Brevet FR2575955A1 — publié le 19860718

Procédé et installation nous la rectification et le contrôle du diamètre d'une meule. La présente invention concerne tout d'abord un procédé pour la rectification et le contrôle du diamètre d'une meule, et en particulier un procédé selon lequel l'axe d'une meule cylindrique, dont la surface est amenée tout d'abord au contact de la pointe de taillage d'un outil, est progressivement rapproché de cette pointe d'une distance de consigne, correspondant à lté- paisseur de matière à enlever sur le rayon de la meule, cependant que celle-ci est entraînée en rotation selon son axe et subit, par rapport à ladite pointe, un déplacement relatif parallèle à cet axe, ce qui constitue l'opération de rectification proprement dite. Il pourra s'agir en particulier d'une meule utilisée pour la rectification de la surface extérieure de chemises pour cylindres de moteurs à combustion interne, ou de toute autre surface cylindrique devant être usinée avec une très grande précision. La surface de ces meules s'use plus ou moins régulièrement et il convient de procéder périodiquement à leur rectification --avec une pointe de diamant ou analogue-- et au contrôle rigoureux de leur diamètre, faute de quoi les pièces rectifiés subiraient ellesmêmes des variations de diamètre inacceptables. La connaissance exacte du diamètre des meules est d'ailleurs également nécessaire pour pouvoir leur conférer une vitesse périphérique d'usinage bien déterminée, en réglant leur vitesse de rotation. Or, une première difficulté importante se présente pour l'acquisition de cette connaissance exacte du diamètre des meules, et ceci même si l'on contrôle avec une, très grande précision le déplacement transversal de l'axe de la meule à rectifier vers la pointe de l'outil de rectification. En effet cette pointe de l'outil subit une usure sensible au cours de la rectification et la longueur de l'usure de l'outil correspond bien entendu à une épaisseur égale en excès sur la meule rectifiée, par rapport à l'épaisseur finale souhaitée. En outre, dans les rectifieuses dans lesquelles la meule est arrosée par de l'eau ou par tout autre liquide de refroidissement ou de coupe, il n'est pas possible de détecter avec précision la surface de la meule, et donc de contrôler son diamètre, par des moyens de détection optiques, capacitifs, par ultrasons et analogues, à cause de la mince pellicule de liquide qui entoure cette surface et qui fausserait la mesure. De plus, les moyens de détection de ce genre sont fragiles, et sont donc peu adaptés à l'environnement des rectifieuses, sujet aux projections de liquide, aux vibrations, aux conditions thermiques sévères et fluctuantes, etc. Le but d'un procédé conforme à- l'invention est de remédier à ces inconvénients des techniques antérieures, et, à cet effet, un procédé pour la rectification et le contrôle du diamètre d'une meule, du type mentionné au début, sera, conformément à l'invention, essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend les deux opérations de contrôle suivantes a) avant ladite opération de rectification, on amène la surface de la meule au contact de l'extrémité d'un palpeur de type consommable, à savoir d'un palpeur qui par usure de ladite extrémité peut diminuer de longueur selon son axe perpendiculaire au plan de tangence entre cette extrémité et ladite surface de la meule, et l'on repère alors la position initiale de l'axe de la meule par rapport à un repère fixe situé sur ledit axe du palpeur b) après ladite opération de rectification, on déplace l'axe de la meule dans la direction dudit axe du palpeur et vers ce dernier, pour amener cet axe de la meule en une position finale espacée de ladite position initiale d'un écart égal à ladite distance de consigne, la meule étant en rotation et produisant alors une usure de ladite extrémité du palpeur, et l'on mesure la longueur d'usure dudit palpeur, ce qui fournit la longueur d'usure dudit outil, et donc la différence entre le rayon réel atteint par la meule après ladite opération de rectification, et le rayon souhaité. On conçoit qu'avec un tel procédé on pourra connaître de façon exacte la longueur de l'usure de