Brevet FR2597773A3 — publié le 19871030

FR 2597773 A3 19871030 FR 8606055 A 19860425 La présente invention concerne les outils pour l'usinage de métaux par coupe, employés dans la métallurgie et les constructions mécaniques, et a notamment pour objet une meule pour rectification rapide. La meule de la présente invention peut être avantageusement utilisée sur les rectifieuses ébaucheuses pour l'usinage d'ébauches (brames, demi-produits de laminage dégrossisseur appelés "blooms") et de produits laminés finis (ronds, carrés, hexagonaux, tubulaires, profilés de forme) dans la sidérurgie. L'invention peut être également utilisée dans les constructions mécaniques pour la rectification de finition, lorsqu'il est nécessaire d'enlever rapidement une grande surépaisseur de la pièce à usiner. On connaît une meule de rectification (certificat d'auteur URSS NO 514684, C1. Int. B 24 B 3/00) constituée par une partie centrale à grains fins de matériaux non abrasifs, sur laquelle s'appliquent les flasques de fixation, et une partie de travail, dont la génératrice de la périphérie est parallèle à l'axe de la meule. Les plans des faces de la meule. Les plans des faces de la meule sont perpendiculaires à l'axe de la meule et à l'axe de rotation de la meule. Cette meule connue permet d'effectuer la rectification de finition et le dégrossissage des ébauches en régime de rectification rapide poussée, mais son emploi pour l'enlèvement sélectif de défauts superficiels nécissitant l'application d'efforts d'avance considérables sur des parties locales entraîne un lustrage de la surface de coupe. Cet inconvénient est dû à la dégradation, lors dudit enlèvement sélectif, des conditions de microcoupe du métal et entraîne une baisse sensible de la tenue de l'outil. L'utilisation de cette meule connue tant pour la rectification de finition que pour la rectification d'ébauchage est caractérisée par un bas rendement et une courte durée de vie de l'outil. En outre, ces meules connues,utilisées pour la rectification d'ébauchage, provoquent, lors de l'usinage, un fort taux de dégagement de chaleur résultant du contact continu de la meule avec le métal, ce qui conduit à la formation de brûlures et de craquelures sur la surface usinée. On connaît une meule de rectification ("Processus thermiques ayant lieu lors de la rectification et régulation de la qualité de surface" par Sipailov V.A., Moscou, Mashinostroenie", 1978, page 103), dont la partie de travail est formée par des saillies et des évidements alternés. Les plans des faces de cette meule sont perpendiculaires à l'axe de la meule et à son axe de rotation. Bien que cette meule permette de régler, dans une certaine mesure, le régime thermique de la rectification grâce 9 la baisse de la température de la couche superficielle de l'ébauche pendant les interruptions de 1' usinage dues aux évidements pratiqués dans la meule, l'effet positif de cette meule ne peut être obtenu qu'en cas d'utilisation de celle-ci pour l'usinage de pièces n'ayant qu'une faible surépaisseur et tournant à une vitesse circonférentielle peu élevée. Cependant, lOrs de la rectification rapide, les interruptions de contact entre la meule et l'ébauche sont extrêmement courtes, la température résultant du contact dans la zone de rectification n'a pas le temps de baisser et les évidements pratiqués dans la partie active de la meule ne conduisent qu'à une diminution sensible de sa résistance mécanique. On connaît une meule à rectifier réalisée sous forme d'un disque ayant une surface de travail située à sa périphérie et dont la génératrice est parallèle à l'axe de rotation de la meule, et des faces dont les plans sont disposés,par rapport à l'axe de rotation de la meule, sous un angle complétant à 900 l'angle d'inclinaison de l'axe de la partie située sous le flasque de fixation de la meule, par rapport à son axe de rotation (brevet d'invention Etats Unis d'Amérique NO 2384599, cl. 15-230.16). L'utilisation des meules de rectification conçues de la manière ci-dessus, permet d'améliorer les propriétés de coupe de l'outil abrasif et d'améliorer la qualité de la surface usinée. Par contre, un inconvénient important de cette meule connue réside dans la nécessité d'équiper la machine-outil d'un dispositif approprié pour sa fixation, ce qui, dans la plupart des cas, est difficile à réaliser du fait que la précision requise de la fabrication de ce