Brevet FR2582244A1 — publié le 19861128

UNITE DE BROCHE POUR UNE RECTIFIEUSE A SURFACER La présente invention se rapporte à une unité de broche destinée à être utilisée dans une rectifieuse à surfacer de grande précision. Dans une unité de broche classique, une broche est supportée à rota- tion par deux paliers à fluide radiaux espacés axialement, logés dans une tête de broche, et maintenus en position par deux paliers de poussée à fluide espacés axialement dans la tête de broche. La broche est, en géné- ral, réalisé en matAriau ferreux trempe et est finie par rectification selon une configuration prédéterminée. Au cours de la rotation de la broche, les surfaces de palier de la broche sont chauffées par la friction du fluide, ce qui provoque l'expansion thermique de la broche d'o il résulte un déplacement axial de la broche a ses extrémités opposées. Au cours de l'utilisation d'une telle unité de broche dans une rectifieuse à surfacer d'extrême précision, une meule à rectifier est montée rigidement à une extrémité de la broche de telle façon que la surface de rectification de la meule soit disposée perpendiculairement a l'axe de la broche pour meuler la surface d'une pièce a usiner sur une table de la rectifieuse. Dans un tel agencement de la meule, il est impossible d'assurer le position- nement précis de la meule par rapport a la pièce à travailler, par suite du déplacement axial de la broche causé par l'expansion thermique. Ainsi, l'un des buts principaux de la présente invention est de proposer une unité de broche perfectionnée dans laquelle la broche est construite de façon à minimiser son expansion thermique et à assurer, ainsi, l'usinage précis de la pièce à usiner. Selon la présente invention, cet objet principal est réalisé en proposant une unité de broche qui comporte une tête de broche et, un ensemble de broche muni d'un corps de broche supporté e rotation par deux paliers a fluide radiaux espacés axialement dans la tête de broche et maintenus en position par deux paliers de poussée axialement espacés dans la tête de broche, et dans laquelle le corps de broche est réalisé en un verre "cristallisé' à bas coefficient de dilatation thermique. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé o0: - la figure 1 est une vue frontale d'une rectifieuse à surfacer d'extrême précision, équipée d'une unité de broche selon la présente invention; et - la figure 2 est une vue en coupe de l'unité de broche représentée à la figure 1. Si l'on se réfère maintenant aux dessins, la figure 1 illustre une rectifieuse à surfacer d'extrême précision qui comporte une colonne verti- cale 11 montée sur un socle 10 et une unité de broche 12 guidée de façon glissante et supportée sur un côté de la colonne 11 de façon classique. Comne représentée à la figure 2, l'unité de broche 12 comporte une tête de broche 12A, un ensemble de palier 20 monté à l'intérieur de la tête de broche 12A, un ensemble de broche 30 supporté A rotation par l'ensemble de palier pour tourner autour d'un axe vertical et un moteur 16 monté sur la tête de broche 16A et en liaison de rotation avec l'ensemble de broche 30. La tête de broche 12A est munie de façon monobloc d'un écrou de position- nement 13 dans lequel est vissé un arbre fileté vertical de positionne- ment 14 qui est supporté à rotation sur la colonne 11 et qui est relié mécaniquement à un servo-moteur 15 sur la colonne 11. Une meule de rectifi- cation G est fixée sur la rectifieuse à surfacer à l'extrémité inférieure de l'ensemble de broche 30 et comme représenté à la figure 1, une table rotative 17 est montée à rotation sur la socle 10 sous la broche 12 pour y supporter une pièce à usiner W. Comme représenté à la figure 2, 1 'ensemble de broche 30 comporte un corps de broche 31 supporté aà rotation et maintenu en position a l'aide d'un ensemble de palier 20 de la facon qui va être décrite en détail ci-après et d'une partie conique 32 montée rigidement à l'extrémité supé- rieure de la broche 30 comme on le décrira en détail ci-aprAs. L'ensemble de palier comporte deux paliers métalliques supérieur 21 et inférieur 22 accouplés rigidement a l'intérieur d'un alésage axial dans la tête de broche 12A et un palier métallique interne 23 accouplé au palier métallique inférieur 22. Le palier métallique supérieur 21 est muni à sa périphérie intérieure d'une partie de palier à fluide radial 21a, tandis que le palier métallique inférieur 22 est muni a sa périphérie intérieure d'une partie de palier a fluide radial 22a qui est espacée axialement de la partie de palier à fluide radial 21a. Le palier métallique inférieur 22 est, en outre, muni A son extrémité supérieure en gradin d'une partie de palier de poussée à fluide 22b tandis que le palier métallique interne 23 est muni à son extrémité inférieure d'une partie de palier de poussée à fluide 23a qui est opposée à la partie de palier à fluide de poussée 22b dans la direction axiale. Les parties de palier à fluide 21a, 22a, 22b et 23a sont chacune réalisées en forme de palier statique et agencées pour être alimentées en fluide sous pression à partir d'une pompe de fluide (non représentée) via des rainures annulaires 25 et des passages d'étranglement radiaux 26 formés dans les paliers métalliques 21 et 22. Ainsi, le corps de broche 31 est supporté à rotation par les deux parties de palier a fluide radial espacées axialement 21a et 22a, avec un loger jeu. Le corps de broche 31 est formé comme une partie intermédiaire munie d'un flasque annulaire 31a qui est disposé entre les deux parties de paliers de poussée espacées axialement 22b et 23a, avec un léger jeu pour maintenir en position l'ensemble de broche 30. Dans ce mode de réalisation, on notera que le corps de broche 31 est réalisé en verre "cristallisé" à