Brevet FR2637831A1 — publié le 19900420

L'invention concerne un procédé, une machine de pierrage et un outil pour le traitement par pierrage de pièces à usiner. On connaît d'après les brevets allemands DE-A-24 60 997 et 24 62 847 des procédés, outils et machines, qui peuvent exécuter un traitement par pierrage en une seule course principale de travail ainsi qu'éven- tuellement en une ou quelques courses d'égalisation qui suivent, l'outil ne s'élargissant pas pendant le traitement, contrairement au procédé habituel de pierrage, mais étant au préalable ajusté de façon fixe selon un diamètre correspondant à une valeur de consigne, et réalisant ensuite l'enlèvement de copeaux dans une zone de coupe qui s'élargit, suivie d'une zone de calibrage. On réalise derechef, lors de la course de retour de l'outil, un nouveau calibrage ou une nouvelle égalisation. Cet outil permet, en un temps extrêmement court, un travail atteignant une précision et une qualité de surface des plus élevées et possède des durées de vie étonnamment longues. L'outil ne doit normalement être réajusté qu'après de nombreuses courses de travail. Lors d'une réalisation de précision d'alésages en série, on a déjà cherché à réaliser une nouvelle mesure afin de savoir quand exactement l'outil doit, de la façon la plus favorable, être réajusté. A cet effet, on a réalisé des calibres de mesure ou manchons de mesure, qui peuvent tomber dans un alésage qui a atteint la valeur de consigne. Cependant, l'emploi d'un calibre de mesure est souvent impossible pour des raisons d'espace. C'est le but de l'invention de réaliser un procédé, une machine de pierrage et un outil dans lequel les réajustements d'un tel outil ajusté de façon fixe sont exactement commandés. Ce but est atteint selon les revendications 1, 5 et 6. Dans le procédé, on exécute la mesure pendant la course principale de travail ou pendant une course d'égalisation qui la suit. Le processus de traitement n'est donc pas de cette façon retardé, et la mesure est réalisée sur l'ensemble de la longueur d'outil traitée, Il donne donc une image très exacte de toutes les surfaces traitées. La mesure peut ici être de préférence exécutée pendant la course de retour de l'outil, au cours de laquelle est déjà effectué un nouveau calibrage ou une nouvelle égalisation de la surface. Comme la mesure est de préférence réalisée pendant la rotation de l'outil, chaque partie de la longueur et de la périphérie de l'alésage est effectivement prise en compte. La machine de pierrage, à l'aide de laquelle peut être exécuté le procédé, présente, en dehors du dispositif de mesure, un dispositif de commande, qui détermine une comparaison entre la valeur de consigne, un écart acceptable par rapport à celle-ci et la valeur réelle indiquée par le dispositif de mesure, avant de mettre ensuite en oeuvre le réaJustage. Celui-ci n'est nécessaire qu'après de nombreux processus individuels de traitement. Mais comme le traitement de la pièce individuelle & usiner est réalisé de façon relativement rapide, la fréquence de la pièce est également très élevée et par conséquent un réajustage automatique est appliqué. Dans l'outil de pierrage selon la revendication 6, le dispositif de mesure est placé en dehors de la zone de travail. Ceci garantit d'une part que la mesure est réalisée immédiatement après le traitement. Le dispositif est de préférence disposé sur une partie de l'outil qui ne peut pas s'élargir, de sorte qu'il existe une valeur de base définie pour la mesure. Le domaine des zones de guidage de la pièce à usiner est particulièrement approprié à la mesure. La zone avant de guidage suit, lors de la course de retour pendant laquelle le dispositif de mesure peut de préférence être actionné, de sorte que l'alésage traité, une fois fini, peut être mesuré. Ces caractéristiques, ainsi que d'autres, de développements préférés de l'invention ressortent des revendications ainsi que de la description et des dessins, les caractéristiques individuelles pouvant éventuellement être aises en oeuvre seules ou à plusieurs, sous forme de sous- combinaison dans un mode de réalisation de l'invention et dans d'autres domaines, et pouvant représenter des modes de réalisation avantageux susceptibles d'être protégés pour eux-mêmes, pour lesquels la protection est ici revendiquée. Les exemples de réalisation de l'invention sont représentés dans les dessins et sont expliqués de façon plus détaillée ciaprès. Les figures représentent: la Fig. 1 une vue en coupe longitudinale d'un outil selon l'invention; la Fig. 2 une coupe selon la ligne II à la Fig. 1; la Fig. 3 une vue de côté schématique