Brevet FR2575956A1 — publié le 19860718

La présente invention concerne le domaine de l'usinage de pièces par abrasion et a notamment pour objet un dispositif d'usinage magnéto-abrasif de surfaces cylindriques extérieures. L'invention trouve ses applications les plus avantageuses notamment dans les constructions mécaniques lourdes et la construction de machines pour les industries chimique et alimentaire, pour le polis- sage magnéto-abrasif des gros arbres de laminoirs, de machines à papier, de machines mélangeuses et d'autres machines. On connaît un dispositif d'usinage magnéto- abrasif des surfaces cylindriques extérieures de pièces de grand diamètre (cf. l'ouvrage de Baron Ju.M. "La technologie de l'usinage abrasif dans un champ magnétique", L., "Mashinostroenie, 1975, page 50). Le dispositif comporte un mécanisme mettant la pièce à usiner en rota- tion, un système-électro-magnétique pourvu d'épanouis- sements polaires et un mécanisme destiné à communiquer des oscillations au système électromagnétique et muni d'un organe d'entraînement. L'inconvénient de ce dispositif connu réside en ce que l'organe d'entraînement du système électro- magnétique et la paire d'épanouissements polaires sont exécutés en une seule pièce. Cependant, il est difficile de mettre le système électromagnétique, dont les dimen- sions et la masse sont considérables, en mouvement oscil- latoire. Le mécanisme d'oscillation et son organe d'entraî- nement sont massifs et n'assurent que des oscillations synchrones des épanouissements polaires. De ce fait, il est impossible d'assurer, lors de l'usinage magnéto-abrasif, la non répétition des traces sur la surface à usiner de la pièce. Ceci est la cause des bas indices de qualité et de rendement de l'usinage. Dans ce dispositif, les sur- faces actives des épanouissements polaires sont de forme cylindrique, concentrique à la surface à usiner de la pièce. Avec une telle forme des surfaces actives, l'in- tervalle d'usinage entre la pièce et les épanouissements polaires possède une section régulière suivant toute sa longueur, et c'est pourquoi le champ magnétique se répar- tit lui aussi régulièrement le long dudit intervalle. On sait, cependant, que la poudre abrasive se déplace, pendant le processus d'usinage, vers la sortie de l'écartement d'usinage. Il s'ensuit que, dans le cas d'une section régulière de l'écartement d'usinage, une partie notable de la poudre magnétique ne participe pas au travail utile, ce qui se traduit par une baisse sensible du renoement et de la qualité de l'usinage magnéto-abrasif. Dans le dispositif connu, les épanouissements polaires montés d'un seul côté de la pièce à usiner et sollicités par des forces magnétiques peuvent provoquer une déformation de la pièce. Pour cette raison, il est difficile d'utiliser ce dispositif pour l'usinage magnéto- abrasif de pièces peu rigides. On s'est donc proposé de mettre au point un dispositif d'usinage magnéto-abrasif des surfaces cylin- driques extérieures d'une pièce, les dimensions et la masse duquel seraient réduites, qui permettrait de combi- ner d'une manière optimale le mouvement de rotation de la pièce à usiner et les oscillations des épanouissements polaires et donnerait la possibilité d'usiner de grosses pièces, en améliorant en même temps sensiblement le rende- ment et la qualité de l'usinage magnéto-abrasif. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif d'usinage magnéto-abrasif des surfaces cylin- driques extérieures d'une pièce, comportant un mécanisme mettant la pièce à usiner en rotation, un système électro- magnétique pourvu d'épanouissements polaires et un mécanisme mettant les épanouissements polaires en mouvement oscil- latoire et muni d'un organe d'entraînement, caractérisé, selon l'invention, en ce que le mécanisme mettant les épanouissements polaires en oscillation est exécuté sous forme d'un arbre muni de douilles excentriques décalées l'une par rapport à l'autre de -180 , un épanouissement polaire étant calé sur chacune desdites douilles. Grâce au fait que les épanouissements polaires sont exécutés sous forme d'éléments distincts du cir- cuit magnétique du système électromagnétique du dispo- sitif, on n'a plus besoin de mettre tout le système électromagnétique en oscillation. Les oscillations sont communiquéesseulement aux épanouissements polaires. Le montage de la paire d'épanouissements polaires sur l'arbre d'entraînement portant les douilles excentriques décalées l'une par rapport à l'autre de 180 permet de mettre en oscillation les épanouissements polaires en opposition de phase l'un par rapport à l'autre,ce qui est nécessaire pour