l'outil lors de l'opération de rectification et par conséquent la différence exacte entre le rayon effectivement atteint par la meule rectifiée et le rayon souhaité. On pourra ainsi procéder à nouveau à l'ensemble des opérations susdécrites, la nouvelle opération de rectification permettant alors de se rapprocher du rayon souhaité pour la meule. On pourra procéder à autant de répétitions de ces opérations qu'il sera nécessaire, jusqu'à obtention exacte de ce rayon souhaité pour la meule. On voit en outre qu'il s'agit d'un procédé s'affranchissant, dans une grande mesure, des conditions d'environnement sévères décrites plus haut. La détection de surface n'est en effet pas effectuée sur la meule elle-même, mais sur une pièce accessoire, celle que l'on a appelée le "palpeur consommable", et dont la longueur d'usure pourra être facilement obtenue en détectant la position de son extrémité avant et après l'opération de rectification, et en mesurant l'écart entre ces deux positions. On fait donc appel à une détection de la position d'une surface, mais cette opération peut se faire à l'écart de la meule, et donc en dehors des conditions sévères d'environnement mentionnées au début, et ceci sur des surfaces non arrosées. On pourra utiliser tout capteur de position approprié, par exemple capacitif, inductif ou autre, fonctionnant-donc dans des conditions d'environnement tout à fait acceptables. L'invention porte également sur une installation pour la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être susdéfini dans ses grandes lignes. Les caractéristiques essentielles du procédé ainsi que de cette installation apparaîtront clairement à la lecture de -l'exemple de réalisation qui va maintenant être décrit, avec référence aux figures du dessin annexé, dans lequel - les figures 1 et 2 sont des vues en perspective schématiques d'une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'invention, montrant des étapes différentes des opérations de contrôle ; et - les figures 3 à 6 sont des vues schématiques et partielles en élévation, montrant l'ensemble des opérations de contrôle et de rectification de la meule. Sur les figures 1 et 2, on a référencé en 1 une meule de rectification cylindrique dont l'axe 2 est porté par des paliers 3, l'axe géométrique de la meule étant référencé 4 et son moteur d'entraînement ld. Les paliers 3 sont portés par un chariot 5 monté coulissant (flèches 6) sur une glissière en queue d'aronde 7, portée par un socle rigide 8. La direction du coulissement du chariot 5 est orthogonale à l'axe 4 de la meule. Ledit socle 8 porte un support coulissant 9 pour une pointe de diamant de rectification 10 dont l'axe 11 est horizontal et est au même niveau et perpendiculaire à l'axe 4 précité. Ce diamant constitue bien entendu -l'outil dont il a été fait mention plus haut. Le socle 8 porte encore, par l'intermédiaire de deux paliers 12, un arbre 13 d'axe parallèle à l'axe 4 et qui porte, entre les deux paliers 12, un-palpeur consommable 14, par exemple en acier doux ou en tout autre matériau de peu de valeur et d'axe 21 perpendiculaire à celui de l'arbre 13. Le palpeur 14 est positionné axialement de sorte qu'il se situe au moins approximativement dans le plan de symétrie (perpendiculaire à l'axe 4) de la meule. En effet, la rectification de la meule par l'outil 10 s'effectuera en principe en une seule passe, et c'est donc en cet emplacement médian de la meule qu'on pourra obtenir une mesure de son rayon moyen. L'arbre 13 peut être entraîné en rotation, par exemple sur 90-, par un vérin 15 monté entre une chape 16 du socle et l'extrémité d'un bras articulé 17 calé en bout d'arbre Ainsi, par actionnement du vérin, le palpeur 14 peut se déplacer entre la position horizontale représentée à la figure 1, pour laquelle son axe 21 est parai- lèle à l'axe 11 du diamant, et la position verticale 14' ou 14" représentée à la figure 2. Dans cette dernière position, l'extrémité 181 ou 182 du palpeur 14 vient en regard de l'extrémité d'un capteur de position 19 --par exemple un capteur capacitif-- porté par une plaque 20 fixe au socle 8. Ce capteur permet ainsi de repérer la position exacte de l'extrémité 181 ou 182 du palpeur 