Brevet FR2543466A1 — publié le 19841005

La présente invention concerne un procédé pour l 'usi- nage du chemin de roulement d'une bague de roulement de palier à roulement, en particulier à paroi mince, comportant deux surfaces cylindriques concentriques l'une à l'autre et desti- née à des organes de roulement cylindriques, l'une des surfa- ces cylindriques formant le chemin de roulement et l'autre sur- face cylindrique formant la surface de montage ou de portée de la bague de roulement du palier à roulement. De telles bagues de roulement de paliers à roulement peuvent être fabriquées soit par un usinage avec enlèvement de copeaux, par tournage, soit également par usinage sans en- lèvement de copeaux, par exemple par emboutissage-profond, fi- lage à la presse ou d'une manière analogue Lors de la fabri- cation par usinage avec enlèvement de copeaux, on peut obtenir une très grande précision de forme de la bague de roulement, qui toutefois peut être à nouveau perdue en partie lors du traitement thermique ultérieur Les bagues de roulement fabri- quées par usinage sans enlèvement de copeaux, en particulier les bagues à paroi mince, par exemple les bagues embouties en tôle, présentent par contre initialement une précision de for- me moins bonne, qui diminue dans une mesure croissante lors du traitement thermique suivant quand l'épaisseur de paroi dé- croit Lés bagues de roulement en tôle embouties présentent en conséquence, par exemple dans la condition terminée de fa- brication, un faux-rond relativement grand Ceci ne gêne pas d'une façon générale, étant donné que ces bagues de roulement reçoivent leur forme finale seulement lors de l'engagement à force dans un alésage de carter ou corps de palier et reçoi- vent également à ce moment leur cote de diamètre finale En conséquence, lorsque, dans le cas de telles bagues de roule- ment, malgré le faux-rond présent, on dispose sur l'ensemble de la périphérie d'une épaisseur de paroi suffisamment constan- te, on obtient après montage dans un alésage de carter ou corps de palier des montages ou supports qui sont toutefois très pré- cis. Il existe des cas dans lesquels la qualité de surface résultant du processus d'emboutissage n'est pas considérée com- me suffisante pour un chemin de roulement d'organes de roule- ment, de sorte qu'un usinage extrêmement fin avec enlèvement de copeaux ultérieur, par exemple par meulage, est considéré comme nécessaire Quand une telle bague de roulement de palier à roulement qui s'est déformée et a pris un faux-rond lors du traitement thermique est soumise ensuite, sur son chemin de roulement, à un usinage par meulage, on obtient il est vrai à cet endroit un chemin de roulement d'orgaile de roulement exac- tement cylindrique Scus cette forme, la bague de roulement ne pourrait toutefois pas être utilisée, car lors du montage à force ultérieur par enfoncement dans un alésage de carter ou de corps de palier ou lors du montage à force sur un arbre, sa surface de portée en prendrait le contour cylindrique, de sorte que le chemin de roulement usiné par meulage recevrait un contour présentant un faux-rond et serait ainsi inutilisa- ble comme chemin de roulement pour palier à roulement Pour cette raison, on a jusqu'ici, dans de tels cas, rectifié par meulage les bagues de roulement aussi bien sur leur surface de montage ou de portée que sur leur chemin de roulement, afin d'obtenir ainsi, dans la condition de départ, des surfaces exactement cylindriques aussi bien sur la surface périphéri- que extérieure que dans l'alésage Un tel mode opératoire est non seulement extrêmement coûteux, mais il présente égale- ment cet inconvénient que de telles bagues de roulement, lors- qu'elles subissent une cémentation, ou une trempe après cémen- tation, doivent présenter des profondeurs de cémentation rela- tivement grandes, étant donné qu'une partie est à nouveau en- levée lors de l'opération de meulage Un autre inconvénient réside dans le fait qu'après le meulage, à cause du faux-rond présent antérieurement sur la bague de roulement, les profon- deurs ou épaisseurs de cémentation qui demeurent encore sont très différentes sur toute la périphérie du chemin de roulement. Le but de l'invention est de remédier aux inconvé- nients indiqués et de créer un procédé simple et favorable du point de vue prix de revient pour l'usinage du chemin de rou- lement d'une bague de roulement de ce type pour palier à rou- lement qui, tout en évitant un stade opératoire, permet l'ob- tention d'une bague de roulement usinée de façon précise sur son chemin de roulement