Brevet FR2642689A1 — publié le 19900810

La présente invention est relative à un procédé d'affutage de l'arête de coupe d'une pièce d'outillage définie par l'intersection d'un plan de coupe transversal et d une face latérale de coupe. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé d'affûtage. L'invention trouve tout particulièrement son application dans le domaine de l'affûtage des lames de coupe montées sur les presses d'emboutissage, Les lames de coupe permettent de sectionner la tôle emboutie, la découpe étant réalisée grâce au déplacement relatif de deux lames l'une par rapport à l'autre. En production en grande série, et notamment dans la construction automobile, les presses d'emboutissage fonctionnent en permanence et leur cadence de découpe est particulièrement élevée. De ce fait l'arête de coupe de la lame s'émousse rapidement et ne permet plus d'assurer une découpe correcte de la tôle mais tend à provoquer une déchirure et une déformation de la tôle. Il est donc nécessaire d'affûter fréquemment les lames de coupe, Les opérations d'affûtage ont jusqu'à présent été réalisées manuellement.On décrira plus avant, dans la description détaillée de l'invention, les quatre opérations successives nécessaires à l'affûtage manuel d'une arête de coupe. Ces opérations sont délicates, longues et nécessitent 1 emploi d'un personnel hautement qualifié. La présente invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif qui permettent de réaliser de telles opérations d'affûtage de manière automatï- see. Dans ce but l'invention propose un procédé caractérisé en ce qu'il comporte une première étape d'usinage progressif de la face latérale de coupe au moyen d'une machine-outil à commande numérique dont l'outil travaille par enlèvement de matière selon un axe de travail perpendiculaire au plan de coupe transversal, suivie par une seconde étape d usinage final de la face latérale de coupe au moyen de ladite machine-outil et au cours de laquelle les déplacements de l'outil sont commandés par un processus de copiage d'un contour de référence formé sur la pièce d'outillage et dont le profil détermine le profil d'affûtage final de 1 arête de coupe. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le profil du contour de référence est identique au profil d'affûtage final de l'arête de coupe - le contour de référence est formé sur la pièce d'outillage en deça de la zone d'usinage de la face latérale de coupe par rapport au plan transversal - la première étape d'usinage à commande numérique comporte une étape de mémorisation du contour de référence par apprentissage. par palpage de ce contour sur la pièce d'outillage - la première étape d'usinage à commande numérique comporte une étape de mémorisation du contour de référence par programmation L'invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé caractérisé en ce qu'il comporte une unité adaptative pour la commande du copiage qui comprend une pièce support, montée mobile en translation par rapport au bâti de la machine-outil selon une direction perpendiculaire à l'axe de travail de l'outil, qui porte l'outil de travail et le palpeur de copiage, et qui comprend des moyens de commande des déplacements en translation du support par rapport au bati. Selon d autres caractéristiques du dispositif - le support est monté mobile en translation par rapport à une platine qui est montée mobile en rotation par rapport au bâti autour d'un axe de rotation parallèle à l'axe de travail de l'outil - les moyens de commande sont constitués par un vérin de commande dont le corps, ou respectivement le piston, est relié au bâti et dont le piston, ou respectivement le corps, est relié au support, les déplacements s'effectuant autour d'une position moyenne délimitée par deux butées liées au corps, ou respectivement au piston du vérin, entre lesquelles est reçu un doigt de commande lié au piston, ou respectivement au corps du vérin - le corps, ou respectivement le piston du vérin de commande, est relié à la platine - le vérin est un vérin à fluide de commande - le support porte une unité d'entrainement de l'outil, D'autres caractéristiques et avantages de 1 invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels. - Les