d'effectuer le nettoiement pendant tout le processus d'usinage, ce qui permet d'éliminer, au fur et à mesure qu'elles se déposent, les impuretés diminuant la force de frottement. L'entrainement de la pièce à usiner, et notamment de l'essieu monté par l'intermédiaire des surfaces nettoyées des galets et de la contre-surface appropriée des roues de l'essieu monte, permet d'obtenir des forces de transmissibles plus de deux fois supérieures à celles obtenues avec les moyens appliqués dans le cadre de la technique connue. Ce même procédé permet également d'améliorer très simplement le rendement et la puissance de coupe. Le but recherché est ainsi atteint, avec des moyens les plus simples et sans machines nouvelles. Le processus s'applique, tout en n'exigeant que des dépenses très faibles, sous forme d'équipement ultérieur, sur toutes les machines connues équipées de galets d'entrainement métalliques. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour augmenter les forces transmissibles sur les machines sur lesquelles la pièce à usiner est au moins entraînée par un galet de friction, caractérisé en ce que, avant et pendant le processus d'usinage, on élimine, au moins sur les zones superficielles utilisées pour la transmission de la force de frottement, les couches gênantes qui réduisent cette force de frottement. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce à traiter est mise en place dans une machine à usiner dans laquelle elle est entrainée selon un mouvement de rotation par des galets moteurs, pendant le processus de nettoyage. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on élimine les dépôts qui réduisent la force de frottement, également et au moins dans la zone superficielle prévue pour la transmission de la force de frottement. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le nettoyage de la pièce à usiner, d'une part, et des galets de friction, d'autre part, s'effectue en même temps. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le nettoyage des galets de friction s'effectue à l'aide d'un solvant approprié, alors que la pièce à usiner est nettoyée par projection de particules solides. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le processus de nettoyage de chacun des galets de friction, ainsi que de la pièce à usiner, est amorcé dans le sens opposé au sens de la rotation, et à une même distance circonférentielle du point de contact entre le galet de friction et la pièce à usiner.