et présentant une grande précision après montage, des épaisseurs de cémentation tout-à-fait nor- males étant obtenues à un degré suffisant dans le cas o la bague de roulement est soumise à une cémentation. On parvient à ce résultat, suivant l'invention, par le fait que la surface de montage est déformée élastiquement par des moyens de serrage agissant sur elle de telle sorte qu'elle prenne une forme exactement cylindrique, le chemin de roulement étant amené par usinage avec enlèvement de copeaux à une forme exactement cylindrique parfaitement concentrique à la surface de montage ou de portée De cette manière, une bague de roulement pour palier à roulement présentant initia- lement une très bonne précision de forme, qui se déforme en prenant un faux-rond lors d'un traitement thermique ultérieur au cours duquel la bague reçoit une couche de cémentation d'épaisseur tout-à-fait normale, est ramenée tout d'abord par pressage par des moyens de serrage à sa forme initiale, qu'elle reprendra également après son montage ultérieur dans un alésa- ge de carter ou de corps de palier Sous cette forme, on usine alors avec précision le chemin de roulement parfaitement cy- lindrique Quand une bague de roulement de ce type est dégagée des moyens ou organes de serrage après-l'usinage du chemin de roulement, elle se déforme à nouveau il est vrai pas élasti- cité, pour reprendre sa forme de départ correspondant à un faux- rond, mais elle présente toutefois, sur toute sa périphérie, une épaisseur de paroi d'uniformité extrêmement grande, avec une qualité élevée de chemin de roulement, de-sorte qu'après montage dans un alésage de carter ou de corps de palier cylin- drique, ou bien sur un arbre, cette bague va avoir de même une surface de roulement destinée au Kcorps de roulement exactement cylindrique et d'une qualité très grande. Les avantages qui ont été indiqués précédemment, à titre d'exemple pour une bague de roulement traitée par cémen- tation, apparaissent toutefois non seulement pour de telles bagues, mais ils sont obtenus également à un degré plus ou moins grand dans le cas de bagues de roulement trempées dans leur épaisseur, ou bien également dans le cas de bagues de roulement qui ont été soumises, avant la trempe, à un usinage de précision de leur surface de roulement. Dans le cas d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, les organes de serrage peuvent être constitués par un paquet ou empilage de disques en forme de ressorts Belleville s'appliquant étroitement les uns contre les autres, qui prennent appui par une de leurs surfaces pé- riphériques sur une pièce ou un organe de pression, et par leur autre surface périphérique sur la surface de montage ou portée de la bague de roulement, et qui peuvent être soumis par des moyens de pression axiaux à une force telle que leur obliquité par rapport à l'axe diminue Ces organes de serrage en sci connus conviennent dans le cas présent d'une façon particuliè- rement bonne, parce que les disques en forme de ressorts Belle- ville exercent lors de leur déformation, sur la totalité de la périphérie, une pression parfaitement uniforme et agissant radialement sur la bague de roulement à serrer, de sorte que sa surface de montage reçoit effectivement une forme parfaite- ment cylindrique. Dans le cas d'un autre dispositif, on peut utiliser comme organe ou moyen de serrage une douille cylindrique creuse dont l'alésage est dimensionné de telle sorte que la bague de roulement de palier à roulement puisse y être insérée à force par sa surface de montage dans une condition de précontrainte. Le serrage de la bague s'effectue donc ainsi, dans le cas de ce dispositif, exclusivement par son engagement par coulisse- ment axial dans l'alésage de la douille, sans que l'on ait besoin à cet effet d'autres éléments de blocage déplaçables ra- dialement. La douille cylindrique peut être logée dans un carter qui est fixé sur une broche porte-pièce d'une machine-outil, en particulier d'une machine à rectifier les alésages Dans ce cas, on peut disposer dans la broche porte-pièce un poin- çon déplaçable longitudinalement qui, pour l'enfoncement à force et/ou l'extraction à force de la bague de roulement de palier à roulement dans la douille cylindrique ou à partir de celle-ci, agit sur la face terminale de cette bague On voit ainsi que, dans le cas de ce dispositif, un seul poinçon dépla- çable longitudinalement suffit pour pouvoir à la fois enfoncer à force la bague de roulement de palier à roulement dans la douille cylindrique, et pour l'éjecter à force hors de cette douille