figures 1A à 1D illustrent de manière schématique l'aspect de la section d'une lame de coupe de presse d'emboutissage au cours des quatre opérations successives de réalisation de son affûtage manuel - la figure 2 est une vue latérale simplifiée d'une unité de fraisage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention - la figure 3 est une vue de gauche de la machine-outil représentée à la figure 2 - la figure 4 est un schéma permettant d'illustrer le fonctionnement de l'unité adaptative pour la commande du copiage ; et - la figure 5 est une vue en coupe partielle à échelle agrandie de l'unité adaptative qui équipe la machine-outil représentée aux figures 2 et 3. On a représenté aux figures 1A à 1D une lame de coupe pour une presse d'emboutissage. La lame de coupe est représentée en section par un plan parallèle à l'axe de découpe de la presse d'emboutissage. L'arête de coupe est définie par l'intersection d'un plan de coupe transversal 14 perpendiculaire à la direction de découpe et d'une face latérale de coupe 16. Le plan de coupe transversal 14 est en général parallèle à une face opposée de référence 18 de la lame de découpe qui permet son positionnement et son bridage sur un bâti d'affûtage, ou sur le bâti d'une unité automatique d'affûtage. La direction de la droite constituant la trace de la face latérale de coupe est perpendiculaire aux plans 14 et 18. L'affûtage manuel de l arête de coupe 12 s'effectue de la manière suivante. Au cours d une première étape on réalise un chanfrein 20 à 45- comme cela est représenté à la figure lA. Au cours d une seconde étape on applique un cordon de recharge 22 en acier fortement allié qui est particulièrement résistant aux contraintes et aux déformations. La lame de découpe présente alors l'aspect représenté à la figure 1B. On réalise ensuite le meulage de la partie supérieure 24 du cordon. en considérant les figures jusqu'à ce qu'elle soit affleurante au plan de coupe transversal 14 comme cela est représenté à la figure 1 C . Il ne resté plus enfin qu'à réaliser l'affûtage de la face latérale 26 du cordon pour réaliser l'arête de coupe 12 représentée à la figure 10. C'est cette quatrième étape d'affûtage qui nécessite le plus de temps. En effet, l'affûteur meule manuellement le cordon de recharge de manière à amener sa face latérale 26 dans le même plan que celui de la face latérale 16 qui constitue la référence d'affûtage. L affûteur doit réaliser finalement une face latérale de coupe parfaitement droite et perpendiculaire étant donné les tolérances très réduites des jeux de découpe prévus dans les presses d'emboutissage qui sont généralement égaux à 1/20ème de l'épaisseur de la tôle à découper. Ces contraintes de planéité et de positionnement précis expliquent la nécessité de réaliser manuellement un affûtage long et délicat. A titre d'exemple, un affûteur expérimenté peut réaliser l'affûtage de l'arête de coupe d'une lame de découpe dont le contour est d'environ 50 cm en 8 heures. L'invention a pour but de réaliser ces opérations successives d'affûtage de manière automatisée et à vitesse élevée. On a représenté aux figures 2 et 3 une machine outil pour l'affûtage automatisé d'une lame de coupe. -La machine 30 comprend un bàti 32 par rapport auquel est montée mobile une table de travail 34 Dans ce mode de réalisation, la table de travail 34 peut se déplacer selon deux directions perpendiculaires et horizontales X et Y et selon une direction verticale Z. L'outil de travail de la machine 30 est une fraise 36 dont l'axe de rotation U est vertical, c'est-à-dire parallèle à la direction Z et perpendiculaire au plan de la table de travail 34. La fraise 36 est entraidée en rotation par un moteur d'entrainement 38 qui lui est relié au moyen d'un support 40 de façon à former une unité de fraisage. Le support 40 fait lui-même partie d'une unité adaptative 42 dont une platine supérieure 44 est reliée au bras supérieur 46 du bâti de la machine 30 de façon à pouvoir pivoter par rapport au bâti autour d'un axe vertical T parallèle à l'axe U de rotation de la fraise 36 et à la direction Z de déplacement vertical de la table 34. La platine supérieure 44 est entrainée en rotation autour de l'axe T par un moteur 