Brevet FR2584324A1 — publié le 19870109

- 1 -- Procédé et dispositif de profilage radial de pièces en forme de barre, notamment de rotors de pompe. La présente invention concerne un procéde de fraisage pour le profilage radial de pièces en forme de barre, notamment de rotors de pompe MOHNO, présentant un développement de surface unique ou des déve- loppements de surface multiples, avec ou sans forme helicoidale, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procéde. Habituellement, pour l'usinage de profils sur des pièces en forme de barre, on utilise divers procédes de tournage et de fraisage. Dans le cas du procédé de tournage, on exécute en général l'usinage à l'aide d'un seul outil. Toutefois, du fait de l'effort limité que ce dernier peut admettre, on ne peut atteindre que de faibles valeurs de productivité. Dans le cas du profilage, on monte des fraises à profiler disposées de manière diagonale et dont le nombre correspond à celui des développements de surface du profil. Dans le cas de profilés à dévelop- pements de surface multiples, les possibilités d'application pour un usinage permettant de réaliser simultanément l'ensemble du profil, se trouvent toutefois limitées par les conditions d'encombrement spatial, ainsi que par la complexité de l'appareillage nécessaire. Si l'on se base sur l'état actuel de la technique, on constate que la fabrication de profilés sur des pièces en forme de barre ne s'avère possible qu'à l'aide de processus technologiques exigeant une activité prolongée dans le temps, par exemple par tournage ou par fraisage. C'est pourquoi l'invention a pour but d'écarter ces défauts et de perfectionner un procéde de fabrication par fraisage de profilés sur des pièces en forme de barre, notamment des rotors de pompe MOHNO, du type décrit au debut, de manière telle que, à l'aide de moyens simples, on puisse exécuter l'usinage de l'ensemble du profil en une seule passe et avec une productivité élevee. Elle a également pour but de fournir un dispositif permettant de mettre en oeuvre un tel procéde. A cet effet, l'invention a pour objet un procéde du type précité, caractérisé en ce qu'on prévoit sur une tête de fraisage des taillants d'outil individuels qui sont disposés suivant des positions radiales différentes et avec des formes de profil différentes et qui, en venant l'un après l'autre dans le plan du profil, ceci au cours d'un mouvement de rotation autour de l'axe de fraiseuse et grâce à un mouve- ment relatif superposé de révolution autour de l'axe de la pièce, pro- duisent, par tronçons ou segments et de manière correspondant au nombre _2 _ cfes outils, le profil voulu ou ses flancs qui se répètent de manière périodique. Le mouvement d'ensemble de la tête porte-outils ou de la tête de fraisage est constitué par la combinaison de trois composantes qui sont synchronisées entre elles, à savoir un mouvement relatif de révolution autour de l'axe de la pièce, un mouvement de rotation autour de l'axe propre de la pièce et en outre un mouvement linéaire d'avance, parallèle à l'axe de la pièce. Le mouvement relatif de révolution autour de l'axe de la pièce peut s'obtenir à l'aide d'une rotation de la pièce ou à l'aide d'un mouvement planétaire de la tête porte-outils autour de l'axe de la pièce. Les outils sont montés sur la tête porte-outils suivant des positions angulaires déterminées. La position radiale et le profil des taillants d'outil individuels sont étudiés de manière que, en une révolu- tion de la tête porte-outils, ils produisent l'ensemble du profil ou ses flancs se répétant de manière périodique, sous forme de tronçons ou seg- ments en nombre correspondant à celui des outils. Grâce au mouvement linéaire d'avance, on peut produire plusieurs plans de profil parallèles entre eux et constitués de segments, ce qui rend possible la réalisation d'une forme à trois dimensions pour le profil. La régularité des profils constitués de segments de profil s'obtient grâce à la synchronisation des mouvements individuels. Si à une révolution complète de la tête porte-outils s'effectuant autour de son propre axe on superpose un mouvement