dispositif est élevée et que son équilibrage dynamique est compliqué. Ces inconvénients se manifestent particulièrement en cas d'utilisation de meules de grandes formes et dimensions constituant la base de l'outil abrasif utilisé pour la rectification d'ébauchage.En outre, un angle anormal d'inclinaison des faces de la meule par rapport à son axe de rotation entraîne, aux grandes valeurs d'avance de pénétration de la meule, une diminution notable de sa résistance mécanique. L'utilisation de cette meule connue pour la réalisation d'une série de méthodes technologiques de rectification d'ébauchage par lignes (par exemple, en cas où la meule et l'ébauche se déplacent l'un par rapport à l'autre et où l'axe de rotation de la meule et la direction de déplacement de l'ébauche ne coincident pas) conduit à une usure accrue des parties de la surface de travail de la meule qui sont adjacentes aux parties de ses faces qui forment un angle aigu avec sa périphérie, par suite de l'action dynamique intense de ces parties sur la surface à usiner.Ces inconvénients abaissent la capacité de coupe et diminuent la tenue de la meule abrasive. On s'est donc proposé de mettre au point une meule de rectification qui, grâce à la disposition appropriée de sa surface de travail par rapport à ses faces,assurerait une rectification discontinue et une augmentation de son rendement et de sa tenue. La présente invention résout ce problème grâce à une meule à rectifier du type réalisé sous forme d'un disque ayant une surface de travail disposée à sa périphérie et dont la génératrice est parallèle à l'axe de rotation de la meule, une partie cylindrique sur laquelle s'appliquent les flasques de serrage de la meule et qui est disposée à la partie centrale de la meule, et des faces dont les plans sont disposés sous un angle par rapport à l'axe de rotation de la meule, caractérisé, selon l'invention, en ce que ladite partie cylindrique est réalisée saillante des deux côtés de la meule et de façon que son axe coincide avec l'axe de rotation de la meule et que ses faces soient disposées sensiblement perpendiculairement à l'axe de rotation de celle-ci. Une telle réalisation permet d'effectuer la rectification suivant une méthode discontinue d'usinage tout en permettant d'utiliser pour la meule un ensemble de fixation normalement utilisé pour les meules à profil droit et dont les faces des flasques de serrage sont disposées perpendiculairement à l'axe de rotation de la meule. Ainsi, est préservé l'équilibre dynamique de l'ensemble de fixation de la meule, équilibre qui est propre aux procédés de rectification classique, tout en assurant les avantages de la rectification discontinue et,par conséquent,la possibilité d'une large utilisation d'un procédé d'usinage efficace dans la pratique industrielle. Il est avantageux que la meule à rectifier soit réalisée de sorte que la tangente de l'angle d'inclinaison des faces de la meule par rapport à son axe de rotation ne dépasse pas le rapport du diamètre de la meule à sa hauteur. Ce mode de réalisation permet d'élever sensiblement sa résistance mécanique, en particulier dans les conditions d'un usinage à forte avance de pénétration,et ce, grâce à la limitation de la valeur du moment de flexion agissant sur la meule pendant l'usinage. I1 est recommandé que, du côté de ses faces formant avec sa périphérie un angle aigu, la meule soit pourvue d'une couche de grains plus fins. Ce mode de réalisation permet d'élever le rendement et la tenue de la meule grâce au renforcement des parties de sa surface de travail qui sont soumises à l'action dynamique la plus forte. I1 est également avantageux que ladite couche à grains fins de la meule soit constituée par plusieurs couches de grains de dimensions différentes, disposées de manière que les dimensions des grains augmentent successivement vers la couche constituée par les grains les plus gros. Ce mode de réalisation de la couche à grains fins permet de renforcer d'une manière efficace les parties latérales de la surface de travail des meules à rectifier ayant de grandes formes et dimensions, grâce à une variation plus progressive de la résistance mécanique de la surface de travail, correspondant au caractère quantitatif de la variation de la force de coupe engendrée dans la zone d'usinage. I1 est recommandé de réaliser la meule de rectification de manière que le rapport entre les dimensions