14. Ceci étant, l'installation qui vient d'être dé crite pourra fonctionner de la façon suivante. Tout d'abord, le palpeur 14 étant en position horizontale, le chariot 5 est déplacé vers la gauche, jusqu a ce que la surface de la meule à rectifier 1 entre en contact avec l'extrémité 18 du palpeur 14. Pour que ce contact soit assuré sans erreur, on provoque une légère usure de l'extrémité 18, par rotation de la meule, jusqu'à ce que cette extrémité atteigne la posi tion référencée 181 figures 1 et 3). On repère alors la position Pi de l'axe 4 de la meule par rapport à un repère fixe situé sur l'axe 21, ce repère pouvant être par exemple l'axe de rotation de l'arbre 13. Par actionnement du vérin 15, on amène le palpeur dans la position verticale 14' représentée en tirets sur la figure 3, et le capteur 19 fournit alors l'écart e1 entre son extrémité et l'extrémité 181 du palpeur 14. On procède ensuite à l'opération de rectification de la meule 1, de façon classique. 'Pour ce faire (voir figure 4), on fait coulisser le chariot 5 vers la droite, pour amener la surface de la meule 1 en contact avec l'extrémité de la pointe du-diamant 10 et on repère à nouveau la position 4' qu'occupe l'axe de la meule sur l'axe 11 (considéré comme un axe d'abscisses). Si une épaisseur de matière dc doit être retirée de la meule, on continue le coulissement du chariot 5 vers la droite jusqu'à ce que l'axe de la meule arrive en une position 4" espacée de la position 4' de la distance de consigne dc, le moteur 1a entrainant alors la meule 1 en rotation, et d'autres moyens moteurs (non représentés) produisant un déplacement du support 9, et donc de l'outil 10, parallèlement & l'axe de la meule. La figure 5 montre bien que l'usure de la pointe du diamant 10 empêche en fait que le rayon de la meule 1 diminue de la valeur dc, à partir d'une valeur initiale Ri. Au lieu d'arriver au rayon souhaité Rs = Ri - dc, le rayon de la meule arrive au rayon Rs', la différence Rs' - Rs représentant la longueur d'usure u de la pointe du diamant 10 selon l'axe 11 (Ri - Rs' = dc - u). Pour connaitre la valeur de cette différence #, on procède à l'opération illustrée par la figure 6. On commande le vérin 15 pour ramener le palpeur 14 en position horizontale, et on commande le coulissement du chariot 5 vers la gauche, la meule 1 étant tou jours ent-rainée rotation par son moteur 1a. Ce coulissement a une amplitude telle que l'axe 4 de la meule arrive en une position finale Pf pour laquelle la distance entre cette position et la position initiale Pi est égale à la distance de consigne dc. La meule 1 ayant un rayon Rs' supérieur à la valeur Rs qu'il devrait avoir, elle va provoquer une usure de la longueur du palpeur 14, selon l'axe 21, d'une valeur Rs' - Rs = u, l'extrémité 18 du palpeur 14 passant de la position précédente 181 à la position référencée 182. On commande ensuite le vérin 15 pour amener le palpeur 14 à la position verticale référencée 14", pour laquelle le- capteur de position 19 fournit l'écart e2 entre son extrémité et l'extrémité du palpeur. De cette dernière valeur on déduit e2 - e1 = Rs' - Rs = u, puisque e2 - el r-eprésente l'écart entre les positions 181 et 182 de l'extrémité 18. On connaît donc ILs', valeur réelle du rayon de la meule. Si cette valeur est trop éloignée de Rs, on peut répéter l'ensemble des' opérations susdécrites, avec, on le conçoit, des valeurs de a de plus en plu#s petites, et des valeurs de Rs' se rapprochant de plus en plus de la valeur souhaitée Rs. On peut ainsi obtenir la précision de rectification voulue pour la meule 1. Cependant, on pourra se dispenser de répéter l'opération d'étalonnage définie plus haut sous a) et explicitée avec référence à la figure 3. De toute façon, on conçoit que l'ensemble des opérations décrites dans ce qui précède pourront être commandées et contrôlées de façon entièrement automatique (commande des moyens moteurs d'entraînement de la meule en rotation et en translation, des moyens moteurs de translation de l'outil de rectification, du vérin 15, contrôle de la position de l'axe 4 de la meule, de la position de l'axe de l'outil, etc). REVENDICATIONS 1. Procédé pour la rectification et