relatif autour de l'axe de la pièce correspondant à 360 de cette révolution, on produit du fait du mouvement d'avance un profil tel qu'il comporte des arêtes parallèles à l'axe lon- gitudinal. Si ce mouvement relatif, ramené à une révolution de la tête porte-outils, est plus faible ou plus élevé que 360 , on produit alors des profils présentant des formes hélicoïdales. Dans le cas de profils présentant plusieurs flancs se répétant de manière périodique, la forme de profil qui résulte d'une révolution de la tête porte-outils autour de son axe se rapporte de préférence à un seul de ces flancs. Dans ce cas, on peut obtenir un profil sans forme hélicoTdale lorsque l'angle du mou- vement planétaire relatif rapporté à un flanc correspond sensiblement au quotient 360 /nombre de flancs. Etant donné que le mouvement de taille est constitué par la combinaison de trois composantes intervenant suivant des directions dif- férentes, il apparalt la plupart du temps une certaine divergence entre 3 - les profils taillés et les contours de coupe préfixés voulus. On peut réduire ces divergences en plaçant l'axe de rotation de la tête porte- outils dans le plan du plus grand rayon de courbure du profil. On peut réduire les erreurs de profil restantes par compensation des formes des taillants d'outil. Il est particulièrement avantageux de prévoir que le mou- vement de révolution relatif de la tête de fraisage qui se produit autour de l'axe de la pièce s'obtient en faisant pivoter cette pièce. Suivant une variante conforme à l'invention, le mouvement de révolution relatif de la tête de fraisage qui se produit autour de l'axe de la pièce s'obtient par un mouvement de révolution de la tête de frai- sage se produisant à rayon constant. Il est notamment avantageux qu'il règne, pendant le fonction- nement, des rapports continus et constants entre les vitesses de rotation pour le mouvement de révolution relatif et pour le mouvement de rotation de la tête de fraisage. L'invention a également pour objet un dispositif de profi- lage radial de pièces en forme de barre, notamment de rotors de pompe MOHNO, présentant un développement de surface unique ou des développe- ments de surface multiples, avec ou sans forme hélicoTdale, caractérisé en ce qu'il comprend une tête de fraisage tournant autour de son propre axe, des taillants d'outil disposés sur la tête de fraisage avec des écarts d'angle au centre déterminés, dans des positions radiales diffé- rentes correspondant au profil à produire et avec des formes de profil des taillants d'outil adaptées, des moyens d'entraînement pour faire tourner la tête de fraisage autour de son axe, pour assurer le mouve- ment relatif entre la tête de fraisage et la pièce autour de l'axe longitudinal de cette pièce et pour assurer le mouvement relatif axial entre l'agencement de tête de fraisage et la pièce, et enfin des moyens de commande pour les rapports entre les vitesses de rotation du mouve- ment de révolution relatif de la tête de fraisage autour de la pièce et du mouvement de rotation de la tête de fraisage autour de son axe. Suivant un mode de réalisation du dispositif, il est prévu pour les mouvements de rotation un entraînement commun et les moyens de commande sont agencés sous forme d'un jeu d'engrenages. De manière avantageuse, il est prévu, pour le mouvement relatif axial entre l'agencement de tête de fraisage et la pièce, un entraînement qui déplace l'agencement de tête de fraisage le long de la - 4 - pièce ou qui, dans le cas d'un agencement de tête de fraisage fixe à demeure, déplace la pièce à travers cet agencement de tète de fraisage. Suivant une réalisation avantageuse du dispositif conforme à l'invention, il est prévu comme moyens de commande pour les moyens d'entrainement un processeur électronique. De manière avantageuse, il est prévu des détecteurs qui sont reliés au processeur électronique et servent à déterminer les posi- tions relatives du moment entre les outils de la tête de fraisage, l'agencement de tête de fraisage et la pièce. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemples non limita- tifs et en regard des dessins annexes sur lesquels: - la fig. 1 et les fig. 2a à 2h illustrent un agencement, correspondant à une première réalisation d'un procédé et d'un dispositif conformes à l'invention, présentant une pièce rotative et huit outils; - la fig. 3 représente également un agencement conforme à l'invention, comportant une tête porte-outils entrafnée suivant un mou- vement de révolution et quatre outils. Sur les fig.! et 2a-h,se trouve représenté schématiquement suivant une réalisation particulière un procédé de fabrication de profils sur des pièces en forme de barre.On y voit représentées, en vue de dessus et en vue latérale suivant le plan de profil, les positions relatives entre la pièce 1 et la tête porte-outils 2, correspondant aux positions produites des segments de taille. La tête porte-outils 2 est par exemple équipée de huit outils qui sont représentés par les références S1, S2,... S8, la rotation U1 de cette tête porte-outils s'effectuant autour de son axe propre 7. Le mouvement de révolution relatif de cette tête porte-outils 2 autour de l'axe longitudinal 5 de la pièce s'obtient en faisant pivoter cette même pièce 1 suivant une rotation U2. Les phases individuelles de taille apparaissent suivant les positions de taille se suivant les unes les autres, à savoir 1/8 U2, 2/8 U2, 3/8 U2, 4/8 U2, /8 U2, 6/8 U2, 7/8 U2 et 8/8 U2 pour la pièce, et 1/8 Ul, 2/8 U1, 3/8 Ul, 4/8 U1, 5/8 U1, 6/8 U1, 7/8 U1 et 8/8 U1 pour les outils S1 à S8. Pour produire le mouvement de rotation ou le mouvement lon- gitudinal axial, il est prévu des entrainements qui ne sont pas repré- sentés. Ces entraînements peuvent être constitués par des moteurs élec- triques, des moteurs hydrauliques ou analogues. C'est ainsi par exemple qu'il peut être prévu un entraînement aussi bien pour la rotation de la 5 - tête porte-outils autour de son axe qu'également pour la rotation de la tête porte-outils autour de l'axe longitudinal de la pièce, ces deux entraînements étant accouplés à des moyens-de commande. Pour ces der- niers, on peut se servir d'accouplements mécaniques. On peut avantageu- sement utiliser des moyens de commande électroniques (non représentés) se présentant sous la forme d'un processeur, des détecteurs (également non représentés) étant prévus pour déterminer les positions relatives du moment entre la tête de fraisage, les outils de cette tête et la pièce à profiler. Sur la fig. 3, se trouve représenté un autre exemple de réalisation du procédé conforme à l'invention. On produit dans ce cas un profil de pièce présentant des flancs 6 se répétant de manière périodi- que trois fois. La pièce 4 est bridée de manière permanente. Le mouve- ment de révolution de la tête porte-outils 3 qui se produit autour de l'axe longitudinal 5 de la pièce suivant le rayon R se trouve synchronisé avec son mouvement de rotation. Les segments de flanc se trouvent par exemple profilés à l'aide de quatre outils S1,... S4. On peut bien enten- du utiliser ou monter également plus de quatre outils comme sur. la fig. 3, ou de huit outils comme sur les fig. i et 2a-h. Les entrainements (non représentés) prévus pour les diffé- rents types de déplacement peuvent également être réalisés sous la forme de moteurs pas à pas. Dans le cas d'une rotation de la tête de fraisage autour de l'axe longitudinal de la pièce, on fixe de manière avantageuse cette tête de fraisage sur un support (non représenté) qui entoure la pièce. Ce support peut être monté fixe à demeure si l'on fait pivoter la pièce autour de son axe longitudinal à l'aide d'un entraînement convena- ble, ou si, dans le cas d'une pièce bridée, on déplace autour de la pièce le support muni de la tête de fraisage, l'ensemble étant appelé agence- ment de tête de fraisage. D'une manière analogue, le mouvement relatif axial entre l'agencement de tête de fraisage et la pièce peut s'obtenir par un déplacement de cet agencement de tête de fraisage par rapport à cette pièce, ou bien l'on peut déplacer (par traction, poussée ou analo- gue) cette pièce à travers l'agencement de tête de fraisage disposé fixe à demeure. On notera que, de façon avantageuse, l'invention prévoit