Brevet FR2641224A1 — publié le 19900706

i L'invention concerne un dispositif pour la recti- fication cylindrique intérieure de pièces à usiner à symé- trie de révolution montées dans une machine à rectifier de façon à pouvoir tourner autour de leur axe longitudinal, avec une meule déplaçable le long de l'axe de rotation de la pièce à usiner et pouvant être avancée radialement, con- formément au profil intérieur à rectifier. Pour la rectification cylindrique intérieure de corps de rotation, on utilise généralement des meules avec un rapport de diamètre/longueur> 0,3. Une meule selon les demandes de brevets DE-OS 2 410 805 et DE-OS 2 336 705 présente l'inconvénient que, avec sa face frontale inclinée, elle enlève, certes, en une seule passe par la pièce à usiner, la totalité de la cote de meulage mais qu'elle cons- titue en même temps le calibre pour la dimension finale de l'alésage. Il existe alors partout entre la surface de l'alésage et la surface latérale de la partie cylindrique de la meule un contact linéaire, ce qui a pour effet que le réfrigérant ne peut agir de manière optimale. Pour main- tenir l'échauffement de la pièce à usiner à l'intérieur de limites acceptables, on travaille généralement avec des vitesses de coupe relativement faibles. Il en résulte une durée d'usinage relativement lohgue qui entraîne une aug- mentation correspondante des coûts des pièces usinées. De plus, les meules bien connues doivent être dressées à chaque changement de pièce à usiner. De plus, il est connu par le brevet DE 3 435 313 d'effectuer une rectification cylindrique extérieure de pièces à symétrie de révolution au moyen d'une broche montée de manière gauchie. Toutefois, le processus décrit dans cette publication ne peut être transposé tout simplement à la rectification cylindrique intérieure parce que, première- ment, pour ce dernier procédé, l'espace disponible pour la meule lors de l'usinage de l'alésage est limité et que, - deuxièmement, la seule inclinaison de la broche porte-meule par rapport à l'axe longitudinal de la pièce à usiner ne permet pas d'obtenir l'effet de meulage désiré. Selon l'invention, pqur l. rectification cylindri- que intérieure, ce but est atteint par le fait que la meule dont seule la face frontale est appliquée contre la pièce à usiner présente une génératrice sensiblement plane qui est guidée de façon à former avec la surface à usiner de la pièce un petit angle de dépouille, et qu'un angle de dépouil- le supplémentaire est formé par l'inclinaison des axes de la meule et de la pièce à usiner l'un par rapport à l'autre, le point de contact de la meule sur la surface rectifiée finie de la pièce à usiner étant décalé d'une quantité D par rapport à l'axe médian de la pièce à usiner. Il est avantageux que l'angle de dépouille soit formé par une meule taillée cylindriquement dont l'axe renferme avec l'axe longitudinal de la pièce à usiner un angle-supérieur à zéro. L'avantage essentiel de cette proposition selon l'invention réside dans le fait qu'une réduction considéra- ble du temps de meulage est obtenue pour un très faible dCegagement de chaleur tout en abaissant les coûts d'outil- lage. Mis à part le fait qu'une accumulation de chaleur est évitée parce que l'utilisation d'une meule plate permet un refroidissement beaucoup plus concentré que dans le passé, la pièce à usiner n'est pas exposée à des forces d'abrasion radiales extrêmes parce que la surface active de la meule en prise avec la pièce à usiner est relativement petite et que, par ailleurs, une proportion considérable des forces d'abrasion est transmise dans le sens axial. L'angle de dépouille prévu entre la génératrice de la meule et la sur- face rectifiée finie de la pièce à usiner supprime une ac- cumulation d'air de manière que le réfrigérant est dispo- nible effectivement à l'endroit même de la rectification. Pour obtenir une capacité et une qualité de -sulage optimales, on détermine le rapport convenable entre le diamètre de la meule et le diamètre intérieur du corps creux