Brevet FR2575953A1 — publié le 19860718

Rectifieuse centerless DQur la rectification extérieure de nièces cylindriques creuses. notamment de chemises eour cylindres de moteurs à combustion interne La présente invention concerne une rectifieuse centerless pour la rectification extérieure de pièces cylindriques creuses, notamment de chemises pour cylindres de moteurs à combustion interne.- On sait que le vocable "centerless désigne d'une façon générale les machines dans lesquelles la pièce cylindrique à usiner n'est pas maintenue par un axe matériel1 mais est portée et même entraînée par sa périphérie, ce qui permet com modément de rectifier extérieurement des pièces cylindriques creuses, par exemple les chemises de moteurs à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement les machines de ce type qui comportent notamment, sur un châssis commun, d'une part un cylindre de commande de vitesse par frottement, entraîné en rotation vitesse déterminée par un premier moteur et propre à venir en contact avec la surface cylindrique extérieure de la pièce à rectifier, de sorte à lui imposer une vitesse périphérique déterminée, cette pièce étant soutenue par ailleurs par une réglette d'appui biseautée s'étendant parallèlement et au-dessous du niveau de son axe, et d'autre part une meule rectifieuse entraînée en rotation à vitesse déterminée par un second moteur propre à lui conférer une vitesse périphérique différente de celle dudit cylindre, cette meule étant supportée par un premier chariot monté coulissant sur le châssis dans une direction orthogonale à celle de l'axe de la meule, de sorte que celle-ci puisse être amenée soit en position de contact frottant avec ladite pièce à rectifier, soit en une position écartée de celle-ci entre deux opérations successives de rectification. L'invention concerne spécialement la rectification des chemises dites "sèches" et des chemises dites "humides", ces chemises étant destinées en particulier i équiper les moteurs à combustion interne. Il convient tout d'abord de rappeler que l'on désigne par "chemise humide une chemise, relativement épaisse, destinée & être en contact direct avec un liquide de refroidissement du bloc-moteur. Ces chemises comportent extérieurement, au voisinage de leurs extrémités, deux portées cylindriques par lesquelles elles doivent s'emboiter très exactement dans des logements correspondants du bloc-moteur, pour Eviter toute fuite de liquide. Ces portées cylindriques doivent donc être très soigneusement rectifiées. Par chemise sèche", on désigne au contraire une chemise, de très faible épaisseur, qui n'est pas destinée à être en contact avec un liquide de refroidissement du bloc-oteur. Pour permettre de bons échanges calorifiques, une telle chemise doit donc être en contact intime, sur toute sa longueur, avec l'alésage du moteur, et elle doit donc être rectifiée extérieurement sur toute son étendue. La très faible épaisseur de ce type de chemises, et donc leur déformabilité, rendent leur rectification particulièrement délicate. Jusqu' & présent, on rectifiait les chemises humides à l'aide de deux meules étroites jumelées, c'est-à-dire portées et entraînées par un même arbre, ces deux meules travaillant de concert et en plongée", à savoir par un rapprochement simultané et déterminé, effectué entre cet arbre et la chemise. Ce processus présentait l'inconvénient de nécessiter un écartement extrêmement précis des deux meules, puisque devant correspondre très exactement à l'écartement voulu des deux portées cylindriques en question, sur la chemise. De plus, les deux meules ne travaillaient pas à la même vitesse périphérique, n'ayant pas les mêmes diamètres, du fait des diamètres différents des deux portées cylindriques à rectifier sur la chemise. Par suite, leur usure n'était pas la même, et ce n'est que par un contrôle effectué a posteriori sur le diamètre des pièces que l'on déterminait le moment auquel il convenait de procéder à la rectification des meules, et à leur remise au diamètre. Il en résultait une irrégularité excessive de la production. Cette rectification des meules entraînait ellemême un inconvénient important, car, étant donné cette différence d'usure des deux meules en question, il était nécessaire, pour retrouver la même différence de diamètres entre elles, de retirer sur la moins usée une quantité de matière excessive, ce qui grevait notablement le prix de revient, eu égard au coût élevé des meules. En outre, il était nécessaire de remplacer un couple de meules par un autre lorsque l'on rectifiait des chemises humides ayant des différences de diamètres de portée variables. Par ailleurs, lorsqu'il convenait de passer d'une rectification de chemises humides à la rectification de chemises sèches sur la même rectifieuse, il était