empêcher la coincidence des trajec- toires de leurs mouvements et, par conséquent, la forma- tion de traces d'usinage sur la surface à usiner. Il est avantageux que le dispositif soit muni d'une paire d'épanouissements polaires supplémentaires avec un mécanisme pour leur mise en oscillation, cette paire supplémentaire d'épanouissements polaires étant montée en opposition à la paire principale, de l'autre côté de la pièce à usiner. Etant donné que,dans le cas o une paire d'épanouissements polaires est disposée d'un seul côté de la pièce à usiner, il se crée des forces d'attraction magnétiques entre la pièce et les épanouis- sements polaires, les épanouissements polaires peuvent être attirés vers la surface de la pièce si la rigidité de la pièce à usiner ou du dispositif n'est pas suffisante. En conséquence, des défauts irréparables tels que des traits profonds et des égratignures peuvent se former sur la surface à usiner. En montant ladite paire supplémentaire d'épanouissements polaires, on égalise les forces d'attrac- tion magnétique entre les épanouissements polaires du dispositif et la pièce à usiner, on diminue leurs déformations et on assure la possibilité d'usiner des pièces peu rigides. Il est possible que les épanouissements polaires soient réalisés avec des surfaces actives planes et formant entre eux, dans chaque paire, un angle de à 180 . Quand les surfaces actives des épanouis- sements polaires ont une telle forme, la section de l'intervalle entre la pièce à usiner et les épanouis- sements polaires est variable. Le flux magnétique se concentre alors dans la plus petite section de l'inter- valle d'usinage dans lequel est retenue la poudre ferromagnétique abrasive. En conséquence, la forme d'application de la poudre contre la surface de la pièce augmente, ce qui accroit le rendement et la qualité de l'usinage. Lorsque la valeur de l'angle " est inférieure à 100 , la longueur de la partie de la surface de la pièce entourée par la paire d'épanouissements polaires et à travers laquelle se referme le flux magnétique,croît. De ce fait, la valeur de l'induction magnétique dans les intervalles d'usinage diminue et les performances de l'usi- nage baissent. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente le schéma de principe d'un dispositif d'usinage magnéto-abrasif de surfaces cylin- driques extérieures conforme à l'invention, en coupe trans- versale partielle; - la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure; - la figure 3 représente le schéma de principe du dispositif conforme à l'invention, pourvu d'une paire supplémentaire d'épanouissements polaires, montée en regard de la paire principale, de l'autre côté de la pièce. Le dispositif proposé pour l'usinage magnéto- abrasif des surfaces cylindriques extérieures d'une pièce, tel que celui représenté sur les figures 1 et 2, est desti- né à l'usinage de pièces creuses du type cylindre de lami- noir. Le dispositif comporte un mécanisme de rota- tion de la pièce, par exemple un mécanisme exécuté sous forme d'un mandrin à trois mors (non représenté) d'un tour, un système électromagnétique 1 pourvu d'épanouissements polaires 2 et 3, et un mécanisme 4 d'oscillation des épa- nouissements polaires, commandé par un organe d'entraîne- ment 5. Le système électromagnétique 1 comporte un- circuit magnétique 6 aux extrémités duquel sont montés, dans des guidages 7 et 8, des épanouissements polaires 2 et 3, respectivement. Des roulements 9 et 10 sont logés entre les faces des épanouissements polaires 2 et 3 et du circuit magnétique 6. L'organe 5 d'entraînement du méca- nisme d'oscillation des épanouissements polaires 2 et 3 comporte un moteur électrique 11 et une transmission par courroie 12. Le mécanisme d'avance du système magnétique suivant l'axe de la pièce à usiner (non représenté) peut se présenter, par exemple, sous forme d'un chariot longi- tudinal de tour,avec son organe d'entraînement. Selon l'invention, le mécanisme 4 mettant les épanouissements polaires 2 et 3 en oscillation est exécuté sous forme d'un arbre 13 portant-des douilles excentriques 14 et 15 décalées l'une par rapport à l'autre de 180 et calées sur l'arbre 13 par des clavetages 16 et 17, respec- tivement. Chacun des épanouissements polaires 2, 3 est em- manché sur une douille 14, 15, respectivement. Les épanouis- sements polaires 2 et 3 forment avec la pièce à usiner 18 des intervalles d'usinage 19 et 20 dans lesquels est logée une poudre ferromagnétique abrasive (non représentée). Les épanouissements polaires 2 et 3 ont des surfaces actives 21 et 22 planes, comme montré sur la figure 1, et formant entre elles