Brevet FR2538290A1 — publié le 19840629

2538290. L'invention concerne un procédé pour la fixation et la rectification, notamment le finissage, d'un arbre, l'arbre étant placé dans une fixation de pièce-o il repose sur au moins deux points d'appui et o il est relié à un système d'entraînement pour l'usinage, et, en plus, au moins une meule pouvant être amenée en contact avec l'arbre tournant en dehors des points d'appui L'invention concerne également une machine à rectifier conçue pour la réalisation d'un tel procédé et équipée d'une fixation de pièce, d'un entraînement d'usinage et d'un porte-outil, la fixation de pièce présen- tant des éléments d'appui pour la fixation de l'arbre à usi- ner lors de la rectification Dans le cadre la présente invention, on entend par arbre des pièces soumises, du moins pendant l'opération de rectification ou de finissage, à un couple de rotation, peu importe que les pièces usinées soient utilisées plus tard comme arbres de transmission, arbres de commande ou encore pour d'autres fonctions. Dans le cadre des mesures bien connues de ce genre, l'arbre à usiner est monté mécaniquement dans le dispositif de fixation On entend par là un serrage entre pointes ou dans un plateau de serrage mécanique avec des mâchoires. Cela ne va pas sans inconvénients étant donné des tolérances aux différents points de serrage mécaniques, l'arbre à usiner ne peut jamais tourner parfaitement rond Cela est dû au fait qu'aucune broche de serrage, ni aucun organe analogue ne peut tourner parfaitement rond, ce qui aboutit à des imprécisions d'usinage sous la forme d'erreurs systématiques. Par ailleurs, pour des raisons se rapportant à l'augmentation des performances, à l'économie d'énergie, à la réduction des émissions de bruit, etc, on formule continuellement des exigences accrues au sujet d'un fonctionnement des arbres exempt autant que possible de faux-rond Dans le cadre des mesures bien connues, le serrage mécanique des pièces dans la fixation représente, en outre, une opération longue qui doit être effectuée avec une haute précision et qui conduit néanmoins à d'autres erreurs de tolérance provoquées par l'imprécision du montage La dépense de temps décrite engendre des temps morts gênants dans le cas des rectifieuses automatiques et semi-automatiques. Dans d'autres domaines de la rectification ou du finissage de pièces; à savoir pour l'usinage de bagues de roulement à billes, il est connu d'éviter les déformations dues au serrage en recourant à un outil de serrage mécanique attaquant la bague de roulement à billes en trois points définis ou plus, c'est-à-dire par une fixation hydrocentri- que (brevet allemand N 2 407 261) La fixation de pièce p Pésente alors, entre la bague de roulement à billes et le logement lui-même, une fente annulaire dans laquelle on introduit un lubrifiant Mais jusqu'ici, ces mesures n'ont eu aucun effet sur les problèmes décrits posés par la recti- fication et notamment par le finissage d'arbres. La présente invention a pour objet d'indiquer un procédé pour la fixation et la rectification, notamment le finissage, d'un arbre qui permet d'obtenir que lors de la rectification ou du finissage la pièce à usiner tourne pratiquement rond et ne présente en tout cas pas de faux- rond introduit par un serrage mécanique fixe L'invention a également pour objet d'indiquer une machine pour la réalisa- tion du procédé selon l'invention qui est conçue en parti- culier pour un usinage automatique des pièces et qui est intégrée à une chaîne transfert. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que, tout d'abord en ce qui concerne le procédé, aux pôints d'appui, l'arbre est entouré respectivement par deux coquilles de coussinet à section semi-circulaire qui se complètent en un coussinet et dont les surfaces portantes opposées aux points d'appui forment une fente annulaire de jeu d'égalisation, et que, lors de l'opération de rectifi- cation, un lubrifiant est injecté sous pression dans cette fente annulaire de jeu d'égalisation L'invention met à profit le fait surprenant que les mesures de la fixation hydrocentrique bien connues et mises en oeuvre pour éviter des déformations dues au serrage dans le cas des bagues de roulement à billes permettent également une fixation d'arbres sans faux-rond pour la rectification et le finissage à condition de réaliser une fente annulaire de jeu