Brevet FR2559700A1 — publié le 19850823

l La présente invention concerne un procédé de meulage d'une pièce présentant une partie cylindrique et deux parties en épaulement formées en contiguïté avec la partie cylindrique par l'intermédiaire d'une partie courbe, comme les manetons ou tourillons d'un vilebrequin. Comme on peut le voir sur la figure 1, un maneton ou tourillon de vilebrequin possède généralement une partie cylindrique rectiligne CP et des parties en épaulement SP qui sont formées de part et d'autre de la partie cylindrique CP par l'intermédiaire de parties en coin arrondi RCP. Pour meuler un semblable maneton ou tourillon, une pratique classique a consisté à utiliser une meule de pleine forme g ayant une forme qui correspond à celle de la partie d'usinage d'une pièce, de façon à former les parties cylindrique CP et en épaulement SP par meulage par plongeur. Ce procédé de meulage demande que soient prévues diverses meules de pleine forme selon les types de vilebrequins à usiner. En outre, le meulage par plongeur à l'aide d'une meule de pleine forme g implique une plus grande quantité de meulage par unité de surface de meulage S au niveau de la partie cylindrique CP et des parties en épaulement SP, si bien que les parties en coin arrondi RCP qui sont formées aux extrémités axiales opposées de la circon- férence de la meule de pleine forme g subissent une usure abrasive considérable, ce qui entraîne des détériorations de la précision de meulage de la forme des parties en coin arrondi voisines des parties en épaulement SP. Pour éviter ce problème, un travail est nécessaire pour reformer les parties en coin arrondi alors que la surface circonférencielle de la meule de pleine forme g peut encore être utilisée. Toutefois, eu égard à la récente tendance à l'uti- lisation de meules en nitrure de bore cubique (CBN) couteux visant à l'amélioration du rendement de meulage, il est extrêmement désa- vantageux, du point de vue du coût d'usinage, de prévoir de semblables meules suivant une telle variété ou de laisser une grande tolérance de traitement. C'est un but de l'invention de proposer un procodé de meulage qui peut empêcher la concentration de la charge sur les parties en coin arrondi d'une meule afin d'éviter une usure abrasive localisée des parties en coin, en soumettant uniformément une surface circonférentielle cylindrique et des parties en coin arrondi d'une meule à une usure abrasive. En bref, pour meuler une pièce présentant une partie cylindrique et deux parties en épaulement formées de part et d'autre de la partie cylindrique par l'intermédiaire de parties courbes, le procédé de meulage selon l'invention utilise une meule cylindrique qui est dotée de coins arrondis aux extrémités opposées et qui présente une largeur plus petite que la largeur de l'espace existant entre les deux parties en épaulement. On déplace cette meule dans une direction perpendiculaire à l'axe de la pièce, tandis que l'on déplace cette dernière suivant la direction axiale. La meule et la pièce se déplacent simultanément l'une par rapport à l'autre suivant deux directions se coupant perpendiculairement. Une partie en épau- lement et une part de la partie cylindrique sont conformées par un meulage I avance oblique, suivi d'un meulage identique de l'autre partie en épaulement et du reste de la partie cylindrique. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexes, parmi lesquels: la figure 1 est une vue simplifiée servant à expliquer un procédé de meulage selon la technique antérieure; la figure 2 est une représentation simplifiée d'une machine de meulage servant à mettre en oeuvre le procédé de l'inven- tion; la figure 3 est une vue simplifiée d'une pièce présentant un certain nombre de parties d'usinage destinées à être conformées par le procédé de l'invention; la figure 4 est une représentation simplifiée permettant d'expliquer le procédé de l'invention; la figure 5 est un schéma de principe montrant les étapes successives de l'opération de meulage; la figure 6 est un schéma de principe montrant les opérations du procèd6 de l'invention, en relation avec la figure 4; et 2559?00 la figure 7 est une vue simplifiée d'une meule pouvant être commodément utilisée dans l'invention. En relation avec la figure 2, il est présenté une vue en plan simplifiée d'une machine de meulage destinée à mettre en oeuvre le procédé de l'invention. La machine comporte un banc 1 doté de surfaces de guidage 2 et 3 orientées suivant des directions qui se coupent perpendiculairement, c'est-à-dire suivant les directions respectives des axes Z et X. Sur les surfaces de