des grains de la couche contenant les plus gros grains et lesdimensions des grains de la couche à grains plus fins soit compris dans les limites de 2,5 à 4,0. Ce mode de réalisation de la meule permet d'élever sa capacité de coupe et sa tenue grâce au renforcement des parties latérales de la surface de travail de la meule en conformité avec la caractéristique quantitative de la répartition des forces de coupe suivant la hauteur de la meule dans les limites de la zone d'usinage. I1 est avantageux que la meule soit réalisée de manière que la couche à grains plus fins soit séparée de la couche à plus gros grains suivant un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la meule. Ce mode de réalisation de la meule permet d'élever ses propriétés de coupe grâce à la réduction de l'épaisseur des parties renforcées de la meule proportionnellement à la diminution de la force de coupe due à l'usure de la meule suivant son diamètre. I1 est recommandé que l'épaisseur maximale de la couche à grains plus fins à la périphérie de la meule soit sensiblement de 0,3 à 0,6 fois la hauteur de la meule. Ce mode de réalisation de la meule permet de renforcer les parties latérales de la surface de travail selon le caractère de la variation de la répartition de la force de coupe suivant la hauteur de la meule dans les limites de la zone de son contact avec le métal, et d'assurer, par cela même,une amélioration des propriétés de coupe de la meule. I1 est également recommandé que la meule soit constituée de deux moitiés accouplées l'une à l'autre et inclinées, par rapport à l'axe de rotation de la meule, sous un angle de valeur identique mais de sens opposé. Ce mode de réalisation permet d'améliorer la qualité de la surface d'une ébauche fabriquée en aciers sujets à la fissuration grâce à la réduction de la durée des cycles de coupe pendant la rectification. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lecture de la description explicative 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 d'une manière schématique une meule de rectification selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une meule de rectification comportant des couches de grains abrasifs plus fins - la figure 3 représente d'une manière schématique une vue en plan de la meule selon la figure 2 - la figure 4 est une vue schématique d'une meule de rectification comportant une couche de grains plus fins constituée elle-même de plusieurs couches ;; - la figure 5 est une vue schématique d'une meule de rectification constituée de deux moitiés accouplées l'une à l'autre. La meule de rectification 1 (figure 1) est réalisée sous forme d'un disque ayant à sa périphérie une surface de travail 2 dont la génératrice est parallèle à l'axe 3 de rotation de la meule 1. La meule 1 comporte une partie cylindrique 4 sur laquelle s'appliquent les flasques de serrage de la meule, et des faces 5 et 6 disposées sous un angle o( par rapport à l'axe de rotation 3 de la meule 1. Ladite partie cylindrique 4 est exécutée saillante des deux côtés de la meule 1 de façon que son axe coincide avec l'axe de rotation 3 de la meule 1, et les faces 7 et 8 de ladite partie 4 sont disposées sensiblement perpendiculairement à l'axe 3. L'inclinaison des faces 5 et 6 sous un angle K par rapport à l'axe de rotation 3 de la meule 1, permet d'obtenir un régime efficace de rectification discontinue qui améliore les propriétés de coupe de la meule grâce à l'augmentation de la profondeur de microcoupe du métal par les grains abrasifs, ainsi que la qualité de la surface usinée grâce à l'amélioration des conditions d'évacuation de la chaleur de la zone d'usinage. En même temps, la disposition perpendiculaire des faces 7 et 8 de la partie 4 par rapport à l'axe de rotation 3 de la meule assure la possibilité d'un plus large emploi des meules sur les équipements existants, sans nécessiter leur modernisation. La solution technique selon laquelle la tangente de l'angle d'inclinaison t des faces 5 et 6 de la meule par rapport à son axe de rotation 3 n'est pas supérieure au rapport du diamètre D de la meule à sa hauteur h permet d'élever la résistance mécanique de la meule grâce à la limitation de l'angle d'inclinaison des faces de la meule et, par conséquent, de la valeur du moment de flexion agissant sur la meule pendant l'usinage. Selon la variante de réalisation de la meule représentée sur les figures 2 et 