d'égalisation d'une épaisseur suffisante Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise une fente annulaire de 2-38290 jeu d'égalisation dont l'épaisseur est grande par rapport au faux-rond toléré de l'arbre et des coquilles de coussinet et imposé par la construction Par ailleurs, il est néces- saire d'utiliser un lubrifiant qui, en raison et malgré le jeu d'égalisation, assure à l'arbre monté une fixation sans faux-rond, en quelque sorte sur un matelas de lubrifiant. Sur ce point, on peut s'appuyer sur la thérorie de Sommer- feld sur les lubrifiants et sur les expériences acquises avec la friction de lubrifiants En général, tous les I O lubrifiants d'usage courant dans la construction mécanique peuvent être envisagés De bons résultats ont été obtenus en utilisant comme lubrifiant un fluide de lavage ou de refroidissement du type de ceux habituellement employés pour l'usinage des métaux par enlèvement de copeaux; ce I 5 fluide doit alors être injecté dans la fente annulaire sous une pression d'environ 5 bars. Il va de soi que, dans le cas du procédé selon l'invention, il faut veiller à ce que le système d'entral- nement n'introduise pas un faux-rond dans l'arbre à usiner. Le couple de rotation pour l'usinage doit donc être appliqué d'une manière suffisamment souple Dans la pratique, il existe pour cela plusieurs possibilités Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'arbre est supporté sur ses deux faces frontales par des éléments d'appui plans sous l'effet d'une pression axiale, au moins l'un desdits éléments d'appui étant entralné pour fournir le couple de rotation nécessaire pour l'usinage Il va de soi que l'axe d'entratnement de cet élément d'appui d'une part et l'axe de rotation de l'arbre tournant d'autre part sont alors disposés avec un maximum de précision coaxiale- ment l'un par rapport à l'autre L'usinage simultané de l'arbre avec plusieurs meules de rectification ou de finissage ne soulève aucune difficulté. Sur le plan de la machine, l'invention prévoit que les paliers sont réalisés sous forme de coussinets constitués respectivement par deux coquilles dont chacune entoure l'arbre à usiner en demi-cercle en laissant sub- sister une fente annulaire de jeu d'égalisation, un lubrifiant pouvant être injecté dans ladite fente annulaire de jeu d'égalisation par l'intermédiaire d'alésages, par - exemple d'alésages radiaux, et que les coquilles de cous- sinet sont maintenues sur des bras de fixation qui peuvent se fermer et à'ouvir comme une pince autour de l'arbre à usiner Pour permettre l'usinage d'arbres différents sur une machine à rectifier de ce genres et aussi pour pouvoir usiner les parties d'un arbre maintenues tout d'abord dans les coquilles de coussinet, l'invention recommande de IÈ prévoir une possibilité de réglage des bras de fixation le long de la surface de fixation de la pièce Selon l'invention, il convient de prévoir des bras de fixation avec des coquilles-de coussinet de différents diamètres ou des bras de fixation interchangeables Un défaut d'ali- I 5 gnement des centres ou axes des coquilles de coussinet est sans importance parce que d'une part le coussin de lubri- fiant agit dans le sens d'une compensation et parce que d'autre part la position des outils peut être corrigge en fonction des imprécisions d'alignement Il est avantageux de pouvoir faire pivoter les bras de fixation autour d'au moins un axe de fixation ou avec au moins un arbre de fixa- tion situé au-dessus de la fixation de pièce C'est préci- sément grâce à ce mode de réalisation qu'une rectifieuse selon l'invention peut fonctionner de manière entièrement automatique Pour le mode de réalisation intégré à une chaline transfert avec des palettes ou des éléments de transport analogues pour l'amenée et l'évacuation de l'arbre à usiner ou usiné, l'invention prévoit que la chalne transfert passe par la fixation de pièce, les différentes palettes ou les différents éléments de transport pouvant être arrêtés dans la fixation de pièce, et que l'arbre reposant dans la fixation de pièce sur un élément de transport peut être saisi, aux points d'appui, par les bras de fixation ou par les coquilles de coussinet de ces derniers et soulevé de ce fait de l'élément de transport Tout cela peut être harmonisé sans difficulté avec les moyens auxiliaires-de la technique de commande et d'entralnement moderne des machines-outils et