d'une machine à pierrage, et la Fig. 4 un autre mode de réalisation d'un outil en vue de côté. La Fig. 5 de façon simplifiée et schématique, l'emploi d'un anneau de maintien de pression. La FiS. 1 représente un outil de pierrage 11 avec un corps d'outil tubulaire 12 s'étendant longitudinalement. Dans l'alésage intérieur 13 du corps d'outil 12 est reçu un corps d'ajustage 14, qui est composé d'une tige avec un cone 15 qui lui est raccordé et d'une partie de guidage avant 16. Le corps d'aJustage 14 peut être ajusté par un dispositif d'aJustage 17 dans sa position axiale. Le dispositif se compose d'un boulon fileté 18, qui peut être tourné à l'aide d'une tige à six pans 19, et qui déplace le corps d'ajustage dans le corps d'outil en coopération avec un f iletage. Le corps d'outil présente sur s périphérie cinq fentes 20, qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de son alésage 13 et dans lesquelles sont guidés des supports de nervures de pierrage 21, qui sont revêtus sur leur côté extérieur de garnitures de moyens de meulage 22. Les supports 21 des nervures de pierrage, obliques sur leur côté intérieur pour correspondre & la pente de cône, sont serrées contre celles-ci & l'aide de deux ressorts souples 23. La longueur des garnitures des moyens de meulage 22 définit la zone 24 de travail dans laquelle s'effectue l'enlèvement de matière. L'enlèvement essentiel de matière se produit dans la zone de coupe 25, tournée vers l'extrémité d'outil 27, qui s'écarte ensuite en direction de la zone de calibrage 26 qui s'y raccorde. La zone de calibrage est sensiblement cylindrique et sert A rendre uniforme la surface traitée par enlèvement de copeaux dans la zone de découpe et & améliorer sa qualité de surface. En avant de la zone de découpe se trouve une zone de guidage 28, qui est réalisée sur le corps d'outil et qui, dans l'exemple de réalisation représenté, est réalisée sous forme de nervures correspondant au support de nervures de pierrage. A cet effet, le corps d'outil, qui en soi est rond, est respectivement aplati entre les surfaces 29 de guidage par des surfaces constituant des cordes du cercle. La zone de guidage pourrait cependant se composer de nervures de guidage rapportées, constituées d'une matière résistante & l'usure, ou recouvertes de cette matière. A travers le corps d'outil est ménagé un alésage de mesure 30, qui est raccordé sur l'extrémité d'outil du côté effilé par un raccord 31 à un tube souple de mesure 32. L'alésage est raccordé & un dispositif de mesure 33 en forme d'ajutage, duquel peut sortir l'air amené par l'alésage. L'aJutage de mesure repose dans une des parties 34 en forme de corde de la partie avant de guidage 28 et est donc disposé un peu en retrait par rapport aux surfaces de guidage 25. Sur le côté des nervures de pierrage, opposées à l'extrémité 27 d'outil, est réalisée une zone arrière de guidage 35, de structure correspondant à la zone de guidage 28. La machine 36 représentée à la Fig. 3 comporte une table d'outil 37 sur laquelle est serrée, dans un dispositif de serrage 38, une pièce à usiner 39, comportant un alésage 40 dans la pièce à traiter. L'outil de pierrage 11, par exemple celui de la Fig. 1, est serré dans un mandrin de-serrage 41 d'une broche de travail 42, qui est logé en rotation et en déplacement en va-et-vient sur le bâti de machine et qui peut être entrainé de cette façon. La tige à six pans 37 du dispositif d'ajustage 17 est raccordée par une tige d'aJustage 43 à un dispositif de réajustage 44, qui présente un moteur pas-à-pas, par exemple électrique, en vue de la rotation de la tige 43. Le tube souple de mesure 32 conduit à un dispositif 45 de mesure dynamique de pression d'air, qui est alimenté an air comprimé par un conduit 46 et qui, selon la pression mesurée de l'air sortant de l'aJutage 33, envoie des signaux à un dispositif de comparaison 47, qui compare ces signaux, correspondants à une valeur de mesure réelle, à la valeur de consigne introduite à l'aide d'un dispositif de données 48 et à un écart admissible ajusté de même par ce dispositif. Si l'écart admis- sible est atteint ou dépassé, un signal est envoyé par un dispositif de déclenchement 49 au dispositif de réaJustage 44, qui tourne la tige 43 d'un ou plusieurs pas, qui peuvent également dépendre de l'amplitude de l'écart. De cette façon, le corps d'aJustage est enfoncé dans l'outil, et il en résulte un élargissement du porte-nervures de pierrage. Cet élargissement se produit en tout cas, non pas plusieurs fois par processus de traitement, comme dans les outils de pierrage habituels, mais uniquement de temps en temps, en