cylindrique à usiner étant donné que ce rapport détermine la surface de contact de la meule sur la pièce à usiner. D'autres paramètres déterminants sont alors: - la vitesse de rotation réalisable pour la pièce à usiner et la meule, - la profondeur de pénétration (profondeur d'approche), - le matériau, - la spécification de la meule, - l'angle de pivotement. En optimisant les paramètres précités, il est possible de travailler avec des vitesses de coupe relative- ment grandes parce que, contrairement à la rectification traditionnelle, les forces agissant orthogonalement à l'axe ne représentent qu'une fraction des forces et que ces forces n'agissent qu'en un seul point de la surface rectifiée finie de la pièce à usiner. Un autre avantage réside dans le fait que la meule s'use uniformément d'un seul côté sous la forme d'une mince couche, à savoir par couches successives le long de sa circonférence. Il est donc possible de déterminer à l'avance le moment auquel une couche a été enlevée de la - circonférence de la meule pour pouvoir la retailler ensuite. Au cas o la meule est munie d'un revêtement dit de CBN, sa durée de vie est considérablement prolongée. En raison de la disposition inclinée ou gauchie de la meule par rapport à la pièce à usiner, on obtient entre la génératrice et la périphérie de la pièce à usiner un angle de dépouille qui, dans la plage de 0,06 à 0,20, a pour effet que la meule n'agit sur la pièce à usiner qu'à l'endroit prévu mais que l'on garde de la place par ailleurs de sorte que, au cours de la rectification ultérieure, la meule ne peut rectifier une deuxième fois le profil inté- rieur terminé. L'erreur provoquée par l'angle de dépouille à la suite d'une usure latérale de la meule est de l'ordre du et peu être négligée. La description qui va suivre, en regard des des- sins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente schématiquement une vue en coupe partielle de la disposition de la meule par rap- port à la pièce à usiner, l'axe de rotation de la meule étant tourné horizontalement par rapport à l'axe longitudi- nal de la pièce à usiner. La figure 2 représente, à plus grande échelle, une vue partielle de la figure 1. Les figures 3 et 4 représentent une vue conforme à la figure 2, le degré d'usure de la meule étant de 10% et respectivement de 80%. La figure 5 représente une vue suivant-la ligne B-B dans la figure 6 de la disposition indiquée dans la figure 1, l'axe de rotation de la meule étant tourné verti- calement par rapport à l'axe longitudinal de la pièce à usiner. Les figures 6 et 7 représentent schématiquement une meule appliquée contre la circonférence intérieure de la pièce à usiner à symétrie de révolution, un autre anglede dépouille & étant formé dans la figure 6 par la disposition gauchie des axes de la meule et de la pièce à usiner l'un par rapport à l'autre. La figure 8 représente une vue partielle de la pièce à usiner et de la meule, un angle de dépouille e résultant de l'inclinaison de la meule par rapport à la pièce à usiner à symétrie de révolution. La figure 9 représente une vue de la pièce à usiner et de la meule conformément à la flèche C dans la figure 6. Les figures 1 et 2 montrent un corps de rotation creux à symétrie de révolution, à savoir une pièce à usiner 1, sur laquelle agit une étroite meule 2. L'axe de rotation 2a de cette meule 2 est pivoté horizontalement d'un angle/t par rapport à l'axe longitudinal 4 de la pièce à usiner. Il ressort de la figure 5 que le pivotement vertical de l'axe de rotation 2a de la meule par rapport à l'axe 4 de la pièce à usiner détermine un angle d'inclinaison supplémen- taireOK. Ci-après, l'inclinaison de la meule par rapport à la pièce à usiner pendant le meulage est examinée plus en détail en regard des figures 3 et 4. Selon les figures 3 et 4, la meule 2 qui présente une surface latérale sensiblement plane attaque sous un angle la circonférence intérieure Ul de la pièce à usiner dont une partie déterminée de l'épaisseur de l'enveloppe doit être enlevée conformément