un angle de 100 à 180 . Les surfaces actives 21 et 22 des épa- nouissements polaires 2 et 3 peuvent être cylindriques et concentriques par rapport à la surface à usiner de la pièce 18. Comme montré sur la figure 3, le dispositif revendiqué peut comporter un système électromagnétique supplémentaire 23 comportant un couple d'épanouissements polaires 24 et 25 et un mécanisme 23 pour la création d'oscillations. Le système électromagnétique supplémentaire 23 est monté de l'autre côté de la pièce à usiner 18, en opposition par rapport au système électromagnétique- principal 1, et permet d'égaliser les forces d'attration magnétique entre les épanouissements polaires 24 et 25 et la pièce 18. Les épanouissements polaires possèdent des surfaces actives 27 et 28, respectivement, qui sont planes et forment entre elles, dans chaque paire,un angle O de 100 à 180 . Le dispositif revendiqué fonctionne de la manière suivante. La rotation du moteur électrique 11 de l'organe d'entraînement 5 est transmise par la transmi- sion à courroie 12 à l'arbre 13 et aux douilles excentriques 14 et 15 du mécanisme 4 produisant les oscillations. Lors de la rotation des douilles excentriques 14 et 15 les épanouissements polaires 2 et 3 emmanchés sur celles-ci effectuent un mouvement oscillatoire dans les guidages 7 et 8. Le mécanisme de rotation de la pièce à usiner la fait tourner autour de son axe à une vitesse angulaire X. On verse la poudre ferromagnétique abrasive (non représentée) dans les intervalles d'usinage 19 et 20 entre la pièce à usiner 18 et les épanouissements po- laires. La poudre effectue des oscillations en même temps que les épanouissements polaires 2 et 3 et est appliquée par les forces magnétiques, induites dans le système électromagnétique, contre la surface de la pièce 18 en rotation,et la polit. Grâce à la forme plane des surfaces actives 21 et 22 des épanouissements polaires 2 et 3, l'induc- tion magnétiquee est plus forte dans les sections mini- males des intervalles d'usinage 19 et 20, o la poudre ferromagnétique abrasive s'accumule et devient plus compacte. Il s'ensuit que l'utilisation. d'épanouissements polaires à surface active plane dans le dispositif revendiqué permet d'utiliser dans une plus grande mesure le flux magnétique dans les intervalles d'usinage et d'augmenter la force d'application de la poudre contre la surface de la pièce à usiner, ce qui améliore le rende- ment et la qualité de l'usinage. La présence du système électromagnétique supplé- mentaire 23 avec ses épanouissements polaires 24 et 25 assure, lors de l'induction du flux magnétique dans le système électromagnétique 23, l'apparition de forces d'attraction entre la pièce 18 et les épanouissements polaires 24 et 25. En définitive, les forces d'attraction entre la pièce 18 et les épanouissements polaires 2 et 3 (ou 24 et 25) s'équilibrent, ce qui réduit la déformation de la pièce 18 et, de ce fait, permet d'effectuer l'usi- nage magnéto-abrasif d'arbres creux peu rigides. Le dispositif permet d'élever sensiblement le rendement du polissage des surfaces cylindriques extérieures de grosses pièces, par exemple de cylindres de laminoirs, d'arbres de machines à papier, des tambours de cristallisoirs des machines utilisées dans les industries chimique, alimentaire et dans la production de polymères, et d'assurer en même temps, une basse rugosité de la surface usinéelcaractérisée par Ra = 0,04 à 0,01 micron. R E V E N D I C A T I 0 N S 1.- Dispositif d'usinage magnéto-abrasif des surfaces cylindriques extérieures d'une pièce, du type comportant un mécanisme mettant la pièce en rotation, un système électromagnétique (1) pourvu d'épanouissements polaires (2 et 3) et un mécanisme (4) mettant les épanouissements polaires en oscil- lation et actionné par un organe d'entraînement (5), caractérisé en ce que le mécanisme d'oscillation (3) est exécuté sous forme d'un arbre (13) portant des douilles excentriques décalées de 180 l'une (14) par rapport à l'autre (15) et sur lesquelles sont montées les épanouissements polaires-(2 et 3), respectivement. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un système électro- magnétique supplémentaire (23) comprenant lui aussi une paire d'épanouissements polaires (24 et 25) et pourvu de son propre mécanisme (26) d'oscillation de ceux-ci, ce système étant monté en opposition au système électromagnétique (1). 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que dans chaque paire d'épanouissements polaires (2 et 3), (24 et 25),les surfaces actives respectives (21 et 22), (27 et 28) de ceux-ci son planes et forment entre elles un angle " de 100 à 180 .