Brevet FR2558093A1 — publié le 19850719

La présente invention concerne un appareil de finition de pièce avec une très grande précision et plus précisément, un appareil de finition de haute précision de la partie qui doit être usinée, appelée dans la suite "partie usinée" telle qu'une gorge, une concavité, un trou ou analogue dans la pièce essentiellement. En général, des moules métalliques et analogues qui ont une partie de travail telle qu'un trou, une gorge ou une configuration analogue compliquée sont usinés et finis avec une très grande précision après usinage dans une machine d'électro-érosion. Comme le travail de finition précité est de manière classique effectué manuellement à l'aide d'une machine d'abrasion par des ultrasons, etc., il existe des inconvénients tels qu'un très mauvais rendement et un défaut d'uniformité. En outre, dans les rectifieuses classiques, lorsqu'il existe une faible différence de direction entre la partie à usiner de la pièce et un outil de rectification d'une machine d'abrasion ou analogue, la pièce doit être rectifiée telle quelle si bien que ladite partie de pièce ne peut pas être usinée convenablement. La technique classique pose aussi ce problème. L'invention concerne une rectifieuse de haute précision qui peut effectuer efficacement une finition extrêmement précise par correction automatique du défaut d'accord même lorsqu'il existe une faible différence de direction entre la partie usinée de la pièce et l'outil de rectification. L'invention concerne aussi une telle rectifieuse de haute précision permettant le réglage de l'amplitude usinée par l'outil de rectification correspondant à la valeur du jeu existant entre la partie usinée de pièce et l'outil. Elle concerne aussi une telle rectifieuse ayant un outil qui peut se déplacer verticalement et périodique- ment afin que le rendement de rectification de la partie usinée de la pièce soit excellent. Elle concerne aussi une rectifieuse de haute précision qui permet un déplacement régulier et important de la pièce en direction horizontale. Plus précisément, l'invention concerne une rectifieuse de haute précision dans laquelle un outil de rectification fixé à une tête de rectification disposée au-dessus d'une plaque de base peut vibrer horizontalement d'une manière libre et précise, et dans laquelle la pièce ayant la partie usinée destinée à venir au contact de l'outil de rectification est placée sur la plaque de base afin qu'elle puisse se déplacer librement et régu- lièrement dans toute direction horizontale. Selon l'inven- tion, l'outil de rectification est réalisé de manière que l'amplitude de son déplacement puisse être réglée librement à l'aide d'un mécanisme à excentrique, que l'outil de rectification puisse vibrer verticalement d'une manière libre, et qu'une table de support de pièce soit disposée afin qu'elle se déplace librement et de façon importante dans des directions d'axes X et Y. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation frontale en coupe partielle d'une rectifieuse selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan de la rectifieuse de la figure 1; la figure 3 est une coupe agrandie d'un dispositif de support; les figures 4a et 4b sont des coupes schématiques expliquant la fonction de coordination de la pièce et de l'outil d'usinage; la figure 5 est une élévation en partie en coupe d'une broche d'un autre mode de réalisation de l'invention; et la figure 6 est une élévation en coupe schématique partielle d'une tige de support d'un autre mode de réalisa- tion de l'invention. On se réfère à la figure 1 qui représente une rectifieuse 1 selon l'invention dans laquelle deux rails 4 de guidage, placés dans une direction d'axe X (de droite à gauche sur la figure 1) sont montés sur une plaque de base 3 de la rectifieuse 1, et une table X 5 est suppor- t6e par les rails 4 afin qu'elle puisse coulisser. Deux rails 6 de guidage, placés dans une direction d'axe Y perpendiculaire à la direction de déplacement de la table X 5 sont montés à la face supérieure de la table X 5, et une table Y 8 est supportée de manière analogue par les rails 6 afin qu'elle puisse coulisser. Une première table coulissante 7 en forme de disque est montée sur cette table X 8 afin qu'elle se déplace horizontalement et puisse tourner librement. Une seconde table coulissante 9 en forme de disque est montée de manière analogue sur la première table 7 afin qu'elle se déplace horizontalement et qu'elle tourne librement. Des billes 11 peuvent rouler entre la table 8 et la première table coulissante 7 et entre les deux tables coulissantes 7 et 9 afin que leur mouvement et leur rotation soient extrêmement réguliers, et chaque bille 11 est maintenue à distance convenable par