bien entendu nécessaire de remplacer les deux meules jumelées précitées par une meule unique large, puisque ayant la longueur des chemises sèches. Il en résultait par suite des pertes de temps importantes. La rectification de chemises sèches à l'aide telles meules larges s'effectuait également en plongée, et, du fait de la très faible épaisseur de ces chemises, la poussée radiale de la meule engendrait une déformation, laquelle nuisait évidemment à la précision et à l'uniformité de l'usinage. En effet, les chemises sèches portent en général à une de leurs extrémités une collerette, ce qui rend la déformation de la chemise variable dans la direction de la longueur, cette déformation étant bien entendu plus importante du côté de l'extrémité dépourvue de collerette. Pour pallier cet inconvénient, on peut réduire cette poussée radiale exercée par la meule sur les chemises, mais le temps nécessité par la rectification devient alors prohibitif. Le but de la présente invention est de remédier à tous ces inconvénients de la technique antérieure, et, à cet effet, une rectifieuse du type mentionné au début sera essentiellement caractérisée en ce que ladite meule est constituée d'une partie étroite et d'une partie large, et en ce que sont prévus en outre des moyens de déplacement relatif propres à produire un déplacement de la meule par rapport à ladite pièce, en direction axiale. Grâce à cette disposition essentielle de l'invention, on pourra rectifier les chemises humides et les chemises sèches successivement sur la même rectifieuse, sans changer la meule. Les deux portées cylindriques d'une chemise humide pourront ainsi être rectifiées sans problème, successivement par la même partie étroite de meule, travaillant en plongée. La vitesse périphérique de cette dernière sera la même dans les deux cas, si le moteur qui l'entraîne tourne à vitesse constante. L'évolution du diamètre de ladite partie étroite de meule sera donc parfaitement connue, et elle pourra par conséquent être rectifiée exactement au moment voulu. La surface extérieure d'une chemise sèche pourra être rectifiée sur la même machine, sans aucun démontage : il suffira de se servir de la partie large de la meule, travaillant également en plongée. On pourra d'ailleurs faire agir ce meulage comme une simple rectification de finition, c'est-à-dire avec une poussée radiale et donc une déformation réduites, exercées par la partie large de meule sur la chemise, ce meulage de finition étant précédé par un meulage principal en passe profonde, effectué en balayage En résumé, on voit que le déplacement axial relatif entre la meule et la pièce à rectifier a deux oblets : faire passer la partie étroite de la meule d'une portée à l'autre de la chemise dans le cas- d'une recti fiction de chemise humide, et faire travailler cette même partie étroite de la meule en balayage, pour effectuer sur une chemise sèche une rectification primaire, précédant une rectification de finition effectuée par la partie large de la même meule, travaillant en plongée. Bien entendu, dans chaque cas, ces différentes opérations de rectification seront séparées par une phase intermédiaire d'éloignement puis de rapprochement, effectués entre la meule et la pièce à rectifier, pour amener la partie étroite ou large de la meule dans la position axiale voulue. Selon un mode d'exécution particulièrement avantageux, on pourra encore prévoir que lesdits moyens de déplacement relatif comprennent un second chariot portant ledit cylindre de commande de vitesse et la réglette d'appui, ce second chariot étant monté coulissant sur ledit châssis commun, de sorte à pouvoir se déplacer sensiblement parallèlement à l'axe de la meule. De la sorte, la meule n'a à se déplacer que dans une seule direction, à savoir la direction orthogonale à son axe,- les déplacements axiaux étant effectuEs par la pièce à usiner. Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit, à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique partielle et en perspective d'une rectifieuse conforme à l'invention - les figures 2 à 5 représentent schématiquement, en plan, les-diffexentes étapes d'une rectification de chemise humide ; et - les figures 6 à 9 représentent schématiquement, en plan, les différentes étapes d'une-rectifica- tion de chemise sèche. Sur la figure 1, on nia représenté, de la rectifieuse, que les parties concernant directement l'invention, à l'exclusion des autres parties ou organes, par exemple de ceux qui permettent de rectifier la meule ou le cylindre de commande de vitesse, ou encore des moyens d'amenée ou d'évacuation des chemises. La meule rectifieuse 1 de la machine, entraînée à vitesse relativement élevée1 de l'ordre de 30 à 60 m/s, par un moteur (non représenté), est portée par des paliers schématisés en 