guidage 2 d'axe Z, est montée une table 4 et, sur les surfaces de guidage 3 d'axe X, est montée une tête de meulage 5, en vue de déplacements de va-et-vient sur celles-ci. Aux extrémités opposées de la table 4, se trouvent des supports de broche gauche 6 et droit 7, qui soutiennent entre eux un vilebrequin W à l'aide de mandrins 8 et 9 de sorte que l'axe du vilebrequin W soit disposé parallèlement à l'axe Z. Les broches (non représentees), qui sont montées dans les supports de broche 6 et 7 sont entraînées en rotation par un moteur d'entraînement Il en synchronisme l'un avec l'autre grâce à un arbre de. synchronisa- tion 12. De plus, un servomoteur MZ est placé latéralement à une extrémité du banc 1, au voisinage du support de broche droit 7 de façon à déplacer la table 4 dans les directions positive (+) et négative (-) de l'axe Z le long des surfaces de guidage 2. Un moteur 13 de commande de meule est monté sur la tête de meulage 5 de façon à faire tourner une meule 14 qui est montée à demeure sur une broche de meulage 14a faisant latéralement saillie de la tête de meulage 5 suivant une direction parallèle à l'axe du vilebrequin W. Un autre servomoteur MX est monté à demeure latéra- lement à l'autre extrémité du banc I au voisinage de la tête de meulage 5 de façon à déplacer cette dernière dans les directions positive (+) et négative (-) de l'axe X le long des surfaces de guidage 3. Désigna par la référence 15, un dispositif de mesure de dimensions comportant un palpeur 15a sert à déterminer si les dimensions d'une pièce d'usinage, par exemple un maneton Wp ou un tourillon Wj du vilebrequin W, atteignent ou non une valeur prédéter- minée. Le signal de sortie du dispositif 15 de mesure de dimensions est délivré à une unité centrale de traitement CPU par l'intermé- diaire d'une interface d'entrie-sortie IF. L'unité centrale de traitement CPU est en outre connectée à une entree de données manuelle MDI, un dispositif de mémoire MEM, et des unités de commande-DUZ et DUX qui commandent respectivement les servomoteurs MZ et EX. Comme représenté en particulier sur la figure 4, un maneton Wp ou un tourillon Wj du vilebrequin W possède une partie cylindrique CP et des parties en épaulement SP ayant des parties en coin arrondi de part et d'autre de la partie cylindrique CP. Ces parties cylindrique CP et en épaulement SP sont les parties de la pièce qui nécessitent le meulage. La meule 14 qui est employée selon l'invention est une meule cylindrique dont la largeur de meulage Wg est plus petite que la distance existant entre les deux parties en épaulement SP de la pièce et qui est dotée de coins arrondis à ses extrémités opposées. Comme représenté sur la figure 7, la meule 14 est constituée par un élément de base circulaire 16 et une couche de grains 17 qui est formée autour de la circonférence de l'élément de base 16. Les opérations d'un processus de meulage, par exemple pour meuler les manetons Wp du vilebrequin d'un moteur à 4 cylindres, comme représenté sur les-figures 2 et 3, sont les suivantes. Dans ce cas, les premier et quatrième manetons P1 et P4 sont mutuellement en phase, tandis que les deuxième et troisième manetons P2 et P3 sont mutuellement en phase. Ainsl, après alignement des premier et quatrième manetons PI et P4 avec le centre des broches par indexage de phase, on usine successivement le premier maneton Pi et le quatrième maneton P4. Dans la position suivante, on usine successive- ment les troisième et deuxième manetons P3 et P2 après les avoir alignés avec le centre des broches par indexage de phase. Les symboles de référence IPI à IP4 désignent respectivement les posi- tions d'indexage correspondant aux quatre manetons PI à P4 (voir la figure 5). Pour meuler ces parties de la pièce, le procédé selon l'invention utilise une meule 14 en forme de disque, comme préci- demment, en déplaçant la tête de meulage 5 suivant la direction de l'axe X perpendiculaire à l'axe du vilebrequin et, en même temps, en déplaçant la table 4 dans le sens de l'axe Z, ou l'axe du vilebrequin, afin de meuler la pièce par un meulage à avance oblique, d'abord une -première partie en épaulement SP et une partie cylindrique CP voisine, puis l'autre partie en épaulement SP et une partie cylindrique CP voisine. Ce procédé de meulage est expliqué de manière plus détaillée en relation avec les figures 4 et 6. A la réception d'un signal de début, des impulsions positives sont délivrées à l'axe X jusqu'à ce que la meule 14 se trouve placée en une position d'usinage initiale O (étape O de la figure 6). A la position d'usinage ini- tiale O de la meule 14, le centre