des organes 13 de retenue en forme de disques. Un roulement radial 15 disposé dans un trou central 13a de chaque organe 13 de retenue précité est supporté afin qu'il puisse tourner dans les parties centrales de la première et de la seconde table coulissante 7 et 9. En conséquence, lorsque chaque dispositif 13 de retenue vient au contact du roulement radial 15, le mouvement de chacune des tables 7 et 9 devient dur puisque chaque bille 11 passe de l'état roulant à l'état glissant. En consequence, le déplacement régulier de chaque table coulissante est assuré dans la plage dans laquelle aucun roulement radial 15 n'est au contact d'un organe 13 de retenue. Cependant, comme les tables 7 çt 9 sont supportées sur les tables X et Y 5 et 8, il est possible que les tables coulissantes soient déplacées régulièrement même dans le cas d'un déplacement important afin que la position d'usinage du matériau de la pièce soit modifiée, et la disposition relative des deux tables coulissantes 7 et 9 et des organes 13 de retenue peut être conservée sans que leur positionnement précis soit affecté d'une manière aussi importante. Un couvercle annulaire 17 entourant et enfermant pemière table coulissante 7 et analogue est fixé par des bou- lons ou analogues à la face inférieure de la seconde table coulissante 9. Une plaque annulaire 21 est fixée à la face inférieure de ce couvercle 17 par une entretoise annulaire 19. Ainsi, la pénétration de poussière ou de saleté dans les deux tables coulissantes 7 et 9, etc., est évitée. Plusieurs gorges radiales en T 23 sont formées à la face supérieure de la seconde table coulissante 9. En conséquence, la pièce W peutêtre fixée à la face supérieure de la seconde table coulissante 9 par un outil de fixation tel que des boulons en T ou analogues, si bien que la pièce ainsi fixée sur la seconde table 9 peut se déplacer librement et régulièrement dans toutes les directions horizontales et peut tourner librement. Un montant cylindrique 25 de support est fixé verticalement près d'une partie latérale de la plaque précitée de base 3 par plusieurs boulons, et une tige 27 de support est montée dans ce montant 25 afin que l'emplacement vertical puisse être réglé librement. Plus précisément, une partie filetée 27a est formée à l'extrémité inférieure de la tige 27 de support, et des écrous 31 en forme de manchons sont vissés sur cette partie 27a, les écrous étant supportés dans une transmission 29 montée à la face inférieure de la plaque 3 afin qu'elle puisse tourner librement uniquement. Une roue tangente 33 est fixée à ces écrous 31 dans un corps et une vis 35 d'entraî- nement est convenablement raccordée à un moteur et analogue et est au contact de cette roue tangente 33. Une clavette 37 fixée à l'extrémité supérieue du montant 25 coopère avec une gorge 27b formée verticalement dans le corps de la tige 27. En conséquence, la rotation convenable de la vis 35 permet un déplacement vertical de la tige 27 de support. Un organe 41 formant une tuyauterie est supporté afin qu'il puisse tourner à l'extrémité supérieure de la tige 27, par plusieurs roulements 39. Une tuyauterie 43 formant couvercle, entourant le montant 25 en pouvant coulisser, est fixée à la face inférieure de cet organe 41, dans un corps. Des nervures 47 de renforcement sont fixées aux bords opposés de la face supérieure de ce bras 45 en forme de plaque, et un appareil 51 d'entraînement en rotation tel qu'un moteur est monté à l'extrémité arrière par une équerre 49. Une tête 53 d'usinage est montée sur la partie du bord du bras 45. Ainsi, la tête 53 ou analogue se déplace verticalement dans un corps selon la montée ou la descente de la tige précitée 27 de support. La tête d'usinage 53 est réalisée de la manière suivante. Un tube rotatif 57 est supporté afin qu'il tourne seulement dans un manchon 55 qui est fixé au bord du bras 45 par plusieurs roulements,et une poulie 59 est fixée dans un corps à la partie supérieure de ce tube rotatif 57. Une courroie 53 placée autour d'une poulie 61 d'entraînement, équipée de l'appareil précité 51 d'entraînement en rotation, est placée autour de cette poulie 59. Une broche 65 passant verticalement dans le tube rotatif 57 et pouvant s'y déplacer verticalement est en outre supportée sur le tube 57 afin qu'elle puisse coulisser librement dans la direction axiale uniquement. Plus précisément, une gorge axiale 65a est formée dans le corps de la broche 65 et une clavette 67 formée sur le tube 57 coopère avec cette gorge 65a. En conséquence, la broche 65 tourne avec le tube 57 dans un corps et elle peut être déplacée librement uniquement dans la direction axiale. Un capuchon tubulaire 69 est fixé à l'extrémité supérieure de la broche 65 par plusieurs roulement