Brevet FR2563133A1 — publié le 19851025

L'invention concerne le domaine de l'usinage des metaux et a notamment pour objet un procede d'usinage des surfaces cylindriques des pièces par coupe et de forma- tion et un dispositif pour sa mise en oeuvre et peut être utilise pour l'usinage des surfaces cylindriques exterieures et interieures des pièces du type en forme d'arbres et de bagues. On connaît des dispositifs combines destines à l'usinage simultane des surfaces cylindriques interieures par un ensemble "flottant" comprenant deux outils de coupe et de têtes de déformation planétaires a plusieurs molettes (cf., par exemple, prospectus de la compagnie "He- gensheidet" de la R. F. A.). Ces dispositifs sont munis de mécanismes qui déplacent les outils de coupe de l'ensemble "flottant" dans la direction radiale en supprimant ainsi le risque de la formation des traits longitudinaux sur la surface usinée lorsqu'on fait revenir le dispositif combiné dans la position de départ. Toutefois, en introduisant le mécanisme pour commander la position des outils de coupe de l'ensemble "flottant" on a compliqué notablement la conception du dispositif, on a diminué la fiabilité de son fonctionnement et on a rendu impossible l'obtention d'une haute précision d'usinage. On connaît aussi un procédé d'usinage des surfaces des pièces cylindriques par coupe et déformation et selon lequel la surépaisseur est enlevée de la surface d'une pièce par les efforts de coupe, créés par les outils de coupe "flottants" disposés en opposition de l'ensemble de coupe, puis, les pièces sont soumises à la déformation plastique superficielle. Le dispositif mettant en oeuvre ce procédé comporte un boîtier dans lequel sont logées une tête de coupe et une tête de déformation. Dans la tête de coupe est dispose un porte-outils dans lequel sont bloqués des outils de coupe en opposition, de manière qu'il puisse "flotter" dans le plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce. La tête de déformation comporte une cage avec des molettes coniques disposées régulièrement suivant la circonférence et un cône de pression agissant sur les molettes.Du fait que selon ce procédé on a prévu l'usinage d'une pièce simulta nément par deux outils de coupe disposés en Opposition et symétriquement dans la tête de coupe on a élevé, en général, le rendement du procédé et on a amélioré la précision de l'usinage grâce à la diminution de l'influence de l'usure de la dimension des outils de coupe sur la précision de l'u- sinage qu'on a obtenue. Les dimensions du diamètre d'une pièce à usiner dépendent de la précision du montage des outils de coupe, de la valeur et de la constance de la composante de l'effort de coupe sur chacun des outils de coupe, des pertes dues au frottement de l'ensemble "flottant" dans les guidages de l'ensemble et seront toujours supérieures à la distance entre les sommets des arêtes tranchantes des outils de coupe. De ce fait, pendant le mouvement de retour (rappel) du dispositif, il trace sur la surface de la pièce usinée des traits. Le réglage fin des outils de coupe de l'ensemble "flottant" se fait, en règle générale, en dehors de la machine-outil. A cet effet, on déplace les outils de coupe préalablement desserrés dans le sens radial, ce qui diminue le rendement de ce procédé. On s'est donc proposé de mettre au point un procédé et un dispositif pour l'usinage des surfaces cylindriques des pièces par coupe et déformation dans lequel les outils de coupe de l'ensemble "flottant" seraient montés de manière à permettre le réglage fin non étagé, tant avant le début de l'usinage qu'au cours de l'usinage ainsi qu'à assurer le rappel du dispositif sans sa déposé et sans endomma gement de la surface usinée de la pièce. Le problème posé est résolu à l'aide d'un procédé d'usinage des surfaces cylindriques des pièces par coupe et déformation qui consiste à enlever la surépaisseur de la surface de la pièce par les outils de coupe d'un ensemble "flottant" disposés sur les côtés opposés de la pièce, et à soumettre la pièce à la déformation plastique superficielle. Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu' on enlève la surépaisseur par les sommets des arêtes tranchants des outils de coupe décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction de l'avance longitudinale et disposés à une distance différente par rapport à l'axe de la rotation de la pièce. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre par un dispositif pour l'usinage par coupe et déformation, comportant un boîtier abritant une tête de coupe et une tête de déformation, un porte-outils avec des outils de coupe, montés sur les côtés opposés de la pièce, de manière à pouvoir "flotter" par rapport à l'axe de rotation de la pièce. Selon l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce que les outils de coupe sont exécutés et montés dans le porteoutils de façon que les sommets de leurs arêtes tranchantes soient décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction de l'avance longitudinale et que, pendant l'enlèvement de la surépaisseur, ils soient disposés à des distances différentes par rapport à l'axe de rotation de la pièce. Le procédé et le dispositif faisant l'objet de l'invention élèvent la productivité du travail grâce au fait qu'ils permettent d'effectuer le rappel de l'ensemble de coupe ou de la pièce après l'achèvement du processus de coupe et de la déformation plastique superficielle sans les déposer. Ceci est obtenu grâce au fait que le diamètre entre les sommets des outils de coupe est toujours supérieur au diamètre de la pièce usinée, ou bien inférieur à un orifice usiné. Pour décaler les sommets des arêtes l'un- par rapport à l'autre, on doit monter les outils de coupe dans le porte-outils en utilisant des joints de différentes épaisseurs, ou bien déplacer les centre d'affutage des arêtes tranchantes d'un outil de coupe par rapport au centre d'affutage de l'arête tranchante de l'autre outil de coupe. En opérant de cette manière, il est possible d'assurer, sans compliquer la conception de l'ensemble de coupe, son rappel sans aucun risque d'endommagement de la surface usinée. Pour décaler les sommets des arêtes tranchantes l'un par rapport à l'autre, il est avantageux de monter le porte-outils dans le boîtier de la tête de coupe sur un moyen de guidage monté dans des tourillons, de sorte que ce moyen de guidage puisse pivoter par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce à l'aide d'un couple vis-écrou dans lequel l'écrou est articulé avec le moyen de guidage, et la vis est montée dans le boîtier de la tête. Il est avantageux que les arêtes tranchantes des outils de coupe soient réalisées curvilignes. Il est possible que les arêtes tranchantes des outils de coupe soient exécutées avec différentes courbures, ce qui permettra d'augmenter la valeur du jeu entre les outils de coupe de l'ensemble "flottant" et la pièce usinée. Ce mode de réalisation du dispositif d'usinage par coupe et déformation permet d'élever la précision d'usinage grâce à l'utilisation d'une construction rigide de l'ensemble "flottant", à la possibilité d'effectuer le réglage fin non étagé de ses outils de coupe par rapport à l'axe de rotation de la pièce, à la possibilité d'utiliser des éléments de guidage au début du processus de coupe et d'élever la précision du réglage des outils de coupe de l'ensemble "flottant" en dehors de la machine-outil grace à la possibilité de bloquer ensemble de coupe dans les directions axiale et radiale. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation-non limitatif du procédé et du dispositif d'usinage des surfaces cylindriques des pièces par coupe et déformation conformes à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente d'une manière sché#ati- que le décalage des sommets des arêtes tranchantes des outils - la figure la représente un décalage obtenu grâce au montage des cales - la figure lb représente le décalage réalisé par le déplacement du centre d'affûtage des arêtes des outils de coupe - la figure 2 représente d'une manière schématique un dispositif d'usinage des pièces par coupe et déformation - la figure 2a est un schéma d'enlèvement des surépaisseurs par les outils de coupe, montrés