2, eux-mêmes portés par un premier chariot 3 monté coulissant sur le châssis 4 de la machine. Ce coulissement peut s1 effectuer dans un sens ou dans l'autre (flèches 5), dans une direction orthogonale à celle de l'axe horizontal 6 de la meule 1. Conformément à une disposition essentielle de l'invention, cette meule comporte une partie large L et une partie étroite E#, lesquelles sont séparées par une gorge 7. Le diamètre de la partie étroite peut être lé- gèrement plus important que celui de la partie large. La longueur de la partie étroite correspond à la longueur axiale des portées à rectifier sur les chemises- humides, tandis que la longueur de la partie large correspond à la longueur à rectifier sur les chemises sèches. Sur la figure 11 on suppose que la pièce P en cours de travail est une chemise sèche en train de subir une rectification de finition par la partie large L de la meule 1, la gorge 7 recevant une collerette d'arrêt P de la chemise (voir également figure 9). La rectifieuse comporte par ailleurs une réglette d'appui 10 biseautée à 30, s'étendant parallèlement à l'axe 6, cette réglette étant destinée à supporter la chemise P et étant elle-même portée par un second chariot 11, monté coulissant sur le châssis 4 dans la direction des flèches 8. La direction de coulissement de ce second chariot 11 est parallèle à l'axe 6 de la meule 1. La machine comporte encore un cylindre de commande de vitesse 12, entraîné à vitesse relativement basse, de l'ordre de 30 m/mn, par un autre moteur (non représenté), et porté par un troisième chariot 13, par l'intermédiaire de paliers schématisés en 14. L'axe 15 du cylindre 12 se situe dans un plan vertical parallèle à l'axe 6 de la meule rectifieuse 1. Ce cylindre de commande de vitesse 12 présente à un extrémité une partie de plus grand diamètre 12a, permettant de faire en sorte, comme visible sur les figures 2 à 5, qu'il coopère également, en bout, avec une portée de plus petit diamètre d d'une chemise humide Ph, tandis que son extrémité opposée est en contact avec une portée de plus grand diamètre D de ladite chemise. Le troisième chariot peut coulisser sur le second chariot 11, dans un sens ou dans l'autre (flèches 16), dans une direction orthogonale à celle de l'axe 6 de la meule rectifieuse 1, c'est-à-dire dans la même direction que le chariot 3. On voit que la faculté qu'ont les chariots 3 et 13 de se déplacer dans la direction des flèches 5 et 16 donnera la possibilité d'adapter la machine à une large gamme de diamètres de pièces P. Les différents chariots 3, -11 et 13 susmentionnés peuvent bien entendu être entraînés par tous moteurs appropriés et par l'intermédiaire de tous moyens de liaison, tels qu'à crémaillère, à système vis-écrou, etc., et ceci en des instants et à des vitesses parfai- tement déterminés, en fonction des opérations à effectuer. La surface du cylindre de commande de vitesse 12 est constituée par exemple de grains abrasifs de grosse granulométrie agglomérés à une matière élastomère, de sorte qu'il puisse agir par contact, mais sans frottement ni abrasion, à la surface de la pièce à rectifier P, pour lui imposer la même vitesse périphérique. Par contre, la meule rectifieuse 1 ayant une vitesse périphérique beaucoup plus élevée, son contact frottant avec la surface extérieure de la pièce P permettra d'obtenir une rectification fine de celle-ci par abrasion. Les sens de rotation de la meule 1, du cylindre de commande de vitesse 12 et de la pièce à rectifier P sont indiqués par les flèches. Il est à noter (du moins lorsque la meule 1 est au contact de la pièce P) que le cylindre de commande de vitesse 12 agit plus comme agent de freinage de la pièce P que comme organe d'entraînement, car en son absence la pièce P aurait tendance à être entraînée à plus grande vitesse, du fait de la force d'entraînement qu'exerce sur elle la meule rectifieuse 1. Il est à noter également que le positionnement relatif de la meule 1, du cylindre 12 et de l'arête oblique de la réglette d'appui 10 supportant la pièce P sera tel que l'axe de cette dernière se situe à un niveau légèrement plus élevé que celui des axes 6 de la meule et 15 du cylindre. On voit également, en observant la figure 1, que les sens de rotation opposés de la pièce P et de la meule 1 sont tels que la pièce P est constamment sollicitée vers le bas, de sorte que sa surface extérieure est constamment en appui sur la réglette 10, sans risque d'échappée vers le haut. Ceci étant, le fonctionnement de la machine qui vient d'être décrite pourra être le suivant. Dans le cas d'une chemise humide Ph et partant de la position écartée de la figure 2, la meule 1 est tout d'abord rapprochée de la pièce Ph par coulissement transversal du chariot 3 (flèche Sa, figure 3), pour effectuer la rectification