48. Des moyens 50 de commande des déplacements en translation du support 40 par rapport à la platine 44 sont également prévus. L'unité de fraisage comporte enfin un bras 52 qui s'étend verticalement vers le bas depuis le support 40 et qui porte un palpeur 54 qui est réglable en position par rapport au bras 52 selon une direction P perpendiculaire à l'axe de travail U de la fraise 36. La plupart des composants de l'unité de fraisage et de l'unité adaptative 42 sont représentés plus en détail à la figure 5. Comme on peut le voir sur cette figure 5, la platine 44 est entrainée en rotation autour de l'axe T au moyen d'une courroie crantée 56, la platine étant guidée en rotation par des paliers 58-dans un boitier supérieur 60 à la partie haute duquel est prévu un générateur d'impulsions 62. Le moteur 48 et la platine supérieure 44 permettent donc de provoquer la rotation autour de l'axe T de l'ensemble constitué par l'unité adaptative 42 et par l'unité de fraisage. Le support 40 est susceptible de se déplacer en translation par rapport à la platine 44, et donc par rapport au bâti 32 selon une direction horizontale D. Les déplacements du support 40 par rapport à la platine 44 sont guidés par deux chemins de roulement 64. Les moyens de command-e des déplacements sont constitués par un vérin 66 dont le corps 66 est relié à la platine 40 et dont la tige 70 du piston 72 est reliée à la platine-44, Le vérin 66 est, dans ce mode de réalisation, un vérin pneumatique. A sa partie droite en considérant la figure 5, la platine support comporte un doigt de commande 74 qui s'étend verticalement vers le bas et qui est reçu entre deux butées 76 qui sont fixées à la face supé- rieure du support 40. Les deux butées 76 limitent les déplacements relatifs selon la direction D du support 40 par rapport à la platine 44. Le fonctionnement de l'unité adaptative 42 est le suivant Lorsque l'extrémité libre du palpeur 5-4 n'est pas en contact avec la face latérale 16 comme cela est représenté à la figure 4, la fraise effectue progressivement l'usinage du cordon de recharge 22. Lors de cette phase de l'affûtage, l'effort de coupe transmis au support 40 et au corps du vérin 68 est inférieur à la pression PO régnant dans la chambre de commande 78 du vérin. Le support 40 est dans une position latérale de gauche dans laquelle le doigt de commande 74 est en appui contre la butée 76 de gauche en considérant la figure. Lorsque l'extrémité du palpeur 54 vient en contact avec la face latérale de référence 16, la fraise 36 n'usine plus de matière et l'effort F dû à l'avance "a" transmis au support 40 par l'extrémité du palpeur 54 est alors supérieur à la pression PO. Le support 40 devient ainsi mobile par rapport au bati et il se déplace en translation. Afin de limiter la course de la tige 70 du vérin, le doigt de commande 74 qui lui est lié, vient en appui contre la butée 76 de droite en considérant la figure. On décrira maintenant le procédé d'affûtage selon l'invention en référence au dispositif de mise en oeuvre qui vient d'être décrit. On supposera par la suite que l'affûtage du plan supérieur 14 a préalablement été réalisé, soit au moyen. de la même machine-outil, soit au cours d'une opération indépendante sur un autre dispositif. L'affûtage de la face latérale de coupe de l'arête de coupe par enlèvement de matière du cordon de recharge 22 s'effectue de manière automatisée de la façon suivante. Le principe d'affûtage consiste, lors d'une première étape, à relever plusieurs points caracté ristiques du profil du contour de la lame de découpe. Pour ce faire, en utilisant la butée de copiage 54 réglée et verrouillée en position de façon à ce que son extrémité libre dépasse de la génératrice verticale extérieure de la fraise 36 pour éviter que cette dernière qui n'est pas encore en phase de travail ne vienne en contact avec la pièce, l'opérateur vient palper successivement les zones caractéristiques du contour en déplaçant la pièce 10 au moyen de la table mobile 34. On positionne ainsi la butée à bout arrondi de mêmes diamètre que la fraise plus ou moins perpendiculairement au profil de la face latérale 16 en des endroits caractéristiques tels que des sommets, des bosses ou des creux, des