afin qu'il puisse tourner uniquement. Une plaque 75 d'accou- plement qui est articulée sur un levier pivotant 71 autour d'un axe 73 (voir figure 2) est raccordée à cecapuchon 69. Le corps du levier basculant précité 71 est articulé sur un support 77 qui est fixé verticalement au bras précité 45. Un ressort 83, par exemple d'équilibrage de la masse de la tête précitée d'usinage 53, est fixé entre l'extrémité arrière de ce levier 71 et une tige filetée 81 supportée afin qu'elle permette un réglage libre de son emplacement vertical par rapport à un support 79 fixé au montant précité 25 de guidage. Ainsi, la broche est toujours soulevée grâce à la présence du ressort 83, et elle descend sous la commande du levier 71 malgré la force de rappel du ressort 83. Dans ce cas, la broche peut être tirée vers le bas malgré la force de rappel du ressort 83 lorsque plusieurs poids ou des poids de différentes masses (non représentés) sont suspendus de façon convenable au bord du levier basculant 71. Un toucheau de came 87 est fixé par un axe afin qu'il puisse tourner, à un emplacement convenable du levier basculant 71. Une came 91 est au contact de la face inférieure de ce toucheau 87 et peut y tourner, cette came 91 étant raccordée à l'arbre de sortie d'un appareil 89 d'entraînement en rotation tel qu'un moteur fixé au bras précité 45. Ainsi, lorsque la came 91 tourne sous la commande de l'appareil 89, le levier 71 répète périodiquement son déplacement vertical, si bien que la broche 65 se déplace verticalement avec lui; en consé- quence, un réglage convenable de la rotation de l'appareil 89 assure un réglage convenable du cycle ou de la période de vibration. L'amplitude du mouvement vertical et l'empla- cement du point mort bas de la broche 65 peuvent être modifiés par utilisation du toucheau 87 ou de la came 91 ou des deux sous forme amovible, d'une manière classique, afin que les variations d'épaisseur de la pièce ou la profondeur de la gorge ou analogue dans la partie usinée puissent être compensées. Le mécanisme de déplacement vertical de la broche 65 n'a pas obligatoirement la construction décrite précédemment; cependant, il est possible par exemple que la came cylindrique ou analogue soit placée entre la poulie 59 et le manchon 55 indiqués précédemment, ou d'autres constructions diverses peuvent être utilisées. L'appareil 51 d'entraînement en rotation peut aussi être utilisé comme source d'entraînement assurant le déplacement de la broche 65. Un support 93 est fixé à l'extrémité inférieure de la broche 65. Ce support 93 a pour rôle de supporter un outil de rectification tel qu'une meule ou un acier à outil convenable ou un mandrin tel que des pinces améri- caines qui supportent l'outil de rectification. La construc- tion de ce support 93 est représentée sur la figure 3. Ainsi, un flasque 95a est formé horizontalement à la partie inférieure du manchon 95 fixé dans un corps à une extrémité inférieure de la broche 65 à l'aide de vis d'arrêt ou analogue, et des trous courbes 95b sont formés dans plusieurs parties de ce flasque 95a. Un trou excentrique 95c est formé au centre de la face inférieure du manchon 95, avec une faible excentricité par rapport au centre axial de la broche 65. Un disque excentrique 99 est fixé à la face inférieure du manchon 95 par plusieurs boulons 97 passant dans les trous courbes précités 95b afin que la position du disque 99 en rotation puisse être réglée librement. Une saillie excentrique 99a coopérant avec le trou 95c est formée à la partie supérieure de ce disque excentrique 99. Ainsi, le disque 99 est fixé avec une excentricité par rapport au centre axial de la broche 65, si bien que l'emplacement du centre axial du disque excentrique 99 peut être réglé par rapport au centre axial de la broche 65 par rotation convenable du disque 99 après le desserrage des boulons précités 97. Un coussinet 101 est fixé dans un corps à la face inférieure du disque excentrique 99 par plusieurs boulons, et un bloc 105 de support est porté dans ce coussinet 101 afin qu'il puisse tourner par l'intermédiaire d'un roulement excentrique 103. Ce roulement 103 est réalisé de manière que le centre axial de l'appui interne de la bague interne soit légèrement excentrique par rapport au centre axial du disque 99. En conséquence, le centre axial du bloc 105 de support est excentré par rapport à celui du disque 99. Une machine 107 de support de l'outil de rectification ou analogue est fixé dans un corps par plusieurs boulons, à la face inférieure du bloc 105. Un axe 109 dépassant horizontalement en direction radiale vers l'extérieur est fixé-à l'extrémité inférieure du bloc 105. Cet axe 109 coopère avec une fente 11la formée verticalement à l'extrémité inférieure