des systèmes analogues de telle façon que la machine peut fonctionner de manière entièrement automatique. Les avantages obtenus résident dans le fait que, dans le cadre des mesures selon l'invention, l'arbre peut tourner pratiquement sans faux- rond dans la fixation de pièce Pour cela, on réalise une fixation hydromécanique qui autorise une rotation sans faux-rond du fait du jeu d'égalisation Les contraintes mentionnées plus haut et inévitables dans le cas de la fixation mécanique serrée sont supprimées De plus, une machine pour la réalisation I O du procédé selon l'invention se distingue par une tèchni- que de fixation particulièrement simple Les opérations longues autrement nécessaires pour la mise en place des arbres entre des pointes ou -ans des mâchoires de serrage sont supprimées De plus, les imprécisions de la fixation I 5 mécanique serrée ne peuvent plus se produire. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'inv-ntion peut être mise en pratique. La figure 1 représente une vue de c 8 té d'une machine à rectifier aménagée pour le procédé selon l'invention. La eigure 2 représente, partiellement, l'objet de la figure 1 danz une position de fonctionnement dif- fér-nte. La figure 3 représente, à une échelle considéra- blement plus grande par rapport aux figures 1 et 2, une coupe verticale de l'objet de la figure 2. La figure 4 représente une coupe suivant la ligne A-A de l'objet de la figure 3. La machine à rectifier représentée dans les figures est une machine à finir qui peut être aménagée pour la rectification d'arbres de transmission Elle comporte fondamentalement, en plus du bâti 1, une fixation de pièce, un système d'entratnement pour l'usinage et un porteoutil Pour plus de clarté, le système d'entralnement et le porte-outil n'ont pas été indiqués La fixation de pièce comporte des éléments de support 2 pour la fixation 2 r 38290 de l'arbre 3 à usiner lors de la rectification. Il ressort tout d'abord d'un examen comparé des figures l'et 2 que les éléments de support 2 sont réalisés sous forme de coussinets constitués respectivement par deux coquilles 4, 5 dont chacune entoure l'arbre à usiner 53 en demi-cercle Les coquilles de coussinet 4, 5 sont maintenues sur des bras de fixation 6 qui peuvent se fermer et s'ouvrir comme une pince autour de l'arbre 3 à usiner Il ressort des figures 3 et 4 que les coquilles IO de coussinet 4, 5 entourent l'arbre 3 à usiner en laissant subsister une fente annulaire de jeu d'égalisation 7. Cette fente annulaire de jeu d'égalisation 7 présente une épaisseur qui est grande par rapport au faux-rond toléré de l'arbre et des coquilles de coussinet Par l'intermé- diaire des alésages radiaux 8, un lubrifiant peut être injecté sous pression dans la fente annulaire de jeu d'égalisation 7 Il va de soi que les bras de fixation 6 peuvent être réglables le long de la fixation de pièce, c'est-à-dire dans le sens de la double flèche 9 indiquée sur la figure-4 De mênme, il est possible de monter sur la machine des bras de fixation avec des coquilles de cous- sinet de diamètres différents s'il s'agit de rectifier des arbres 3 de différents diamètres Dans l'exemple de réalisation et selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les bras de fixation 6 peuvent pivoter autour de deux axes de fixation 10 situés au-dessus de la fixation de pièce On remarque sur la figure 1 qu'une chaîne transfert Il avec des palettes 12 ou des éléments de transport analogues est associée à la machine à recti- fier, ladite chaîne transfert 1 l servant à l'amenée et à l'évacuation automatiques des arbres 3 à usiner et usinés Cette chaine transfert 11 passe par la fixation de pièce Les différents éléments de transport 12 avec les arbres 3 à usiner peuvent être arrêtés dans la fixa- tion de pièce L'arbre 3 à usiner qui repose sur un élément de transport 12 arrêté dans la fixation de pièce peut être saisi, aux points d'appui, par les bras de fixation 6 ou par les coquilles de coussinet 4, 5 de ces derniers Sur ce point, les coquilles de coussinet 4, 5 2 '38290 7, avec les bras de fixation 6 assument une double fonction, à savoir qu'elles fonctionnent en même temps comme un manipulateur qui enlève un arbre 3 à usiner de l'élément de transport 12 Pour cela, il suffit que l'axe de l'arbre 3 sur l'élément de transport 12 se situe d'un ou de quelques dixièmes de millimètre plus bas que l'axe des