une fois que l'usinage est terminé. Un agencement judicieux à cet égard est obtenu lors- qu'on prévoit dans le carter recevant la douille cylindrique, entre cette douille et le poinçon, un passage formant cheminée débouchant vers l'extérieur, à travers lequel une bague de roulement de palier à roulement peut être insérée depuis l'exté- rieur Une bague de roulement qui est engagée à force dans la douille cylindrique peut ensuite être usinée dans son alésage, par exemple au moyen d'une meule en forme de disque ou cylin- drique Une fois l'opération de meulage terminée, la broche porte-pièce peut être immobilisée dans une position telle que le passage ménagé dans le carter soit dirigé vers le haut On peut alors introduire dans ce passage une bague de roulement de palier à roulement qui n'est pas encore usinée, qui ensuite est déplacée par le poinçon pouvant coulisser longitudinalement dans la broche porte-pièce en direction de la douille cylin- drique, de sorte que cette bague est enfoncée à force dans l'alésage de cette douille et en même temps repousse devant elle la bague de roulement de palier à roulement déjà usinée, en l'éjectant ainsi hors de la douille cylindrique. On a représenté sur les dessins des modes de réali- sation de dispositifs suivant l'invention, pour l'usinage d'une bague de roulement extérieure de palier à roulement, en coupe longitudinale. Dans le cas du rode de réalisation suivant la Fig 1 on a rapporté par bride sur la broche porte-pièce 1 d'une ma- chine d'usinage un mandrin de serrage 2 qui est constitué par le corps de mandrin 3, dans lequel la pièce de pression 4 est montée de façon à pouvoir coulisser longitudinalement, cette pièce recevant dans son alésage 5 un paquet ou empilage de disques 6 ayant la forme de ressorts Belleville étroitement appliqués les uns contre les autres Ces disques, inclinés par rapport à l'axe longitudinal du mandrin, prennent appui extérieurement dans l'alésage 5, tandis qu'ils prennent appui. ayielement sur les bagues de pression ou de poussée 7 et 8, parmi lesquelles la bague de pression 7 s'applique contre la pièce de pression 4 et la bague de pression 8 s'applique contre le couvercle 9 du corps de mandrin 3 La barre de poussée 10 de forme cylindrique creuse et guidée à travers la broche por- te-pièce 1, agit sur la pièce de pression 4, et de son côté elle reçoit dans son alésage l'éjecteur 11 A la fois la barre de poussée 10 et l'éjecteur 11 peuvent être actionnés hydrau- liquement d'une manière en soi connue. Le fonctionnement de ce dispositif de serrage est le suivant On introduit dans l'alésage des disques en forme de ressorts Belleville 6 la bague de roulement extérieure 12 de palier à roulement devant être usinée qui, dans l'exemple re- présenté, est constituée par une cuvette munie d'un fond fermé à son extrémité gauche Ensuite, on soumet la barre de poussée à l'effet d'une pression, de sorte que la pièce de pression 4 se déplace vers la dtroite et exerce alors une pression, par l'intermédiaire de la bague de pression 7, sur le paquet ou l'empilage de disques en forme de ressorts Belleville 6, qui par ailleurs prennent appui sur le couvercle 9 par l'intermé- diaire de la bague de pression 8 Sous l'effet de la pression axiale exercée sur les disques en forme de ressorts Belleville 6, leur inclinaison par rapport à l'axe du mandrin diminue, de sorte qu'en même temps leur diamètre d'alésage est réduit dans des conditions telles qu'ils prennent appui sur la surface périphérique extérieure de la bague de roulement extérieur 12 et amènent, sous l'effet d'une nouvelle déformation, cette surface périphérique extérieure à une forme cylindrique préci- se Dans cette condition, la broche porte-pièce est entraînée en rotation et, d'une manière en soi connue, la meule 14 tour- nant sur la broche de meulage 13 est introduite dans l'alésage de la bague de roulement extérieure 12 et amenée à cet endroit en contact avec cette bague pour réaliser le meulage Une fois le meulage de l'alésage de la bague de roulement 12 terminé, la meule est extraite de celle-ci et le serrage de la bague de roulement extérieure 12 est supprimé par décharge de la barre de pression 14 Ensuite, la bague de roulement extérieure de palier à roulement est dégagée du mandrin de serrage au moyen de l'éjecteur 11. Dans le cas du mode de réalisation représenté sur la Fig 2, le carter ou corps 15 est rapporté par bride-sur la broche porte-pièce 1, ce carter ou corps recevant dans un alé- sage la douille cylindrique 16, qui est bloquée à cet endroit au moyen du couvercle 17 rapporté