à la meule s. L'axe de rotation 2a de la meule est alors décalé de la quantité D par rapport à l'axe de rotation de la pièce à usiner (figure 5). Cela est nécessaire pour obtenir un dégagement de la meule dans la zone rectifiée terminée pour une disposi- tion gauchie des axes de rotation 2a et 4. Au début, il se forme une surface oblique F avec laquelle la meule attaque la partie L à enlever de la pièce à usiner, tandis que, compte tenu de la disposition particulière de la meule par rapport à la pièce à usiner, il existe un angle de dépouille Y entre la génératrice droite M de la meule et la surface rectifiée finie U de la pièce à usiner 1, de sorte que dès que la surface U est finie elle n'entre plus en contact avec la meule. Alors qu'ici une partie considérable de la pression de la meule est déviée par la ligne L dans la figure 3 dans le sens axial, la composante de force de meu- lage orientée dans le sens radial n'agit sur la surface rectifiée terminée de la pièce à usiner qu'en un point qui, dans les figures 2, 3, 4 et 8, porte la référence la. La face frontale F se déplace pendant le meulage ultérieur en sens inverse de la direction d'avance de la meule en direc- tion du bord libre de la meule, comme cela est illustré dans la figure 4 dans laquelle la meule est déjà usée à 80 % sous la forme d'une couche. Dans la figure 4, la face frontale oblique de la meule est désignée par Fl. Les figures 3 et 4 montrent schématiquement une représentation simplifiée de l'usure de la meule, avec un angle de dépouille Y entre la génératrice plane M de la meule 2 et la paroi intérieure U de la pièce à usiner 1 déjà rectifiée au diamètre final. Selon les figures 3 et 8, la meule 2 est appliquée avec sa face frontale oblique F contre la couche d'usinage B de la pièce à usiner 1, confor- mément à la profondeur de meulage S désirée. Les flèches indiquent l'avance radiale et le mouvement axial de la meule 2 par rapport à la pièce à usiner 1. Toutefois, le processus de meulage selon les figures 3 et 4, provoque non seulement une augmentation du diamètre de l'alésage de la pièce à usiner 1 du double de la profondeur de 264 1224 meulage, mais aussi une usure successive de la meule 2 sous la forme d'une couche L qui correspond à la profondeur de meulage S. Lors du meulage lui-même, une partie considéra- ble des pressions de meulage agit dans le sens axial, tandis que la composante radiale de ces forces n'est transmise par la meule 2 à la pièce à usiner 1 qu'en un point la de la surface rectifiée finie de ladite pièce à usiner. La meule 2 présente donc du côté la un contact ponctuel avec la pièce à usiner de manière que la pièce à usiner elle- même n'est pas exposée à des pressions radiales notables. Ce point la se situe à un endroit o la pièce à usiner 1 vient juste d'être finie par la meule. Dans l'exemple de réalisation représenté, il s'agit là de la ligne circonférentielle intérieure U, tandis que la section U1 de la circonférence intérieure de la pièce à usiner 1 reste encore à rectifier. L'usure de la meule se fait donc de manière uniforme sous la forme d'une couche S correspondant à la profondeur de meulage de telle façon qu'aussi longtemps que cette couche n'est pas complètement enlevée, il n'est pas non plus néces- saire de dresser ou de rajuster la meule. Eu égard aux figures 3 et 4, cela signifie donc qu'aussi longtemps que l'on dispose pour le meulage d'une section X1 et respecti- vement X2 de la génératrice de la meule, la meule ne doit pas être dressée constamment, contrairement aux procédés de meulage appliqués jusqu'ici. La proposition selon l'invention permet d'effec- tuer avec beaucoup de ménagement une rectification intérieure à grande vitesse des pièces à usiner parce que, contraire- ment aux procédés de rectification cylindrique intérieure bien connus pour lesquels les forces agissent à raison de plus de 90% perpendiculairement à l'axe de la pièce à usiner et compte tenu du contact ponctuel entre la meule 2 et la surface finie de la pièce à usiner 1 au