coquilles de coussinet 4, 5 fermées D'une manière analogue, un arbre 3 usiné est transmis à l'aide des bras de fixation 6 à un élément de transport 12. REVENDICATI ONS Procédé pour la fixation et la rectification, notamment le finissage, d'un arbre, l'arbre étant placé dans une fixation de pièce o il repose sur au moinsdeux points d'appui et o il est relié à un système d'entraine- ment pour l'usinage, et, en plus, au moins une meule pou- vant Atre amenée en contact avec l'arbre tournant en dehors des points d'appui, caractérisé par le fait qulaux points d'appui, l'arbre ( 3) est entouré respectivement I O par deux coquilles ( 4, 5) de coussinet à section semi- circulaire qui se complètent en un coussinet et dont les surfaces portantes opposées aux points d'appui forment une fente annulaire de jeu d'égalisation ( 7), et que, lors de l'opération de rectification, un lubrifiant est injecté I 5 sous pression dans ladite fente annulaire de jeu d'égali- sation. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise une fente annulaire de Jeu d'égalisation ( 7) dont l'épaisseur est grande par rapport au faux-rond toléré de l'arbre ( 3) et des coquilles ( 4, 5) de coussinet. 3 Procédé selon l'une des revendications i ou 2, caractérisé par le fait que le lubrifiant mis en oeuvre est un fluide de lavage ou de refroidissement pour l'usi- nage de métaux par enlèvement de copeaux et que ce fluide est injecté dans la fente annulaire de jeu d'égalisation ( 7) sous une pression d'environ 5 bars. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé par le fait que l'arbre ( 3) est supporté sur ses deux faces frontales par des éléments d'appui plans sous l'effet d'une pression axiale et qu'au moins l'un desdits éléments d'appui est entrathé. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé par le fait que la rectifica- tion est effectuée simultanément avec plusieurs meules de rectification ou de finissage. 6 Machine à rectifier, notamment machine à finir, pour la réalisation du procédé selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, avec fixation de pièce, système d'entraînement pour l'usinage et porte-outil, la fixation de pièce présentant au moins deux éléments de support pour la fixation de l'arbre à usiner lors de la rectification, caractérisée par le fait que les éléments de support ( 2) sont réalisés sous forme de coussinets constitués respectivement par deux coquilles ( 4, 5) dont chacune entoure l'arbre à usiner en demi-cercle en laissant subsister une fente annulaire de jeu d'égalisation ( 7), un lubrifiant pouvant être injecté dans ladite fente I O annulaire de jeu d'égalisation ( 7) par l'intermédiaire d'alésages ( 8), par exemple d'alésages radiaux, et que les coquilles de coussinet ( 4, 5) sont maintenues sur des bras de fixation ( 6) qui peuvent se fermer et s'ouvrir comme une pince autour de l'arbre ( 3) à usiner. I 5 7 Machine à rectifier selon la revendication 6, caractérisée par le fait que les bras de fixation ( 6) peuvent être déplacés le lon g de la fixation de pièce et qu'ils peuvent ainsi être réglés sur différents points d'appui de l'arbre ( 3). 8 Machine à rectifier selon l'une des revendi- cations 6 ou 7, caractérisée par le fait que les bras de fixation ( 6) peuvent être équipés de coquilles de coussinet ( 4, 5) de différents diamètres et que les bras de fixation ( 6) sont interchangeables. 9 Machine à rectifier selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée par le fait que les bras de fixation ( 6) peuvent pivoter autour d'au moins un axe de fixation ou avec au moins un arbre de fixation ( 10) situé au-dessus de la fixation de pièce. 10 Machine à rectifier selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans le mode de réalisation avec chatne transfert associée comprenant des palettes ou des éléments de transport analogues pour l'amenée et l'évacuation automatiques des arbres à usiner ou usinés, caractérisée par le fait que la chalne transfert ( 11) passe par la fixation de pièce, les différentes palettes ou les différents éléments de transport ( 12) pouvant être arrêtés dans la fixation de pièce, et que l'arbre ( 3) reposant dans la fixation de pièce sur un élément de Io transport ( 12) peut être saisi, aux points d'appui, par les bras de fixation ( 6) ou par les coquilles de coussinet ( 4, 5) de ces derniers et soulevé de ce fait de l'élément de transport ( 12).