que l'axe de rotation de la tète de fraisage peut se trouver à chaque fois sensiblement dans le plan normal du flanc de profil en cours de taille. - 6 - R E V E N D I C AT 1 O N S 1. Procédé pour le profilage radial de pièces en forme de barre (1, 4), notamment de rotors de pompe MOHNO, présentant un dévelop- pement de surface unique ou des développements de surface multiples, avec ou sans forme hélicoldale, caractérisé en ce qu'on prévoit sur une tête de fraisage (2, 3) des taillants d'outil individuels ($1-S2-...S8, b1-b2-. b4) qui sont disposés suivant des positions radiales différentes et avec des formes de profil différentes et qui, en venant l'un après l'autre dans le plan du profil,.ceci au cours d'un mouvement de rotation..DTD: autour de l'axe de fraiseuse (7) et grâce à un mouvement relatif superpo- sé de révolution autour de l'axe (5) de la pièce, produisent, par tron- çons ou segments et de manière correspondant au nombre des outils, le profil voulu ou ses flancs (6) qui se répètent de manière périodique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation de la tête de fraisage (2, 3) se trouve à chaque fois sensiblement dans le plan normal du flanc de profil (6) en cours de taille. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mouvement de révolution relatif de la tête de fraisage (2, 3) qui se produit autour de l'axe (5) de la pièce s'obtient en faisant pivoter cette pièce (1, 4). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le mouvement de révolution relatif de la tête de fraisage (2; 3) qui se produit autour de l'axe (5) de la pièce s'obtient par un mouvement de révolution de la tête de fraisage (2, 3) se produisant à rayon constant (R). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il règne, pendant le fonctionnement, des rapports continus et constants entre les vitesses de rotation pour le mouvement de révolution relatif et pour le mouvement de rotation de la tête de fraisage(2,3). 6. Dispositif de profilage radial de pièces en forme de barre (1, 4), notamment de rotors de pompe MOHNO, présentant un dévelop- pement de surface unique ou des développements de surface multiples, avec ou sans forme helicoTdale, caractérisé en ce qu'il comprend une tête de fraisage (2, 3) tournant autour de son propre axe (7), des taillants d'outil (S1-S2-...S8, S1-S2-...S4) disposés sur la tête de fraisage (2, 3) avec des écarts d'angle au centre déterminés, dans des positions ra- diales différentes correspondant au profil à produire et avec des formes 7 de profil des taillants d'outil adaptées, des moyens d'entraînement pour faire tourner la tête de fraisage (2, 3) autour de son axe (7), pour assurer le mouvement relatif entre la tête de fraisage (2, 3) et la pièce (1, 4) autour de l'axe longitudinal (5) de cette pièce et pour assurer le mouvement relatif axial entre l'agencement de tête de frai- sage et la pièce (1, 4), et enfin des moyens de commande pour les rap- ports entre les vitesses de rotation du mouvement de révolution relatif de la tête de fraisage (2, 3) autour de la pièce (1, 4) et du mouvement de rotation de la tête de fraisage (2, 3) autour de son axe (7). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est prévu pour les mouvements de rotation un entraînement commun et les moyens de commande sont agencés sous forme d'un jeu d'engrenages. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour le mouvement relatif axial, un entraînement qui déplace l'agencement de tête de fraisage le long de la pièce (1, 4) ou qui, dans le cas d'un agencement de tête de fraisage fixe à demeure, déplace la pièce (1, 4) à travers cet agencement de tête de fraisage (2, 3). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 8, caractérisé en ce qu'il est prévu comme moyens de commande pour les moyens d'entraînement un processeur électronique. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est prévu des détecteurs qui sont reliés au processeur électronique et servent à déterminer les positions relatives du moment entre les outils de la tête de fraisage (Sl-S2-...S8, Sl-S2-...S4), l'agencement de tête de fraisage et la pièce (1, 4).