de la portée D par la partie étroite E de la meule, en plongée. La meule 1. est ensuite ramenée en arrière par un coulissement du chariot 3 en sens inverse (flèche 5x, figure 4), tandis que l'ensemble cylindre 12-pièce Ph se déplace sur le chariot 11, dans la direction de la flèche 8a. La meule 1 est alors ramenée en avant (flèche Sa, figure 5) pour effectuer la rectification en plongée de la portée d par la même partie étroite E de la meule.La rectification de la pièce Ph est alors terminée, et elle peut être évacuée par tout moyen approprié, après un nouvel écartement de la meule 1. Dans le cas d'une chemise sèche Ps, et en supposant que l'on parte de la position de la figure 6, la partie étroite E de la meule 1 est d'abord rapprochée jusqu'au contact de l'extrémité de la pièce (flèche Sa, figure 7), puis l'ensemble cylindre 12-pièce Ps se déplace sur le chariot 11, dans la direction de la flèche 81r pour effectuer un meulage profond, en chariotage, de toute la surface de la chemise. Lorsque cette rectification primaire est effectuée, la meule 1 est ramenée en arrière (flèche 5r, figure 8).Le déplacement du chariot 11 dans le sens de la flèche 8r est alors poursuivi jus qu à ce que la partie étroite E de la meule 1 passe audelà de la collerette D de la chemise, celle-ci venant face à la gorge 7 de la meule (figure 9). La partie large L de la meule 1 se trouve alors vis-à-vis de la partie déjà rectifiée de la chemise, et, la meule étant ramenée dans la direction de la flèche Sa, on peut procéder à un meulage de finition, la meule 1 travaillant cette fois en plongée, avec une pression radiale modérée sur la chemise. Ainsi, la profondeur de plongée de ladite partie large L de la meule est-elle réduite à environ le tiers de la profondeur de la plongée habituelle. La rectification de la chemise sèche Ps est alors terminée, On a remarqué dans ce qui précède que le chariot 11 assure les déplacements relatifs axiaux de la pièce P par rapport à la meule 1, tandis que les déplacements d'écartement ou de rapprochement entre la pièce et la meule sont assurés par le chariot 3, à coulissement transversal. Il est bien entendu, toutefois, que la pièce P ou la meule 1 pourraient être maintenues fixes (indépendamment de leur rotation), auquel cas les déplacements relatifs axiaux et transversaux voulus pourraient être obtenus par des coulissements croisés de chariots portant la partie mobile, avec les mêmes résultats que ci-dessus. Il va de soi par ailleurs que l'on pourra facilement commander de façon entièrement automatique toutes les opérations susdécrites de rectification, et notamment contrôler à chaque stade la vitesse des moteurs d'entraînement du cylindre de commande de vitesse 12 et de la meule 1, les déplacements des différents chariots et la profondeur de rectification, ainsi, d'une façon générale, que tous les paramètres habituels de ce type d'usinage. Dans ce qui précède, on s'est servi de l'expression "meule" pour désigner l'ensemble des parties étroite E et large L utilisées pour les différentes opérations de rectification. il pourra s'agir effectivement d'une seule et même meule1#mais, et comme cela ressort des figures 2 à 9, il pourra s'agir de préférence de deux meules séparées E et L calées sur le même arbre, cette disposition présentant l'avantage de permettre le remplacement d'une des deux meules indépendamment de l'autre. Il y a lieu de noter également que la partie étroite E pourrait, dans le cas de la rectification des chemises humides (figures 2 à 5), être utilisée en chariotage sur les portées D et d de la chemise Ph pour un usinage plus rapide, après quoi on procéderait à une finition de ces portées par un mouvement de plongée de ladite partie étroite E. Il y a lieu de noter enfin que, sur les figures, on a exagéré volontairement la différence entre les diamètres de la partie étroite E et de la partie large L, cette différence pouvant dans la réalité n'être que de quelques centièmes de millimètre. REVENDICATIONS 1. Rectifieuse centerless pour la rectification extérieure de pièces cylindriques creuses, notamment de chemises pour cylindres de moteurs à combustion interne, du type comportant notamment, sur un châssis (4) commun, d'une part un cylindre (12) de commande de vitesse par frottement,entraîné en rotation à vitesse déterminée par un premier moteur et propre à venir en contact avec la surface cylindrique extérieure de la pièce 2. Rectifieuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de déplacement relatif comprennent un second chariot (11) portant ledit cylindre de commande de vitesse (12) et la réglette d'appui (10)-, ce second chariot (11) étant monté coulissant sur ledit châssis commun (4), de sorte à pouvoir se déplacer sensiblement parallèlement à l'axe (6) de la meule (1).