sur un porteoutils, tourné par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce -la figure 3 est un schéma d'enlèvement des surépaisseurs par les outils de coupe, desquels les sommets des arêtes tranchantes sont décalés - la figure 4 illustre les outils de coupe, dont les arêtes tranchantes ont des courbures différentes - la figure 5 représente un schéma d'usinage des surfaces cylindriques intérieures par les outils de coupe, dont les sommets des arêtes tranchantes sont décalés. Le procédé proposé pour l'usinage des surfaces cylindriques d'une pièce par coupe et déformation consiste à enlever de la surface d'une pièce en rotation B une surépaisseur t par les outils de coupe 1 et 2, montés dans un ensemble "flottant". Ces outils de coupe sont disposés sur les côtés opposés d'une pièce à usiner, les sommets C1 et C2 des arêtes tranchantes des outils de coupe étant décalés l'un par rapport à l'autre d'une valeur A dans la direction de l'avance longitudinale, montrée sur les figures 1 à 4 par la flèche S. En conséquence, les sommets C1 et C2 se trouvent aux différentes distances rl et r2 par rapport à l'axe de rotation 0-0 de la pièce à usiner. Avant de procéder à l'usinage, on règle les outils de coupe de l'ensemble "flottant" pour la dimension Dp 1 r1 +r2. Le décalage des sommets C1 et C2 des outils de coupe d'une valeur A qui est fonction de la valeur de l'avance longitudinale S permet d'obtenir, dans le cas de l'u sinage d'un arbre à partir d'une pièce d'un diamètre D, comme montré sur la figure 3, la répartition des surépaisseurs tl et t2 enlevées par les outils de coupe 1 et 2 et, par conséquent, la diminution du diamètre de l'usinage de la pièce jusqu'à une valeur imposée d. En variant la différence des rayons R1 et R2 des profils des arêtes tranchantes des outils de coupe, leurs valeurs et rapports entre eux, on peut réaliser différents effets de l'influence du décalage axial A des sommets des outils de coupe sur la valeur de la dimension du diamètre de la pièce. Lorsque les sommets C1 et C2 des arêtes tranchantes des outils de coupe 1 et 2 sont décalés d'une valeur A, la charge sur le premier outil de coupe 1 croît et, de ce fait, la composante radiale de l'effort de coupe Py croit elle aussi. L'ensemble "flottant" se déplace alors vers le centre de rotation de la pièce jusqu'au moment où les forces agissantes et les réactions s'équilibrent, ce qui est caractérisé approximativement par l'équation où : KR t KR sont les coefficients qui caractérisent la I 2 relation entre les composants radiales des efforts de coupe et la valeur du rayon du profil et de la géométrie de l'arête tranchante de chaque outil de coupe, n est l'exposant. Dans ce cas, les sommets C1 et CL des arêtes 1 2 tranchantes des outils de coupe 1 et 2 se placent par rapport à l'axe de rotation O-O-à la distance rl et r2. Le diamètre imposé d de l'usinage est déterminé par la plus petite distance r2 du sommet formant de l'outil de coupe mesurée à partir de l'axe de rotation 0-0 et est égal à -2r2 mais il est inférieur à la valeur Dp = r1+r2. Le procédé revendiqué est mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif -d'usinage par coupe et déformation, dans le boîtier 3 (figure 2) duquel sont logées une tête de coupe et une tête de déformation exécutée selon une construction connue quelconque. Le dispositif revendiqué est monté sur un chariot porte-outilsd'une machine-outil connue pour l'usinage des métaux qui effectue son avance longitudinale S. La tête de déformation comporte des molettes 4 déformantes montées dans un cage, et un cône de pression 5 venant en contact avec les molettes 4. Un porte-outils6 avec des outils de coupe 1 et 2, disposés sur les côtés opposés de la pièce B, est monté dans la tête de coupe de manière à pouvoir "flotter" par rapport à l'axe de rotation 0-0 de la pièce B. Les outils de coupe 1 et 2 sont exécutés et montés dans le porte-outils de façon que les sommets C1 et C2 de leurs arêtes tranchantes soient décalés l'un par rapport à l'autre de la distance A dans la direction de l'avance longitudinale S et qu'ils soient disposés, pendant