général seulement après de nombreux processus de travail et dans ce cas de préférence pendant des pauses de travail, c'est à dire immédiatement après l'achèvement de la mesure. La Fig. 4 représente un outil 1l1, qui est ce que l'on appelle un outil tige. Il se compose d'un corps d'outil tubulaire, dans lequel la garniture de milieu de pierrage 22 est appliquée directement sur le corps d'outil. La zone de travail 24, qui est très longue dans ce cas, comprend une zone de coupe 25, interrompue par des évidements annulaires, qui s'élar- git et la zone de calibrage cylindrique 26. Dans cette zone sont ména- gées dans le corps d'outil des fentes 20, qui donnent au corps d'outil une structure suffisamment expansible pour qu'il puisse être élargi dans ce domaine à l'aide d'un corps d'aJustage interne 14,de forme conique. La zone avant de guidage 28 est également garnie d'un milieu de meulage dans l'exemple représenté, en particulier pour la protéger, mais aussi pour pouvoir réaliser déjà un certain travail d'enlèvement en vue d'un guidage précis dans le cas d'écarts par rapport à la dimension d'usinage préalable, et elle comporte un évidement 34 de tracé longitudinal, à l'intérieur duquel est située une ouverture de sortie du dispositif de mesure 33. Elle est raccordée au tube souple de mesure 32 par un alésage longitudinal. L'aJutage de mesure 33, ménagé dans la zone avant de guidage qui ne peut être élargie, est donc aussi situé ici. Comme dans la Fig. 1, il pourrait aussi être situé dans le domaine de la zone arrière de guidage , qui dans l'outil de la Fig. 4, est constitué par le corps d'outil 12 lui-même et qui se raccorde pratiquement de façon continue à la zone de calibrage 26. Il faut remarquer que, conmme dans chaque travail de pierrage, il s'agit évidemment de mesures allant du centième au dixième de millimètre au maximum de sorte que les divers rapports des différences de diamètres ont été fortement exagérés sur les dessins pour faciliter la compréhension. De même, en fonctionnement, les zones individuelles ne se séparent pas aussi clairement l'une de l'autre mais présentent des raccords progressifs. Le procédé conforme & l'invention est mis en oeuvre de la façon suivante: L'outil de pierrage reçu dans la broche de travail 42 est ajusté par sa zone de calibrage 26, à une dimension qui donne la mesure de consigne de l'alésage. Le rétrécissement de la zone de découpe en direction de l'extrémité avant 27 de l'outil est telle qu'elle correspond au moins au diamètre de l'alésage avant usinage. Comme ce dernier ne peut Jamais être tout à fait précis, la zone de guidage avant est, de façon appropriée, réalisée légèrement conique, afin que l'outil se guide le plus possible sans difficulté & l'aide de cette zone dans chaque alésage usiné au préalable. Lors de la rotation avec alimentation en huile de pierrage correspondante, l'outil s'introduit alors dans l'alésage par sa zone de découpe et usine l'alésage. Puis, dans la zone de la zone de calibrage 26 est assuré le respect des cotes, c'est à dire qu'il est exécuté encore un léger enlèvement de matière en vue d'une amélioration de la qualité de surface. La zone de guidage 35 qui s'y raccorde, sert principalement, en dehors d'un certain guidage dans l'alésage, à ce que l'outil, dont presque toute la zone de travail est sortie de l'alésage vers le bas, puisse à nouveau, après avoir achevé la course de travail et inversé sa direction de course pour la course de retour, entrer sans difficulté, par sa zone de calibrage, dans la pièce à usiner sans endommager les arêtes de celle-ci. Par conséquent, une fraction de ce travail de guidage peut déjà être exécutée grâce à la partie revêtue de milieu de meulage, en particulier dans l'outil à nervures selon la Fig. 1 o la partie cylindrique de la zone 26 de calibrage ne va pas tout à fait Jusqu'A l'extrémité supérieure du revêtement 22, mais présente déjà là une certaine diminution de diamètre. Pendant la course de retour, l'air est expulsé par le conduit d'air 46, l'appareillage de mesure 45, le tube souple de mesure 32, l'alésage 30 et l'ajutage de mesure, c'est à dire le dispositif de mesure proprement dit 33. Bien que l'outil soit en rotation pendant cette course de retour, et que l'ensemble de la périphérie et de la longueur de l'alésage soient donc parcourus en hélice par l'outil de mesure, on peut disposer plusieurs aJutages sur la périphérie pour pouvoir mesurer de façon encore plus précise. L'activation de l'air de mesure peut de préférence se produire de façon contrôlée lorsque l'ajutage de mesure 33 pénètre & nouveau dans la partie inférieure