d'un couvercle tubulaire 111 supporté afin qu'il puisse tourner sur le manchon 95 par un roulement. Le couvercle 111 a aussi un axe 113 qui en dépasse (voir figure 1) en direction horizontale, et qui pénètre dans une fente verticale 115a d'un support 115 dépassant sous le bras précité 45. En conséquence, la rotation du couvercle 111 et du bloc 105 autour de la broche 65 ou analogue est limitée. Dans la construction précédene, si l'on appelle O, P et Q les centres axiaux de la broche 65, du disque 99 et du bloc 105 respectivement, l'intervalle séparant les centres O et Q est réglé par réglage de l'emplacement du disque 99 par rapport à la broche 65 si bien que le rayon (amplitude de la microvibration) de rotation excentri- que du bloc 105, lors de la rotation de la broche 65, peut être réglé. Lors du fonctionnement, une pièce W est fixée sur la seconde table coulissante 9; un outil d'usinage correspondant à la partie usinée, par exemple un trou ou analogue, est placé sur le support 93. L'outil d'usinage est mis au contact de la partie usinée de la pièce par manoeuvre du levier 71 et simultanément un agent de rectifi- cation est placé à l'intérieur en quantité nécessaire, la broche 65 est entraînée par l'appareil 51 et l'appareil 89 d'entraînement est mis en rotation; de cette manière, l'outil commence la rotation (microvibration) avec un rayon équivalent à une micro-excentricité et simultanément, il se déplace verticalement. En conséquence, comme l'indiquent les figures 4a et 4b, lorsque l'outil R tourne excentriquement avec un microrayon dans le sens contraire des aiguilles d'une montre comme indiqué par la flèche A et dans le cas o une partie de l'outil R n'est pas coordonnée à la partie Wa de la pièce W mais est en appui en un point B, la pièce W est automatiquement entraînée en rotation dans le sens de la flèche C si bien que les directions de l'outil R et de la partie usinée Wa coïncident, avec coordination automatique et précise. En conséquence, même lorsque l'outil R n'est pas dirigé avec précision vers la partie Wa lors du réglage initial, l'outil est réglé automatiquement et la coordination convenable peut être obtenue. Par exemple, lors de la rectification de la gorge rectangulaire à l'aide d'un outil ayant une section de forme rectangulaire, l'écart de l'outil en direction perpendiculaire à la direction longitudinale de la gorge est absorbé car la pièce se déplace dans un corps, si bien que l'outil subit des microvibrations dans la direction longitudinale et verticalement dans la gorge, et simultané- ment il se déplace périodiquement. En conséquence, le déplacement de la pièce dans la direction longitudinale de la gorge assure une rectification précise de la gorge par l'outil. Lors du déplacement de la pièce dans la direction longitudinale de la gorge, même lorsque la pièce a été introduite en direction transversale à la direction longitudinale de la gorge, la pièce tourne légèrement comme décrit précédemment afin que la gorge soit convenablement coordonnée par rapport à l'outil. De cette manière, un usinage précis de la partie usinée de la pièce peutêtre réalisé avec une très grande facilité. La description qui précède concerne le cas dans lequel la pièce W avec la table se déplace horizonta- lement et tourne; cependant, des effets fonctionnels analogues, tels que décrits précédemment, peuvent être obtenus par support de l'outil de manière qu'il se déplace librement en direction horizontale et qu'il puisse légèrement tourner. Ainsi, par exemple comme représenté sur la figure , la broche qui peut se déplacer verticalement est séparée en une broche supérieure 65a et une broche inférieure 65b; ces broches 65a et 65b sont couplées l'une à l'autre par un accouplement flexible convenable 117, par exemple un ressort hélicoidal, et la broche inférieure 65b est montée sur la broche supérieure 65a de manière qu'elle change légèrement d'emplacement et puisse librement pivoter. La broche inférieure 65b dépasse sous le bras 45 et elle est supportée par des billes 121 et un organe 119 de support qui est monté convenablement afin qu'il puisse se déplacer verticalement, si bien que la broche inférieure b peut se déplacer librement en direction horizontale et peut tourner légèrement (pivotement). Avec la construction représentée sur la figure , comme l'outil se déplace horizontalement et tourne légèrement en assurant la coordination entre la partie usinée de la pièce et l'outil, des effets remarquables d'usinage peuvent ête obtenus même lorsque la masse de la pièce est très importante. En outre, une construction telle que représentée sur la figure 6 est aussi possible. Plus précisément, un organe 123 ayant une concavité circu- laire est fixé à la partie