débuts et/ou des fins de droites, etc... Le positionnement de la butée d'extrémité du palpeur 54 en plusieurs points du contour est obtenu grace au déplacement rectiligne en X, Y et Z de la pièce 10 montée sur la table mobile 34 et grâce à la position perpendiculaire de la direction P du palpeur 54 par rapport à la face latérale 16 quelles que soient la forme et l'orientation de cette dernière, qui peut être obtenue par rotation autour de l'axe T du système adaptatif. Ces différents points ayant été mémorisés, l'affûtage s'effectue lors d'une première étape par commande numérique suivant la trajectoire élaborée par l'unité de commande numérique qui relie le plus directement les différents points caractéristiques relevés préalablement en se rapprochant progressivement de la face latérale 16 par passes successives. La butée d'extrémité du palpeur 54 ayant été réglée de manière à être sur la même droite que la genératrice de taillage de la fraise 36, lorsque cette butée vient en contact avec la face de référence 16, la surface latérale usinée du cordon de recharge 22 coïncide nécessairement avec la direction de cette face latérale Lors des passes successives, l'avance éventuelle de la pièce par rapport à la fraise est alors absorbée du fait du déplacement en translation de l'unité de fraisage par rapport au bâti grâce a l'unité adaptative comme cela a été décrit et expliqué ci-dessus. L'opération d'affûtage est terminée lorsque la butée du palpeur 54 est en contact sur toute la longueur du contour de la face de référence 16. Le principe du procédé d'affûtage qui vient d'être décrit permet de simplifier et de réduire considérablement le temps de l'opération d'affûtage du cordon de recharge. On remarque toutefois qu'il nécessite un parfait état de surface de la face latérale de référence car le palpeur de copiage 54 provoque la reproduction exacte par la fraise 36 de l'état de surface et de la planéité de la face latérale de référence 16. Le relevé des points caractéristiques définissant le contour de la lame peut être effectué grossièrement car le profil final de l'arête de coupe 12 est réalisé par copiage grâce à la butée 54 L'avantage principal de l'invention consiste en cette association d'une opération d'usinage par enlèvement de matière par commande numérique et par copiage. En effet, l'opération d'usinage à commande numérique permet un relevé rapide en quelques minutes pour la programmation du contour au profil complexe d'une pièce et un usinage par passes successives, le copiage permettant quant à lui d'assurer une très grande qualité finale d usinage en faisant coïncider parfaitement la face latérale de coupe avec la surface de référence. A titre d'exemple le temps d'affûtage est divisé par huit par rapport au temps d'affûtage manuel. La commande et le pilotage de l'unité de fraisage peut par exemple etre assuré au moyen d'une unité de commande numérique ROBONUM 800. Il est également possible de prévoir le montage de deux butées de palpage directement opposées sur un dispositif à bascule permettant de positionner l une ou l autre des deux butées. L une des deux butées est plus longue et sert au relevé des points tandis que l autre sert à l operation d usinage, sa longueur correspondant à la génératrice extérieure de la fraise 36. Il est également possible d effectuer le releve des points caracteristiques du contour sans utiliser la butée du palpeur 54 mais en utilisant directement l'outil de coupe. Lors du relevé des points caractéristiques on peut également venir en contact au moyen d'une butée de palpage sur le cordon de recharge et non plus sur la surface de référence située en-dessous. Il est alors dans ce cas nécessaire pendant l operation d usinage de décaler l axe du palpeur 54 vers le bas afin qu'il vienne se positionner sur la face latérale de référence. De meme la memorisation du profil genéral du contour de L'arête peut entre effectué par programmation plutôt que par apprentissage par palpage-de points caractéristiques. Cette solution est particulièrement avantageuse dans le cas ou le contour de L arête de coupe a été préalablement défini par conception assistée par ordinateur, le profil numérisé étant alors déjà disponible. Le relevé