l'enlèvement de la surépaisseur, aux différentes distances rl et r2 par rapport à l'axe de rotation 0-0 de la pièce. Pour l'usinage de la pièce, on utilise les outils de coupe dont les arêtes tranchantes sont réalisées curvilignes. Au point de la vue de la conception, le décalage des sommets C1 et C2 des arêtes tranchantes 1 et 2 l'un par rapport à l'autre peut être réalisé de différentes fa çons comme montré-sur les figures la, lb, 2, 4. Ainsi, par exemple, le décalage des sommets C1 et C2 se fait par le montage d'un ou de deux joints 7 et 8 (figure la) de différentes épaisseurs à l'aide desquels les outils de coupe 1 et 2 sont montés dans le porte-outils 6, ou bien le porte-outils 6 est monté dans le boîtier de la tête de coupe sur un moyen de guidage 9 (figure 2), monté dans des tourillons 10 avec la possibilité de pivoter par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de rotation 0-0 de la pièce. Dans ce cas, les outils de coupe 1 et 2 sont montés en opposition dans le porteoutil.On fait tourner le moyen de guidag#e 9 conjointement avec le porte-outils à l'aide d'un couple vis-écrou, dont l'écrou 11 est articulé avec le moyen de guidage, et la vis 12 est montée dans le boîtier de la tête. Un ressort 13 est mon té du côté opposé au couple vis-écrou, monté dans le bol- tier, et est destiné à coopérer avec le moyen de guidage 9 et à rattraper le jeu dans le filetage de l'écrou 11. Dans le but d'assurer un réglage précis de la rotation du moyen de guidage 9 conjointement avec le porte-outils' 6', on a monté, dans la tête, un indicateur 14 réalisé de façon connue en soi, qui entre en contact avec le moyen de guidage 9 et un indicateur de rotation 15, dont l'aiguille est liée à la vis 12. On peut aussi réaliser le décalage des sommets C1 et C2 des arêtes tranchantes en utilisant, dans un seul ensemble "flottant", des outils de coupe 1 et 2 dont les arêtes tranchantes sont exécutées avec différentes courbures, comme montré sur la figure 4, ou bien en déplaçant le centre d'affûtage de l'arête d'un outil de coupe par rapport au centre d'affûtage de l'arête de l'autre -outil de coupe comme montré sur la figure lb. Dans ces modes de réalisation des arêtes tranchantes, les outils de coupe sont montés dans le porte-outilsen opposition. Le dispositif conforme à l'invention fonctionne comme suit. Les outils de coupe 1 et 2#, -exécutés et montés dans le porte-outils de la manière représentée sur les figures la, lb, 3, 4 (c'est le cas où les sommets des arêtes tranchantes des outils de coupe sont décalés l'un par rapport à l'autre à la distance A et, de ce -fait, se placent aux différentes distances rl et r2 par rapport à l'axe de rotation de la pièce) conformément à la cote D à obtenir p par usinage. La pièce B d'un diamètre D est bloquée entre les pointeaux d'une façon connue ensuite, en opérant selon un mode connu on met la broche (n est exprimé en tr/mn) en rotation et on met le chariot portant le dispositif proposé pour l'usinage par coupe et déformation en mouvement longitudinal S. Dans le cas de l'utilisation des outils de coupe, montés dans le porte-outils- conformément' au mode illustré sur les figures 2, 2a, on effectue le réglage des outils de coupe conformément à la cote D# ; pendant celui-ci, le moyen de guidage 9 tourne conjointement avec le porte-outils 6 d'un angle imposé qui assure le décalage des sommets C1 et C2 des arêtes tranchantes des outils de coupe 1 et 2 l'un par rapport à l'autre à une distance prescrite A et leur positionnement aux différentes distances rl et r2 par rapport à l'axe de rotation de la pièce. Pendant le travail du dispositif d'usinage par coupe et déformation, le décalage des sommets C1 et C2 des arêtes tranchantes des outils de coupe à la distance A (figures 1 à 4) l'un de l'autre, et leur disposition aux différentes distances rl et r2 imposent la répartition des surépaisseurs tl et t2 enlevées par les outils de coupe et la fabrication d'une pièce d'un diamètre prescrit d qui sera toujours inférieur à Dp, c'est-à-dire, à la valeur à laquelle sont réglés les outils de coupe. Ceci permet de supprimer le risque