3, la meule 1 comporte,du côté de chacune des parties 9 et 10 (figure 2) de ses faces 5 et 6 faisant un angle aigu ss avec sa périphérie, une couche 12 (figure 2) et une couche 11 (figure 3) de grains fins, ce qui permet d'élever le rendement et la tenue de la meule grâce au renforcement des parties de sa surface de travail qui subissent l'action dynamique la plus intense Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 4, les couches 11 et 12 de grains plus fins sont formées chacune de plusieurs couches 11', 11", 11"' et 12', 12", 12"', respectivement, de grains de différentes dimensions disposées de manière que les dimension des grains de ces couches augmentent successivement vers les couches 13 et 14 de grains les plus gros. Ceci assure un renforcement plus efficace des parties de la surface de travail des meules de rectification ayant de grandes formes et dimensions, et ce, grâce à la variation plus progressive de la résistance mécanique de ladite surface de travail, correspondant au caractère quantitatif de la variation de la force de coupe engendrée dans la zone d'usinage. Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 4, le rapport des dimensions des grains des couches 13 et 14, respectivement,constituéés par les plus gros grains, à celles des grains plus fins des couches 11 et 12, respectivement, est de 2,5 à 4,0. Ceci assure une amélioration des propriétés de coupe de la meule grâce au renforcement de la surface de travail conformément à la caractéristique quantitative de la répartition de la force de coupe suivant la hauteur de la meule dans la limite de la zone d'usinage. Ledit rapport a été établi à partir d'études théoriques et expérimentales du processus de rectification au moyen de meules conformes à l'invention. Quand le rapport entre les dimensions des grains des couches 13, 14 et 12, 11 est inférieure à 2,5, l'intensité de l'usure de la meule 1 augmente, sa tenue diminue par suite de la diminution de la résistance des parties latérales de la surface de travail, soumises à des charges dynamiques importantes. D'autre part, quand ledit rapport est supérieur à 4,0, les conditions d'autoaffûtage de la partie de travail se détériorent et le rendement de l'usinage diminue par suite de l'élévation excessive de la résistance des parties latérales de la surface de travail. Selon la variante de réalisation dans laquelle les couches 13, 14 sont séparées des couches 12,11, cette séparation est réalisée suivant des plans 15,16 perpendiculaires à l'axe de rotation 3 de la meule. Ceci assure une amélioration des propriétés de coupe de la meule grâce à la diminution proportionnelle de l'épaisseur des parties renforcées de la meule par rapport à la diminution de la force de coupe par suite de l'usure de la meule suivant son diamètre. I1 est souhaitable que l'épaisseur maximale de la couche (12,11) de grains plus fins à la périphérie 2 de la meule l soit comprise entre 0,3 et 0,6 fois la hauteur h de la meule. On obtient ainsi une amélioration des propriétés de coupe de la meule 1 grâce au renforcement de sa surface de travail conformément au caractère de la variation de la force de coupe suivant la hauteur h de la meule dans les limites de la zone d'usinage. Selon la variante de réalisation représentée sur la figure 5, la meule 1 est constituée de deux moitiés 16 et 17 accouplées l'une à l'autre, séparées suivant le plan diamétral et inclinées, par rapport à l'axe de rotation 3 de la meule 1, sous un angle de valeur identique mais de sens inverse. Cette solution assure une amélioration de la qualité de la surface des ébauches à usiner fabriquées à partir d'aciers sujets à la fissuration, et ce, grâce à la réduction de la durée des cycles de coupe lors de la rectification. La meule de rectification (figure 1) fonctionne de la manière suivante. Pendant la rotation de la meule 1, grâce à l'inclinaison des faces 5 et 6 par rapport à l'axe de rotation 3 de la meule, la périphérie 2 effectue, dans la zone d'usinage, un mouvement de va-et-vient parallèlement à l'axe de rotation 3, avec une amplitude ne dépassant pas la hauteur h de la meule 1 et une fréquence égale à la vitesse angulaire de rotation de la meule. Ceci assure un régime de rectification discontinue, dans lequel la durée des cycles de coupe, la direction de déplacement (suivant l'axe 3) de la surface de travail et la valeur de la force de coupe varient suivant