par apprentissage des points caractéristiques du contour peut ètre effectué par programmation semi-automatique pour l'enregistrement des coordonnées du point à chaque fois que la butée de copiage vient en contact avec le profil de la pièce. Suivant le type de la pièce à affûter les trois translations et la rotation peuvent étre agencées différemment dans l elaboration de la machine. Par exemple. pour une pièce lourde et encombrante, la table supportant la pièce reste fixe et tous les déplacements sont alors assurés au moyen d une unité de fraisage qui est montée sur un robot de fraisage. Par contre dans le cas d une pièce de petites dimensions. tous les déplacements peuvent entre obtenus par la table. D autre part on peut introduire un second mouvement de rotation autour de l axe X ou Y si le profil de la pièce est incliné. REVENDICATIONS 1. Procédé d'affûtage de l'arête de coupe (12) d'une pièce d'outillage (10) définie par l ihtersection d'un plan de coupe transversal (14) et d une face latérale de coupe (16). caractérisé en ce qu'il comporte une première étape d'usinage progressif de la face latérale de coupe (16) au moyen d'une machine-outil à commande numérique (30) dont l'outil (36) travaille par enlèvement de matière selon un axe de travail (LI) perpendiculaire au plan de coupe transversal (14). suivie par une seconde étape d'usinage final de la face latérale de coupe (16) au moyen de ladite machine-outil (30) et au cours de laquelle les déplacements de l'outil (36) sont commandés par un processus de copiage d'un contour de référence (16) formé sur la pièce d'outillage (10) et dont le profil détermine le profil d'affûtage final de l'arête de coupe (12). 2. Procédé d'affûtage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil du contour de référence est identique au profil d'affûtage final de l'arête de coupe (121. 3. Procédé d'affûtage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le contour de référence (16) est formé sur la pièce d'outillage (10) en deçà de la zone d'usinage de la face latérale de coupe par rapport audit plan transversal (14). 4. Procédé d'affûtage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite première étape d'usinage à commande numérique comporte une étape de mémorisation du contour de référence par apprentissage, par palpage de ce contour sur la pièce d'outillage. 5. Procédé d'affûtage selon lune quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que ladite première étape d 'usinage à commande numérique comporte une étape de mémorisation du contour de référence par programmation. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité adaptative (42) pour la commande du copiage qui comprend une pièce support (40), montée mobile en translation (B) par rapport au bati (32) de la machine outil (30) selon une direction perpendiculaire à l'axe de travail (U) de l'outil, qui porte l'outil de travail (36) et le palpeur de copiage (54), et qui comprend des moyens de commande (66) des déplacements en translation du support (44) par rapport au bâti. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit support (40) est monté mobile en translation (D) par rapport à une platine (44) qui est montée mobile en rotation par rapport audit bati (32) autour d un axe de rotation (T > parallèle audit axe de travail (U). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sont constitués par un vérin de commande (66) dont le corps (68), ou respectivement le piston (721, est relié au support (40), lesdits déplacements s'effectuant autour d'une position moyenne délimitée par deux butées (76) liées au corps (66), ou respectiement au piston (72) du vérin, entre lesquels est reçu un doigt de commande (74) lié au piston (72), ou respectivement au corps (68) du vérin (66). 9. Dispositif selon la revendication 8 prise en combinaison avec la revendication 7, caractérisé en ce que le corps (68), ou respectivement le piston (72), du vérin de commande est relié à ladite platine (44). 10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9. caractérisé en ce que le vérin (66) est un vérin à fluide de commande. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le support (40) porte une unité d'entrainement (38) de l'outil (36).