faible coefficient de dilatation thermique et qui est composé essentiellement de SiO2, A1203, Li20 et de zircone. Ce verre cristallisé est fabriqué par Narumi Seito Kabushibi Kaisha au Japon et distribué sous la marque "Neoceram". Le coefficient linéaire de dilata- tion du verre cristallisé est de -0,2 à -0,3 x 10-6 / C ce qui est beaucoup plus faible que celui des métaux ferreux (approximativement, 12 x 10-6 / C). Dans l'unité de corps de broche, les extrémités opposées du corps de broche 31 font chacune légèrement saillie à partir des extrémités supé- rieure et inférieure 20a et 20b de l'ensemble de palier 20 et sont formées avec un trou central 31b coaxial à l'axe de l'ensemble de broche 30 et une pluralité de trous axiaux 31c espacés également de façon circonférentielle sur un trajet circulaire concentrique au trou central 31b. Un support métallique 33 est accouplé A l'intérieur de chacun des trous axiaux 31c et est maintenu en position par adhérence. La saillie conique 32 de l'ensemble de broche 30 est réalisée en métal ferreux et fixée à l'extrémité supé- rieure du corps de broche 31 à l'aide d'une pluralité de boulons de fixa- tion vissés dans les supports métalliques 33. Le moteur 16 comporte une enveloppe 16a fixée à l'extrémité supérieure de la tête de broche 12, un stator 16b accouplé rigidement à l'intérieur de l'enveloppe 16a et un rotor 16c monté rigidement sur la saillie conique 32 de l'ensemble de broche 30 A l'aide d'un écrou annulaire 16d. De la même façon que la 4 2582244 saillie conique 32, une plaque de fixation 34 en un métal à faible coefficient de dilatation du type de celui qui est commercialisé sous la dénomination commerciale de "Invar " est fixée à l'extrémité inférieure du corps de broche 31 à l'aide d'une pluralité de boulons de fixation vissés dans les supports métalliques 33 et porte la meule de rectification G qui est boulonnée sur elle. La meule de rectification G comporte une partie de corps en "Inware et une surface de rectification G1 formée à son extrémité inférieure et enrobée de particules abrasives en diamant. Le diamètre extérieur de chacun des supports métalliques est rendu inférieur au damètre interne du trou axial 31c qui le reçoit, pour prévoir entre eux un jeu qui est suffisant pour absorber la différence de dilata- tion thermique entre chaque support métallique 33 et le corps de broche 31. Un composé abrasif convenable 33a tel que de ta résine époxy qui présente de l'élasticité même après séchage, est injecté dans le jeu pour adhérer à chaque support métallique 33 en position dans le trou axial 31c qui le reçoit. Au cours du fonctionnement de la rectifieuse à surfacer décrite ci-dessus, l'ensemble de broche 30 est entraîné par le moteur 16 pour faire tourner la meule de rectification G et l'arbre fileté de positionnement 14 est entraîné par le servo-moteur 15 pour déplacer la tête de broche 12A en direction de la table 17. Ainsi, la meule G se déplace pour rectifier la surface de la pièce à travailler W sur la table rotative 17. Au cours de la rotation de l'ensemble de broche 30, l'échauffement sur les parties de paliers à fluide respectives 21a, 22a, 22b, et 23a augmente approximati- vement en proportion du carre de la vitesse de rotation de l'ensemble de broche. Il s'ensuit que la température du corps de broche 31 augmente proportionnellement avec l'augmentation de 1 'échauffement. Cependant, dans ce mode de réalisation, la dilation thermique du corps de broche 31 est limitée à une valeur extrêmement faible du fait que le coefficient de dilatation thermique du corps de broche 31 est beaucoup plus faible que celle du métal ferreux. Cette mesure est efficace pour minimiser le dépla- cement thermique de l'ensemble de broche 30 dans la direction axiale, de façon à assurer un positionnement précis de la surface de rectification G1 de la meule G par rapport à la surface de la pièce à travailler W. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. 2582244 REVENDICATIONS 1.- Unité de broche pour des rectifieuses a surfacer, comportant une tête de broche, et un ensemble de broche muni d'un corps de broche supporté à rotation par deux paliers à fluide radialement espacés dans ladite tête de broche et maintenus en position par deux paliers de poussée a fluide axialement espacés dans ladite broche, caractérisée en ce que ledit corps de broche (31) est réalisé en verre cristallisé e faible coefficient de dilatation thermique. 2.- Unité de broche selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit verre "cristallisé" se compose essentiellement de SiO2, A1203, Li20 et de zircone. 3.- Unité de broche selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit corps de broche (31) est formé de façon monobloc à sa partie intermédiaire avec un flasque annulaire (31a) disposé entre lesdits paliers de poussée (22b, 23a) A fluide pour maintenir en position ledit ensemble de broche (30). 4.- Unité de broche selon l'une des revendications 1 à 3, caractéri- sée en ce que ledit corps de broche (31) comporte A ses extrémités opposées une pluralité de trous axiaux (31c) espacés respectivement a sa circonfe- rence sur un trajet circulaire concentrique audit corps de broche (31) et en ce qu'un support métallique (33) est accouplé à l'intérieur de chacun desdits trous axiaux et maintenu en position par adhérence et en ce que ledit ensemble de broche (30) comporte une partie métallique en saillie (32), fixée à une extrémité dudit corps de broche, à l'aide de supports métalli- ques (33) pour assurer la liaison en rotation avec un moteur monté sur ladite tête de broche (12A) et une plaque de fixation en "IlInvar"l (34) fixée A l'autre extrémité dudit corps de broche (31) via lesdits supports métalli- ques (33) pour y porter une meule (G).