point la, la transmission des forces radiales ne se fait qu'en ce point, tandis que la majeure partie de la force est transmise dans le sens axial du fait de la face frontale inclinée. La figure 9 représente une vue en coupe suivant le sens de la flèche C dans la figure 6. La surface d'at- taque A de la meule est représentée ici par des hachures. On remarque que la grandeur de la surface dépend des trois paramètres diamètre de la meule, diamètre intérieur de la pièce à usiner et approche de la meule S. Ces paramètres peuvent être optimisés pour le problème de rectification respectivement considéré. E désigne ici une surface annulaire résultant de l'approche. Les indications ci-après se rapportent à un exemple de réalisation présentant un rapport optimum entre le diamètre de la meule et le diamètre intérieur de la pièce creuse à usiner et à des paramètres secondaires: Diamètre de la meule: 30 mm Diamètre d'alésage de la pièce à usiner: 50 mm Vitesse de rotation réalisable pour la pièce à usiner: 660001/min Vitesse de rotation réalisable pour la meule: 800001/min Profondeur de pénétration maximale (profondeur d'approche): 0,2 mm Meule utilisée: CBN Vitesse d'avance de la pièce à usiner par rapport à la meule: 3 mm/s Angle de pivotement: 0,2 La surface d'attaque A indiquée dans la figure 9 résulte des conditions géométriques données et dépend quant à sa forme et à sa grandeur - du diamètre intérieur de la pièce à usiner - du diamètre de la meule - de l'angle de pivotement,/ - de l'angle K + S - du décalage des axes D - de la profondeur d'approche S. On obtient donc une surface de section conique de la forme représentée. Cette surface est nettement plus petite que celle que l'on obtient en travaillant avec les mêmes diamètres de meule et d'alésage et la même profon- deur d'approche, mais avec une disposition coaxiale de l'axe de la meule et de l'axe de la pièce à usiner. Du fait de cette petite surface, le refroidissement pendant le service peut être effectué de manière beaucoup plus efficace. Il s'est avéré comme étant essentiel que, en raison de la conception du dispositif décrit, l'agent réfri- gérant et lubrifiant peut avancer jusqu'à la surface-de con- tact de la meule du fait de l'angle de dépouille entre la génératrice de la meule et le contour intérieur de la pièce à usiner. Il en résulte un dégagement de chaleur beaucoup plus faible en même temps qu'une meilleure dissipation de la chaleur. Il s'est également avéré comme étant tout à fait essentiel que le dispositif n'entraîne pas de dégâts d'origine thermique et respectivement un durcissement de la couche superficielle de la pièce à usiner de telle façon que, selon l'invention, même des matières tendres jusqu'aux matières plastiques peuvent être rectifiées avec des meules de type CBN (cubic boron nitride). REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la rectification cylindrique intérieure de pièce à usiner à symétrie de révolution montées dans une machine à rectifier de façon à pouvoir tourner au- tour de leur axe longitudinal, avec une meule déplaçable le long de l'axe de rotation de la pièce à usiner et pouvant être avancée radialement, conformément au profil intérieur à rectifier, caractérisé par le fait que la meule (2) dont seule la face frontale est appliquée contre la pièce à usiner (1) présente une génératrice sensiblement plane qui est guidée de façon à former avec la surface à usiner de la pièce un petit angle de dépouille (y), et qu'un angle de dépouille supplémentaire (E) est formé par l'inclinaison des axes de la meule (2) et de la pièce à usiner (1) l'un par rapport à l'autre, le point de contact de la meule sur la surface rectifiée finie de la pièce à usiner étant décalé d'une quantité D par rapport à l'axe médian de la pièce à usiner (figure 5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que l'angle de dépouille () est formé par une meule (2) taillée cylindriquement dont l'axe (2a) ren- ferme avec l'axe longitudinal (4) de la pièce à usiner un angle () supérieur à zéro.