le contrôle du diamètre d'une meule, selon lequel l'axe (4) d'une meule cylindrique (1), dont la surface est amenée tout d'abord au contact de la pointe de taillage d'un outil (10), est progressivement rapproché de cette pointe d'une distance de consigne (duc), correspondant à l'é- paisseur de matière à enlever sur le rayon de la meule, cependant que celle-ci est entraînée en rotation selon son axe et subit, par rapport à ladite pointe, un déplacement relatif parallèle à cet axe (4), ce qui constitue l'opération de rectification proprement dite, caractérisé en ce qu'il comprend les deux opérations de contrôle suivantes a) avant ladite opération de rectification, on amène la surface de la meule (1) au contact de l'extrémité (18)- d'un palpeur de type consommable (14), à savoir d'un palpeur qui par usure de ladite extrémité peut diminuer de longueur selon son axe (21) perpendiculaire au plan de tangence entre cette extrémité et ladite surface de la meule, et l'on repère alors la position initiale (Pi) de l'axe (4) de la meule (1) par rapport à un repère fixe situé sur ledit axe (21) du palpeur (14) b) après ladite opération de rectification, on déplace l'axe (4) de la meule (1) dans la direction dudit axe (21) du palpeur (14) et vers ce dernier, pour amener cet axe (4) de la meule en une position finale (Pf) espacée de ladite position initiale (Pi) d'un écart égal à ladite distance de consigne (dc), la meule étant en rotation et produisant alors une usure de ladite extrémité (18) du palpeur (14), et l'on mesure la longueur d'usure dudit palpeur, ce qui fournit la longueur d'usure dudit outil (10), et donc la différence entre le rayon réel (Rs') atteint par la meule (1) après ladite opération de rectification, et le rayon souhaité (Rs). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de l'opération définie sous a > , lorsque l'on amène la surface de la meule (1) au contact de l'extrémité (18) du palpeur consommable 14), la meule est mise en rotation, de sorte à produire une usure de l'extrémité (18) du palpeur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on monte ledit palpeur (14) pivotant entre une position pour laquelle son extrémité (18) est en contact avec la surface de la meule (1) et une position (14' ou 14") écartée de la meule, pour laquelle on peut détecter la position exacte (181 ou 182) de cette extrémité. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle de pivotement dudit palpeur 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que la position (181 ou 182) de l'extrémité du palpeur (14) est détectée par un capteur de position (19), du type capacitif ou analogue, fixe par rapport à l'axe de pivotement dudit palpeur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par une réitération de l'opération de rectification de la meule et de l'opération définie sous b), pour qu'à chaque fois le rayon (Rs') de la meule (1) rectifiée se rapproche de la valeur souhaitée (Rs). 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, du type comprenant une meule à rectifier (1), des moyens moteurs (la) d'entraînement de la meule en rotation autour de son axe (4), un chariot (5) portant les paliers (3) de la meule et monté coulissant sur un socle rigide (8) dans une direction (6) orthogonale à celle dudit axe (4), et un outil de taillage (10) de la meule, dont l'axe (11) est perpendiculaire audit axe (4), cet outil pouvant en outre se déplacer parallèlement à cet axe (4) lorsque l'on procède à la rectification de la meule, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un palpeur consommable (14) propre à être positionné radialement par rapport à la meule t1), pour que son extrémité (18) puisse être amenée en contact avec la surface de cette dernière, un capteur de position (19) étant en outre prévu pour la détection de la position de l'extrémité (181 ou 182) dudit palpeur, éventuellement après usure de ladite extrémité (18-) par la meule (1). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit palpeur (14) est monté sur un arbre (13) associé à des moyens moteurs et de liaison (15,17) propres à le faire pivoter, et à amener son extrémité (181 ou 182) vis-à-vis dudit capteur de position (19).