de formation des traits sur la pièce usinée lors du rappel de la tête de coupe. La déformation plastique superficielle d'une pièce se fait par les molettes 4 selon un mode connu. La figure 2a représente l'usinage d'un arbre par un ensemble comprenant deux outils de coupe, selon lequel pour régler cet ensemble pour la cote Dp = rl + r2 on déplace les outils de coupe à une valeur A1 en tournant l'ensemble d'un angle d et en modifiant, par cela même, la dimension de la pièce à partir de D jusqu'à dA . Il s'ensuit que dA p La figure 5 montre lun schéma d'usinage d'un trou par un ensemble "flottant", dans lequel les sommets C1 et C2 des arêtes tranchantes sont décalés d'une valeur A, dans une pièce avec un trou d'un diamètre D. On enlève une surépaisseur tl par un outil de coupe 1, ensuite on enlève une surépaisseur t par l'outil de coupe 2 et la dimension obtenue du diamètre du trou est d = 2 r2. Etant donné qu'avant le début de l'usinage l'ensemble a été réglé pour la di mension D = rl + r2, que la surépaisseur a été enlevée de r2, surépaisseur manière que r2 > rl, le diamètre obtenu d du trou est inférieur à la dimension réglée Dp entre les outils de coupe, et on peut faire revenir l'ensemble du trou sans aucun obstacle. L'invention permet d'élever la précision et le rendement de l'usinage grâce à la possibilité d'effectuer le réglage pour une dimension au cours et après le travail de l'ensemble des outils de coupe et de les faire revenir sans aucun endommagement de la surface usinée de la pièce. REVENDICATIONS 1. Procédé d'usinage des surfaces cylindriques des pièces par coupe et déformation, consistant à enlever la surépaisseur de la surface d'une pièce (B) par des outils de coupe (1, 2) d'un ensemble "flottant", disposés des côtés opposés de la pièce, et à soumettre ensuite cette pièce à une déformation plastique, caractérisé en ce qu'on enlève la surépaisseur par les sommets (C1 et C2) des arêtes tranchantes des outils de coupe (1, 2) qu'on décale l'un par rapport à l'autre dans la direction de l'avance longitudinale et qu'on dispose à différentes distances par rapport à l'axe de rotation de la pièce 2.Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un boîtier, abritant une tête de coupe et une tête de déformation, un porte-outils,portant des outils (1, 2) montés sur les côtés opposés de la pièce, ce porte-outils-étant monté dans la tête de coupe de manière qu'il puisse "flotter", caractérisé en ce que les outils de coupe (1, 2) sont exécutés et montés dans le porte-outils de façon que les sommets (C1 et C2) de leurs arêtes tranchantes soient décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction de l'avance longitudinale et que, pendant l'enlèvement de la surépaisseuri ils se trouvent à différentes distances par rapport à l'axe de rotation de la pièce. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour décaler les sommets (C1 et C2) des arêtes tranchantes l'un par rapport à l'autre, les outils de coupe (1 et 2) sont montés dans le porte-outils sur des joints (7 et 8) de différentes épaisseurs. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour décaler les sommets (Cl et C2) des arêtes tranchantes, on déplace le centre d'affûtage de l'arête d'un des outils de coupe par rapport au centre d'affûtage de l'arête de l'autre outil de coupe. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour décaler les sommets (C1 et C2) des arêtes tranchantes l'un par rapport à l'autre, le porte outils(6) est monté dans le boîtier (3) de la tête de coupe sur un moyen de guidage (9), placé dans des tourillons (10) de manière qu'on puisse-le faire tourner par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce à l'aide d'un couple vis-écrou, dont l'écrou (II) est articulé avec le moyen de guidage (9) et la vis (12) est montée dans le boîtier de la tête. 6. Dispositif selon les revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les arêtes tranchantes (1 et 2) sont exécutées curvilignes. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les arêtes tranchantes des outils de coupe (1 et 2) sont exécutées avec des courbures différentes.