par vissage Derrière la douille cylindrique 16, le corps ou carter 15 est muni d'un passage 18 débouchant radialement vers l'extérieur Le poin- çon 19 est monté de façon à pouvoir coulisser longitudinale- ment dans la broche porte-pièce 1. Au début d'une opération d'usinage, on introduit par le passage 18 une bague de roulement extérieure 12, après quoi cette bague est engagée à force dans la douille cylindri- que 16 par déplacement axial du poinçon 19 Pour faciliter l'en- gagement de la bague de roulement extérieure dans la douille 16, celle-ci présente à son extrémité gauche un chamfrein ou biseau 20. Dans cette condition, la broche porte-pièce 1 est entraînée en rotation et, d'une manière en soi connue, la meule 14 qui tourne sur la broche 13 est introduite dans l'alésage de la bague de roulement extérieure 12 et amenée dans cette po- sition en prise avec cette bague pour réaliser le meulage. Une fois le meulage de l'alésage de la bague de roulement 12 terminé, la meule est extraite, puis la broche porte-pièce est immobilisée dans une position telle que le passage 18 soit dirigé vers le haut On introduit alors à travers ce passage 18 une bague de roulement extérieure 12 non encore usinée. Quand le poinçon 19 est actionné à nouveau, cette nouvelle bague de roulement extérieure 12 est engagée à force dans l'alésage de la douille cylindrique 16, et en même temps la bague de roulement extérieure terminée d'usinage est éjectée à force de cette douille. 2 543466 REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'usinage du chemin de roulement d'une bague de roulement de palier à roulement, en particulier d'une bague à paroi mince, comportant deux surfaces cylindri- ques concentriques l'une à l'autre et destinée à des organes de roulement cylindriques, l'une des surfaces cylindriques constituant le chemin de roulement et l'autre surface cylindri- que constituant la surface-de montage ou de portée de la bague de roulement de palier à roulement, caractérisé en ce que la surface de montage est déformée élastiquement par des moyens ou organes de serrage ( 6) agissant sur elle de façon telle qu'elle prenne une forme parfaitement cylindrique, après quoi le chemin de roulement est amené par usinage avec enlèvement de copeaux à une forme parfaitement cylindrique et parfaite- ment concentrique à la surface de montage. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bague de roulement ( 12) de palier à roulement est soumise, avant l'usinage du chemin de roulement, à une opéra- tion de cémentation. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que le chemin de roulement est usiné par meulage. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce que les organes de serrage sont formés par un pa- quet ou empilage de disques en forme de ressorts Belleville ( 6) appliqués étroitement l'un contre L'autre, qui prennent appui par une de leurs surfaces périphériques sur une pièce de pression et par leur autre surface périphérique sur la sur- face de montage ou de portée de la bague de roulement, et qui peuvent être soumis par des moyens de pression axiaux à une force telle que leur obliquité par rapport à l'axe diminue. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé sui- vant l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'on utilise, comme moyens ou organes de serrage, une douille cylindrique creuse ( 16) dont l'alésage est dimen- sionné de telle sorte que la bague de roulement ( 12) de palier à roulement puisse être engagée à force dans cette douille par sa surface de montage, en étant soumise à une précontrainte. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que la douille cylindrique ( 16) est logée dans un carter ou corps ( 15) qui est fixé sur une broche porte-pièce ( 1) d'une machineoutil, en particulier d'une machine pour le meulage des alésages. 7. Dispositif suivant la revendication 5 ou 6, carac- térisé en ce qu'il est prévu, dans la broche porte-pièce ( 1), un poinçon ( 19) pouvant coulisser longitudinalement, qui pour l'engagement à force et/ou l'éjection à force de la bague de roulement ( 12) de palier à roulement dans la douille cylindri- que ( 16) ou à partir de celle-ci, agit sur la face terminale de cette bague. 8. Dispositif suivant la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans le corps ou carter ( 15) recevant la douille cylindrique ( 16), entre cette douille et le poinçon ( 19), un passage ( 18) débouchant radialement vers l'extérieur, à travers lequel une bague de roulement ( 12) de palier à roulement peut être introduite depuis l'extérieur.