Wg/2 de la largeur Wig de la meule 14 est aligné avec le centre Ww/2 de la dimension Ww existant entre les deux parties en épaulement Sp à l'état fini, et la surface de travail de la meule 14 est écartée du centre OS du vilebrequin W de la distance LO. Pour meuler la partie en épaulement SP gauche de la figure 4 et une partie cylindrique CP contiguë à l'aide de la meule 14 qui est placée à la position d'usinage initiale O, un certain nombre d'impulsions négatives correspondant d Ww/2 - Wg/2 - (Lo-L1)/tg e = Fs sont délivrées à l'axe Z (étape A de la figure 6)-de façon à déplacer la meule 14 jusqu'à une position se trouvant en regard de la partie d'usinage gauche de la pièce. Ensuite, un certain nombre d'impulsions négatives correspondant a (L0-L1)Itg 0 et un certain nombre d'impul- sions positives correspondant à Lo-L1 sont respectivement simulta- nément délivrées aux axes Z et X (étape B de la figure 6). En résul- tat, la meule 14 avance obliquement, comme indiqué par la flèche B sur la figure 4, afin d'effectuer un meulage en avance oblique. Ensuite, un certain nombre d'impulsions positives corres- pondant à Ia = (Lo-L1)/tg e et un certain nombre d'impulsions négati- ves correspondant à Ir = LO =-L1 sont respectivement simultanément déli- vrées aux axes Z et X (étape C de la figure 6), de manière à déplacer la meule 14 obliquement jusqu'en une position de retrait par rapport à la pièce, comme indiqué par la flèche C sur la figure 4. Maintenant, le processus passe au meulage de l'autre partie en épaulement SP,ou partie en épaulement droite, de la figure 4 et de la partie cylindrique CP contiguë. Ensuite, un certain nombre d'impulsions positives correspondant à Ww-Wg - 2(Lo-L1)/tg 8 sont délivrées à l'axe Z (étape D de la figure 6) afin de placer la meule 14 dans une position en regard de la partie d'usinage droite de la pièce. Ensuite, un certain nombre d'impulsions positives corres- pondant à (Lo-L1)/tg e et un certain nombre d'impulsions positives correspondant à LO - L sont respectivement délivrées aux axes Z et X (étape E de la figure 6). Par conséquent, la meule 14 se déplace obliquement de façon à effectuer un meulage oblique, comme indiqua par la flèche E. Par les opérations ci-dessus décrites de meulage en avance oblique suivant les directions des flèches B et E, on peut usiner les deux parties d'épaulement SP etla partie cylindrique CP à leurs dimensions finies. Dans cet exemple, une fois détect&es les dimensions de la pièce finie, un certain nombre d'impulsions noga- tives correspondant à (Lo-L1)/tg e et un certain nombre d'impulsions négatives correspondant à L0 - L1 sont respectivement délivrées aux axes Z et X afin de faire se retirer la meule 14 obliquement (étape I de la figure 6). Ensuite, des impulsions négatives sont délivrées à l'axe X jusqu'à ce que la meule 14 se trouve placée dans la position d'indexage (étape J de la figure 6). Dans le mode de réalisation particulier représenté, un meulage transversal est effectué à la suite de l'étape E de manière à meuler la partie cylindrique CP de la pièce W suivant ses dimen- sions finies. Ainsi, dans l'étape F venant après l'étape E, un certain nombre d'impulsions positives correspondant à une profondeur d'incision AC est délivré à l'axe X de manière à faire avancer la meule 14 en conséquence. Après cela, un certain nombre d'impulsions négatives correspondant à Ww - 2r sont délivrées à l'axe Z (étape G de la figure 6), et en outre un nombre d'impulsions positives correspondant à Ww - 2r = TF sont délivrées à l'axe Z (étape H de la figure 6). Ces étapes G et H peuvent être répétées le nombre voulu de fois. A la fin des étapes G et H, on ramène la meule à la position d'indexage par les opérations des étapes I et J. Comme le montre clairement la description précédente, le procédé de l'invention permet de meuler divers types de pièces ayant une forme analogue à celle d'un maneton ou d'un tourillon d'un vilebrequin à l'aide de la même meule, sur la base des données d'entrée de dimensions finies. De plus, puisqu'une seule meule cylindrique est déplacée obliquement pour meuler l'une après l'autre les deux parties en épaulement et les parties cylindriques contiguës d'une pince, il est possible de meuler les parties en épaulement et cylindrique à o10 une même vitesse par unité de largeur, et d'empocher une concentra- tion de charge au niveau des coins arrondis de la meule, ce qui empêche une abrasion localisée des coins arrondis. Il s'ensuit que les coins arrondis et les parties cylindriques de la meule sont soumis à une abrasion uniforme, ce qui permet une tolérance mini- male, ceci constituant un important avantage économique du fait de la réduction du coat de la meule. Dans la description précédente, on aura noté, notamment a l'aide de la figure 4, que Ww est la largeur de l'intervalle existant entre les parties en épaulement dans l'état fini, r est le rayon de l'arc existant au niveau des extrémités opposées de la surface circonférentielle de la meule, L0 est la distance existant entre l'axe de là partie cylindrique et une surface circonférentielle de la meule en position de retrait, L1 est le rayon de la partie cylindrique à l'état fini, O est l'angle du trajet oblique par rapport à l'axe de la partie cylindrique, et Wg est la largeur de la meule. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du procédé dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de meulage d'une pièce (W) possédant une partie cylindrique (CP) et deux parties en épaulement (SP) prolongeant perpendiculairement les extrémités opposées de ladite partie cylin- drique, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opg- rations suivantes: (a) faire tourner (MZ) ladite pièce sur l'axe (Z) de ladite partie cylindrique; (b) faire tourner (MX) une meule cylindrique dont la largeur (Wg) est plus petite que l'intervalle (Whi) formé entre lesdites parties en épaulement, sur un axe parallèle à l'axe de ladite partie cylindrique; (c) effectuer des déplaeements relatifs entre ladite meule (14) et ladite pièce (W) suivant un trajet oblique (B) incliné dans un premier sens par rapport à l'axe de rotation de ladite partie cylindrique de manière à meuler simultanément une desdites parties en épaulement et une part de ladite partie cylindrique; et (d) effectuer des déplacements relatifs entre ladite meule et ladite pièce suivant un trajet oblique (E) incling dans l'autre sens par rapport à l'axe de rotation de ladite partie cylindrique afin de meuler simultanément l'autre desdites parties en épau- lement et une autre part de ladite partie cylindrique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisg en ce que l'on effectue lesdits déplacements relatifs de ladite meule et de ladite pièce pendant chacune des opérations (c) et (d) en déplaçant simultanément ladite meule et ladite pièce respectivement dans la direction radiale (X) et la direction axiale (Z) de ladite partie cylindrique. 3. Procèdg selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre,entre les opérations (c) et (d), une opération (e) consistant à déplacer ladite pièce suivant la direc- tion axiale de ladite partie cylindrique. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérise en ce qu'il comprend en outre, a la suite de l'opération (d), une opéra- tion (f) consistant à déplacer ladite meule suivant la direction radiale de ladite partie cylindrique afin de donner à ladite meule une avance de plongée de finition prédéterminee, et, après l'opéra- tion (f), une opération (g) consistant a déplacer ladite pince suivant la direction axiale de ladite partie cylindrique afin d'effec- tuer un meulage de finition sur ladite piàce. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérise en'ce que ladite meule fait un arc de rayon (r) au niveau des extrémités opposées d'une de ses surfaces circonférentielles, et en ce que l'on déplace ladite piîce au cours de l'opération (g) d'une quantité d'avance transversale (TF) exprimée par l'équation suivante: TF = Ww- 2r oh Ww est la largeur de l'intervalle formé entre lesdites parties en épaulement à l'état fini et r est le rayon de l'arc existant au niveau des extrémités opposées de ladite surface circonfúrentielle de ladite meule. 6. ProcadS salon la revendication 3, caract&risé en ce que l'on déplace ladite meule et ladite piece au cours de chacune des opérations (d) et (d) suivant les directions radiale et axiale de ladite partie cylindrique de quantités respeetives Ir et Ia exprimées par les équations suivantes: Ir = L0 - L1, et la =(L0 - L)l/tg O o LO est la distance existant entre l'axe de ladite partie cylin- drique et une surface circonfgrentielle de ladite meule se trouvant en une position de retrait, LX est un rayon fini de ladite partie cylindrique, et O est l'angle dudit trajet oblique par rapport à l'axe de ladite partie cylindrique. 7, Procédé selon la revendication 6,.caractgrlsi en ce que l'on déplace ladite pièce au cours de l'opération (e) suivant la direction axiale de ladite partie cylindrique d'une quantité (Fs) exprimée par l'équation suivante: s = W - Wg - 2(Lo-L)/tg e o Wg est la largeur de l'intervalle formé entre lesdites parties en épaulement dans l'état fini et Wg est la largeur de ladite meule.