la longueur de la zone d'usinage. Pendant le fonctionnement de la meule de rectification représentée sur la figure 2, la force maximale de coupe déterminée par la plus petite durée de cycles de coupe et par la plus grande profondeur de la couche de métal à enlever est supportée par les couches 12,11 de grains plus fins caractérisées par une résistance mécanique plus élevée que celle des couches 13,14. Pendant le fonctionnement de la meule représentée sur la figure 4 et caractérisée par de grandes formes et dimensions (hauteur supérieure à 40 mm), la force de coupe croissant plus progressivement de la couche 14 vers la couche 11 et de la couche 13 vers la couche 12 est supportée par les couches 11, 12, dont la résistance augmente successivement. Pendant le fonctionnement de la meule représentée sur la figure 5, la périphérie 2 effectue dans la zone d'usinage un mouvement de translation suivant une direction parallèle à l'axe 3 de la meule, avec une amplitude qui ne dépasse pas la hauteur h de la meule et une fréquence égale à la vitesse angulaire double de rotation de la meule. Ceci assure un régime de rectification discontinue suivant une direction constante de déplacement (suivant l'axe 3) de la surface de travail et avec une durée des cycles de coupe inférieure à celle qui est obtenue en cas de rectification par les meules représentées sur les figures 1 à 4. En comparaison des meules de conceptions connues, la meule revendiquée permet de réaliser la rectification sur une rectifieuse ébaucheuse sans nécessiter sa modernisation, tout en assurant un rendement et une tenue sensiblement accrus de la meule. REVENDICATIONS 1. Meule de rectification (1) réalisée sous forme d'un disque ayant une surface de travail disposée suivant sa périphérie (2) et dont la génératrice est parallèle à l'axe de rotation (3) de la meule (l),une partie cylindrique (4) destinée à être serrée entre des flasques de fixation et située à la partie centrale de la meule (1), et des faces (5), (6) dont les plans sont disposés sous un angle (o( ) par rapport à l'axe de rotation (3) de la meule (1), caractérisée en ce que ladite partie centrale (4) de la meule est réalisée de manière à faire saillie de part et d'autre de la meule (1), que son axe coïncide avec l'axe de rotation (3) de la meule (1) et que ses faces (7), (8) soient disposées sensiblement perpendiculairement à l'axe de rotation (3) de la meule (1). 2. Meule de rectification selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tangente de l'angle d'inclinaison des faces (5),(6) de la meule par rapport à l'axe de rotation (3) ne dépasse pas le rapport du diamètre (D) de la meule (1) à sa hauteur (h). 3. Meule de rectification selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que, du côté des parties (9),(10) de ses faces (5),(6) formant un angle aigu (O( ) avec sa périphérie, la meule possède une couche (11),(12) de grains plus fins. 4. Meule de rectification selon l'une des revendications 1,2 et 3,caractérisée en ce que lesdites couches (11) et (12) de grains plus fins sont constituées chacune de plusieurs couches (11', 11", 11"') et (12', 12", 12"'), respectivement, de grains de différentes dimensions, disposées de façon que les dimensions de ceux-ci aillent en augmentant successivement vers les couches (13), (14) dont les grains ont les plus grandes dimensions. 5. Meule de rectification selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que le rapport entre les dimensions des grains de la couche (13), (14) dont les grains sont les plus gros et celles des grains de la couche (12),(11) de grains plus fins se trouve sensiblement dans les limites de 2,5 à 4,0. 6. Meule de rectification selon l'une des revendications 3,4 et 5, caractérisée en ce que chaque couche (12),(11) de grains plus fins est séparée de la couche (13),(14) de plus gros grains suivant un plan (15) perpendiculaire à l'axe de rotation (3) de la meule. 7. Meule de rectification selon l'une des revendications 3,4,5 et 6, caractérisée en ce que l'épaisseur maximale de la couche (12),(11) de grains plus fins à la périphérie de la meule (1) constitue sensiblement 0,3 à 0,6 fois la hauteur de la meule (1). 8. Meule de rectification selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle est constituée de deux moitiés (16),(17) liées entre elles, inclinées par rapport à l'axe de rotation (3) de la meule sous un angle (