d'alésage. Lorsque tout l'alésage a été parcouru par le dispositif de mesure, la valeur réelle est indiquée par le dispositif de mesure. Selon les exigences, on peut utiliser une valeur limite, par exemple l'indication du diamètre minimal pendant le processus de mesure de l'ensemble ou une valeur plus importante que la valeur réelle, qui est donnée au dispositif de comparaison. Ce dispositif compare la valeur réele avec les valeurs ajustées dans le dispositif de données 48 en fonction de la valeur de consigne et des tolérances, et déclenche par le dispoeitif de déclenchement 49, par exemple une triac ou un relais un déplacement du dispositif de réajustement en cas d'approche ou de dépassement. En principe, un aJustage progressif est suffisant car u pas unique d'aJustage suffit normalement pour de nombreux alésages. Si le dispositif de mesure est appliqué dans le domaine de la zone de guidage 35 ou & un autre emplacement sur ce côté de la zone de travail, la mesure pourrait être réalisée directement & la site de la course avant du cycle de travail, ou être effectuée dans une course d'égalisation. Le dispositif de mesure peut en outre être réalisé de telle façon qu'il effectue un contrôle des pièces & usiner préperées: & cet effet, d'une façon qui n'est pas représentée dans les dessins, le dispositif de mesure 35 comprend également un dispositif de comru.tation, destiné à envoyer de l'air de mesure selon une séquence adaptée à un cycle de travail, vers un dispositif additionnel qui lui est aussi raccordé et qui actionne l'air lors de l'introduction de l'outil dans l'alésage non usiné. Si l'outil de mesure indique donc une mesure considérablement trop faible, le travail peut être interrompu par ce dispositif et la pièce A usiner éventuellement mise à l'écart. Il est possible de cette manière d'éviter des dommages à l'outil résultant de pièces à usiner, préparées de façon défectueuse. Le dispositif de mesure est de préférence disposé dans la partie médiane de la zone avant de guidage 28. Dans ce cas, il peut pourtant être disposé dans la partie avant de cette zone de guidage. La Fig. 5 représente de façon très simplifiée et schématique un autre outil de pierrage comportant un corps d'outil 12 et un six pans 19 pour l'élargissement de l'outil. Les détails concernant l'élargissement et le travail de pierrage ne sont pas représentés. Le corv6 d'outil 12 contient, comme dans les modes de réalisation précédents, un conduit 30, grâce auquel l'air est soufflé vers un ajutage 33. Le corps d'outil 12 présente un anneau de maintlen de pression 51, qui est disposé & coulissement sur le corps d'outil 12 et peut se déplacer entre les deux positions extrêmes. Pour limiter le déplacement de l'anneau de maintien de pression 51, le corps d'outil présente une rainure 52 de tracé longitudinal, dans laquelle pénètre un tenon 53. Le tenon 53 est fixé sur l'anneau de maintien de pression de telle façon qu'il fait saillie au dessus du côté intérieur de l'anneau et pénètre dans la rainure 52. La longueur et la disposition de la rainure définissent donc les limites du domaine de déplacement de l'anneau de maintien de pression 51. Dans la position inférieure de l'anneau de maintien de pression 51 représentée à la Figure 5, dans laquelle se situe cet anneau 51 en raison de la pesanteur, il recouvre l'aJutage 33 du dispositif de mesure pneumatique, de sorte qu'il ne se produit pas de chute de pression d'air dans le conduit 30 et le système de mesure qui lui correspond. Si l'outil est introduit dans l'alésage à usiner, le bord d'alésage décale l'anneau de maintien de pression 51 par rapport au corps d'outil 12 vers le haut, de sorte que l'aJutage 33 est libéré à l'instant o le corps d'outil 12 plonge dans l'alésage de la pièce à usiner en cours de traitement. En évitant l'écoulement libre de l'air hors de l'ajutage 33 lorsque celui-ci n'est pas dans la pièce & usiner, on réalise donc une mesure plus rapide et l'appareil est plus rapidement prêt à mesurer. La distance entre le côté intérieur de l'anneau de maintien de pression 51 et l'ajutage 33 peut être plus grande que 0, puisqu'il ne s'agit pas de réaliser un raccord étanche à l'air. Il est en particulier favorable que la distance soit choisie de telle façon qu'elle corresponde au diamètre nominal de l'alésage A usiner. L'écart de pression par rapport à la pression à l'intérieur de l'outil est alors maintenu minimal pendant que lajutage 33 est recouvert. De plus, l'anneau de maintien de pression 51 peut être utilisé pour calibrer le dispositif de mesure, entre les mesures ou à plus grande distance. La pénétration du tenon 53 