Brevet FR2555924A1 — publié le 19850607

La présente invention concerne le matériel utilisé pour l'usinage des matériaux par coupe et a notamment pour objet un dispositif pour l'usinage des surfaces ex térieuresde pièces de révolution telles que, par exemple1 des arbres. Elle peut être appliquée dans la construction des tracteurs, des machines agricoles, des véhicules automobiles, des machines routières, ainsi que dans les constructions mécaniques lourdes. Actuellement, on connaît un dispositif destiné à l'usinage des surfaces de pièces ayant la forme de corps de révolution, qui est décrit dans la demande de brevet NO 8104750 du 10 mars 1981, et qui est utilisé pour l'usinage d'arbres par coupe et déformation. Ce dispositif comporte une tête de coupe formée par un disque et dans une face duquel est pratiquée une rainure débouchante dans laquelle sont montés un porte-outils pourvu d'outils de coupe fixés en opposition et de manière à pouvoir "flotter" perpendiculairement à l'axe de rotation de la pièce, et une tête de déformation. En comparaison des dispositifs connus,par exemple des dispositifs qui fonctionnent selon la méthode de coupe dite "méthode de tourbillonnement", ce dispositif assure une haute précision et une haute qualité de surface, ainsi qu'une tenue des outils de coupe accrue grâce à la répartition plus régulière des efforts de coupe entre lesdits outils et au montage "flottant" du porte-outil. Toutefois, les régimes d'usinage de ce dispositif sont limités. Par exemple, la vitesse de coupe est limitée par la vitesse maximale admissible de roulement, qui ne doit pas dépasser 50 à 60 m/min pour les dispositifs planétaires à plusieurs molettes, tandis que la vitesse de rotation de l'arbre est limitée par la valeur de son déséquilibre dynamique. Par suite de ces limitations, il est impossible d'usiner de gros arbres à balourd En outre, l'emploi de de nouvelles nuances de matériaux extradurs pour les outils de coupe s'avère peu efficace car ces outils nécessitent de grandes vitesses de coupe atteignant 300 à 400 m/min environ, et l'usinage par moletage effectué à de hautes vitesses influe défavorablement sur la qualité de la surface et diminue la durée de vie des éléments de déformation. En outre, en position de départ, le porte-outil prend appui par les outils de coupe sur la douille de guidage trempée du pointeau arrière et, de ce fait, les efforts engendrés par la rotation de la pièce sont supportés au moment initial par les outils de coupe en provoquant l'effritement de leurs arêtes ou la mise hors service des douilles de guidage du pointeau arrière et en abaissant par cela même la qualité de l'usinage. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif pour l'usinage, par coupe et déformation de pièces ayant la forme de corps de révolution, dans lequel la tête de coupe serait conçue de manière permettre d'élargir les possibilités technologiques du dispositif lors de l'usinage de pièces en différents matériaux, d'augmenter le rendement et d'améliorer la qualité de l'usinage. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif pour l'usinage par coupe et déformation, de pièces ayant la forme de corps de révolution, comportant un corps renfermant une tête de coupe et une tête de déformation, la tête de coupe étant formée par un disque dans la face de laquelle est prévue une rainure débouchante dans laquelle est disposé un porte-outils auquel sont fixés des outils de coupe en opposition et qui est monté de manière qu'il puisse "flotter" perpendiculairement à l'axe de rotation de la pièce , caractérisé, selon l'invention, en ce que la tête de coupe est montée dans un boîtier par l'intermédiaire de paliers et est pourvue d'une commande de rotation, ledit porte-outils étant muni de butées disposées en opposition, serrées d'une manière élastique l'une contre l'autre et et orientant le porte-outils dans le plan de "flottement". Il est avantageux de monter les butées sur le porteoutil de manière à être réglables en position et de les exécuter sous forme de rouleaux. Le fait que la tête de coupe soit mise en rotation permet: -d'élargir les possibilités technologiques et les performances d'utilisation du dispositif grâce à la possibilité d'usiner de gros arbres non équilibrés dynamiquement, ainsi que des pièces en matériaux difficiles à usiner, lorsqu'il est nécessaire d'effectuer la coupe et la déformation plastique à des vitesses très différentes; - d'élever la qualité de l'usinage, principalement grâce au réglage de la vitesse de coupe pour la formation d'une forme optimale de la hauteur des micro-rugosités en vue d'une déformation superficielle subséquente;; - d'augmenter la productivité du travail en égalisant l'avance axiale de la tête de coupe et de la tête de déformation, ce qui est obtenu par une augmentation de la vitesse de coupe pour la compensation de l'inégalité de l'avance axiale de la tête de coupe et de la tête de déformation par tour de la pièce à usiner. Le montage des butées disposées en opposition sur le porte-outils flottant et serrées l'un contre l'autre d'une manière élastique permet: - de supprimer l'influence du déséquilibre de la tête de coupe sur la régularité de la surépaisseur enlevée; - d'amortir les vibrations pendant la coupe grâce aux couples de frottement supplémentaires créés par le contact des butées avec la pièce à usiner; - de prévenir les casses des outils de coupe pendant leur passage suivant la douille de guidage trempée, grâce au guidage de l'ensemble de coupe par les butées réglables en forme de rouleaux disposées en opposition. Ainsi, le dispositif faisant l'objet de l'invention permet d'effectuer l'usinage de gros arbres ainsi que des arbres non équilibrés, de fabriquer des pièces à partir de matériaux difficiles à usiner, d'utiliser d'une manière efficace de nouvelles nuances de matériaux pour les outils de coupe travaillant à de hautes vitesses de coupe, d'élever la tenue des outils de coupe en supprimant les vibrations lors de la coupe. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références au dessin unique annexé qui représente une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif conforme à l'invention. Le dispositif pour l'usinage par coupe et déformation de pièces en forme de corps de révolution, par exemple d'arbres, comporte un boîtier renfermant une tête de coupe 2 et une tête de déformation 3, le boîtier 1 du dispositif étant disposé sur la table 4 d'une machine-outil de type connu en soi pour l'usinage des métaux et étant monté avec possibilité d'effectuer un mouvement d'avance longitudinale axiale dans le sens représenté sur la figure par la flèche S. La tête de déformation 3 comprend des molettes de travail 5 disposées dans une cage 6 et prenant appui sur la surface conique de la bague 7. La tête de coupe 2 est montée dans le boîtier par l'intermédiaire de paliers 8 et est pourvue d'une commande de rotation comportant un moteur électrique 9, une poulie 10 et une transmission par courroies 11 qui entoure la tête de coupe 2 comme montré sur la figure. La tête de coupe 2 est formée par un disque 12 dans la face duquel est pratiquée une rainure 13 dans laquelle est disposé un porte-outils14 auquel sont fixés des outils de coupe 15 en opposition l'un à l'autre et monté de manière qu'il puisse "flotter" perpendiculairement à l'axe de rotation de la pièce à usiner Le porte-outil 14 est pourvu de butées 16 contactant la pièce à usiner 17 et orientant le porte-outils dans le plan "de flottement". Les butées 16 sont disposées en opposition dans le plan des outils de coupe 15 et sont poussées d'une manière élastique l'une vers l'autre par des ressorts 18 dont la pression est réglée par les écrous 19, ce qui permet de régler la position des butées 16.Les butées 16 peuvent être exécutées sous forme de-rouleaux et montées sur le porte-outils comme représenté sur la figure 1, ou de toute autre manière appropriée et connue en soi. Une cavité annulaire 20 est pratiquée dans le disque 12 pour les butées 16. Des capots 21 et 22 fixés sur le boîtier 1 du dispositif servent à évacuer les copeaux. L'usinage d'une pièce se fait comme suit. La pièce à usiner 17 est placée dans la broche d'une machine-outil d'une manière connue en soi et est soutenue par une douille de guidage disposée sur le pointeau, serré élastiquement, de la contre-poupée (non représentée sur la figure ). Avant l'usinage, les butées 16 et les molettes de déformation 5 sont appliquées sur la surface cylindrique de la douille de guidage venant en prolongement de la pièce 17. On place le dispositif en position de départ, on oriente la pièce 17 et on la bloque dans un dispositif de serrage (non représenté sur le dessin), puis on met en marche l'alimentation en liquide de lubrification, on met en rotation la pièce 17 et puis la tête de coupe 2, et on imprime le mouvement d'avance axiale au boîtier 1. L'ensemble de coupe enlève le copeau à la vitesse de coupe D e#r D V = - ' (n1 + n2 ) 1 000 où D est le diamètre de la pièce 12, n1 est le nombre de tours de la pièce 17; n2 est le nombre de tours de la tete de coupe 2. L'influence du déséquilibre du porte-outil 14 est supprimée par les butées 16 contactant la surface à usiner et empêchant le porte-outil 14 de s'écarter de l'axe d'usinage. L'usinage se fait dans le sens de l'avance axiale S du dispositif jusqu'à ce que les molettes de déformation 5 quittent la pièce 17. La rotation de la tête 2 est arrêtée à l'aide d'un interrupteur de fin de course et d'une butée montée sur la machineoutil (non représentés sur la figure) après l'achève- ment du processus d'enlèvement des copeaux par les outils de coupe 15. La rotation de la pièce usinée s'arrête à la fin du processus de déformation plastique superficielle. La rotation de la pièce étant arrêtée, l'amenée de liquide de refroidissement s'interrompt, le dispositif est rappelé en position de départ à une vitesse accélérée, puis la pièce usinée est débloquée et évacuée de la zone d'usinage. Le dispositif proposé donne la possibilité d'usiner des arbres relativement longs, des arbres à balourd, augmente la productivité du travail, permet d'utiliser de nouveaux matériaux extradurs. REVENDICATIONS 1.Dispositif pour l'usinage, par coupe et déformation, de pièces en forme de corps de révolution, du type comportant un boîtier (1) renfermant une tête de coupe (2) et une tête de déformation (3), la tête de coupe (2) étant constituée par un disque (12) comportant sur sa face une rainure débouchante (13) dans laquelle est disposé un porte-outils (14) auquel sont fixés des outils de coupe (15) en opposition l'un à l'autre et qui est monté de manière qu'il puisse "flotter'' perpendiculairement à l'axe de rotation de la pièce, caractérisé en ce que la tête de coupe (2) est montée dans le boîtier (1) par l'intermédiaire de paliers (8) et est pourvue d'une commande de rotation, le porte-outil (14) étant muni de butées (16) disposées en opposition, poussées élastiquement l'une vers l'autre et orientant le porte-outils(14) dans le plan de flottement du porte-outi2a 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les butées (16) sont montées sur le porte-outils (14) de manière à être réglables en position. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les butées (16) sont exécutées sous forme de rouleaux.