supérieure de la tige 27 de support et un montant 127 ayant un disque 127 est monté verticalement dans un corps au-dessous de la partie infé- rieure du bras 45. Un organe 129 de retenue en forme de disque, ayant un certain nombre de billes permettant un roulement libre, est placé sur le fond de l'organe 123 ayant une concavité, et le disque 125 est-porté par cet organe 129 de retenue. Un organe annulaire 131 formant couvercle est fixé au-dessus de l'organe 123 et un organe annulaire 133 de retenue ayant un certain nombre de billes est disposé entre cet organe 131 et le disque 125, si bien que le bras 45 peut se déplacer librement dans toute direction horizontale et peut tourner, donnant le même effet que dans le mode de réalisation décrit précédemment. Le ressort 83 assure la coopération sous charge du montant 127 et du levier 71. Comme l'indiquent les modes de réalistion précé- dents d'- l'invention, même lorsque les directions de la pièc et de l'outil ne coïncident pas convenablement, comme n pièce s'adapte instantanément et corrige automati- auement I:écart de l'outil, la coordination convenable entre l'outil et la partie usinée de la pièce est assurée, et le travail de finition par rectification de haute r-.c5sion peut être réalisé d'une manière extrêmement facile avec une grande précision. En conséquence, le réglage initial ne doit pas toujours être réalisé avec precision et un réglage relativement grossier peut être utilisé, si bien que le rendement de travail est accru. En outre, l'amplitude de l'outil peut être réglée par exemple en fonction du jeu ou analogue séparant la partie usinée de la pièce de l'outil, si bien qu'un usinage par rectification précise de finition peut ête réalisé dans les conditions convenables. En outre, comme l'outil se déplace verticalement et périodiquement, le rapport de coupe (surface usinée par unité de temps) est accru et l'usinage peut être réalisé efficacement. De plus, lorsque le matériau de la pièce est déplacé essentiellement afin que l'emplacement d'usinage soit déplacé, comme les tables X et Y sont déplacées, la pièce peut être déplacée de façon importante et régulièrement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Rectifieuse de haute précision, caractérisée en ce qu'elle comprend une plaque de base (3) et un outil de rectification fixé à une tête d'usinage (53) disposée au-dessus de la plaque de base (3) de manière que l'outil puisse microvibrer librement en direction horizontale, l'outil de rectification étant destiné à venir au contact d'une partie usinée d'une pièce (W) placée sur la plaque de base (3), la pièce pouvant se déplacer librement dans toute direction horizontale et pouvant tourner librement. 2. Rectifieuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce (W) est placée sur une table coulissante (9) montée sur la plaque de base (3) par l'intermédiaire de billes afin qu'elle puisse se déplacer librement. 3. Rectifieuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil de rectification est disposé afin qu'il - puisse se déplacer librement et d'une quantité relativement grande en direction horizontale. 4. Rectifieuse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un bras (45) supporté afin qu'il puisse se déplacer librement et portant la tête d'usinage (53) qui est munie de l'outil de rectifica- tion. 5. Rectifieuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil de rectification est monté de manière que l'amplitude de sa microvibration puisse être réglée librement. 6. Rectifieuse selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'outil de rectification est disposé afin qu'il puisse tourner de manière excentrique par rapport à un disque excentrique (99) qui est fixé à l'arbre de rotation de la tête d'usinage (53) afin que l'emplacement excentré puisse être réglé librement. 7. Rectifieuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil de rectification est disposé de manière qu'il puisse se déplacer périodiquement et verticalement. 8. Rectifieuse de haute précision destinée à la rectification précise d'une pièce, caractérisée en ce qu'elle comprend une table coulissante rotative (9) destinée à porter la pièce (W) qui a une partie usinée, un outil de rectificetion destiné à être au contact de la partie usinée de la pièce (W) et à microvibrer librement en direction horizontale, une tête d'usinage (53) disposée au-dessus de la pièce et destinée à supporter l'outil de rectification, une table Y (8) supportant la table coulissante (9) et disposée de manière qu'elle puisse se déplacer librement dans une direction d'axe Y, et une table X (5) supportant la table Y (8), la table X étant disposée afin qu'elle puisse se déplacer librement dans la direction de l'axe X.