dans la rainure 52 sert en effet à assurer en outre que l'aJutage 33 soit toujours au nmme emplacement par rapport à l'anneau de maintien de pression 51. Comme la distance entre l'anneau de maintien de pression 51 et l'aJutage 33 peut être supérieure à zéro, l'anneau de maintien de pression 51 peut aussi être utilisé pour un ajutage 33 qui est disposé à l'extrémité avant du corps d'outil 12, cormme c'est par exemple le cas dans le mode de réalisation de la Figure 1. Revendications 1. Procédé de traitement de pièces à usiner (39) par pierrage, dans lequel chaque partie de la surface (40) à traiter de la pièce -à usiner guide d'abord la pièce à usiner dans une course principale de travail, éventuellement suivie de courses d'égalisation, d'un outil réglé avant le début du traitement d'une façon correspondant à la mesure d'un point de consigne, est ensuite usinée par l'outil entrainé en rotation sous une pression de travail radiale de tout côté, puis est calibrée sans enlèvement considérable de copeaux, caractérisé en ce que la surface (40) de pièce à usiner est ensuite immédiatement mesurée pendant la course de travail du traitement et qu'en fonction de la mesure, un réajustage de l'outil (11) est éventuellement introduit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure est exécutée pendant la course de retour de l'outil (11) à la suite d'un nouveau calibrage (égalisation), effectué pendant la course de retour. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mesure se fait au moyen d'une sonde dynamique de pression d'air. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure est exécutée pendant que l'outil (11) est en rotation. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que, si l'aJutage de mesure sort de l'alésage, le libre écoulement de l'air hors de l'aJutage de mesure (33) est empêché, de préférence à l'aide d'un élément coulissant, qui est déplacé devant l'aJutage (33). - 6. Machine de pierrage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par un appareillage de mesure (45), comportant un conduit de mesure (32) vers un outil (11) disposé et entrainé en rotation et en va-et-vient dans une broche de travail (42), un dispositif de mesure (33), un dispositif (44) de réaJustage en vue du réaJustage de l'outil (11) éventuellement réglé de façon fixe avant le début du traitement, un dispositif comparateur (47) raccordé au dispositif de mesure (45), qui exécute une comparaison entre une valeur de consigne détermtinée au préalable, un écart acceptable par rapport à celle-ci et la valeur réelle indiquée par l'appareillage de mesure, et un dispositif de déclenchement (49) en vue d'un réajustage à l'aide du dispositif de réaJustage, introduisant un élargissement de l'outil (11) entre deux processus de traitement. 7. Outil de pierrage, qui présente des garnitures (22) de pierrage susceptibles de s'élargir, qui enlèvent dans une zone de travail (24) de la matière d'une surface (40) de traitement d'une pièce à usiner (39), et qui présente une zone de coupe (25) qui s'élargit ainsi qu'une zone de calibrage (26) réglable de façon fixe avant le début du traitement selon la mesure de consigne de la surface à traiter (40), caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure (33) est disposé en dehors de la zone de travail (24). 8. Outil de pierrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (33) est disposé dans une partie d'outil (28) qui ne peut s'élargir et/ou dans le voisinage d'une zone de guidage (28) de l'outil (11), de préférence d'une zone de guidage qui précède la zone de découpe (25) dans la course principale de travail 9. Outil de pierrage selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de l'outil (11). 10. Outil de pierrage selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de mesure (33) comprend des ajutages d'un appareillage de mesure d'air sous pression dynamique, qui sont reliés par des conduits (33) dans l'outil (11) à l'appareillage de mesure d'air (45), les aJutages (33) étant de préférence disposés dans des évidements d'une zone (28) de guidage et/ou entre les surfaces (29) de nervures de guidage longitudinales. 11. Outil de pierrage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un élément coulissant, qui est automatiquement déplacé devant au moins un aJutage (33), lorsque l'outil (11) sort de l'alésage suffisamment pour l'ajutage ne soit plus disposé dans l'outil, l'élément coulissant étant de préférence un anneau de maintien de pression (51) logé en coulissement sur l'outil (11), anneau qui dans sa position finale inférieure recouvre l'ajutage en particulier plus grand que 0.