Brevet FR2670150A1 — publié le 19920612

La présente invention concerne un dispositif à meule pour l'usinage, y compris le surfaçage, de matériaux élastiques et semi-élastiques, On conail deuz techniques d'usinage à partir de meules : la technique dite "de balayage suivant laquelle une meule de largeur plus petite que la longueur de la pièce à usiner, "balaye" la dite pièce en se déplaçant devant elle à la distance voulue, et la technique dite l'en plongée" suivant laquelle la pièce à usiner est attaquez par une meule dont la largeur est au moins égala à la longueur de cette pièce de manière à réaliser l'usinage de celle-ci sans avoir à la déplacer latéralement. Chacune de ces techniques possède ses avantages et ses inconvénients. La technique "en balayage" présente sur la-technique Uen plongée", le double avantage de permettre une utilisation de meules -plus petites et d'assurer l'usinage de pièces en atriaux élastiques ou semi-élastiques. Dans la technique "en plongée", le mouvement relatif entre mule et pièce en usinage est radial par rapport à celle-ci, et Si la pièce est en matière quelque peu élastique, il se produit nécessairement un écrasement de surface qui empoche de maîtriser non seulement la mise aux cotes correcte de la pièce, mais également son état de surface final. De plus, dans le cas de pièdces un peu longues, la pression exercée par la meule provoque toujours, peu ou prou, un fléchissement de la pièce en cours d'usinage et le résultat de ce fléchissement est de donner ê la pièce terminée un bombe indésirable plus ou mot important. C4e pourquoi, pour l'usinage de pinces en matériaux élastiques ou semi-élastiques, on utilise la technique "en balayage11. Mais celle-ci présente, par rapport à la technique "en plongée", l'inconvénient de nécessiter plus de temps dans la mesure où il est nécessaire précisément que la meule "balaye" toute la longueur des pièces à usiner. On peut certes remédier quelque peu à ce défaut en augmentant le nombre de machines à usiner surveillées par un personnel donné. Mais cela signifie un investissement supplémentaire risquant, à la limite, d'annuler l'intérêt économique de cette augmentation de production. La précente invention a pour but de proposer un dispositif 8 meule pour l'usinage y compris le surfaçage, de pièces en matériaux élastiques ou semi-élastiques, permettant d'utiliser la technique "en plongée" tout en conservant les avantages de la technique "en balayage" en ce qui concerne le respect des cotes et l'état de surface final cet effet, on munit la meule agissant "en plongRet de moyens susceptibles d'assurer pendant un certain temps, en fin d'opération d'usinage, l'immobilisation de la pièce en usinage du telle manière que son axe de rotation Soit, au droit de ses points d'appui, a une distance égale, par rapport i itaxe da rotation de la meule, å la somme du rayon théorique de la pièce souhaitée et du rayon de la meule Cette disposition permet d'obtenir, après dégrossissage, une pièce aux cotes précises, donc a la forme précise, et à l'état de surface aussi fin que désire, et ce, même s'il s'agit de pièces en matériaux élastiques Dans une réalisation intéressante présentant cette caractéristique, Ct est un dispositif pléo-pneumatique qui immobilise la pièce en cours d'usinage sur indication d'vn détecteur d'approcha a travers une minuterie lorsque la dite pièce arrive a la position désirée. Selon une deuxième caractéristique, le dispositif selon l'invention est pourvu de moyens permettant, pendant la période de dégrossissage, un léger flottement de l'axe de rotation de la pièce en cours d'usinage. Dans une réalisation intéressante présentant cette caractéristique, on prévoit deux appuis ouert dont chacun est constitué par une pièce comportant deux surfaces disposées en équerre l'une par rapport à l1 autre, sur lesquelles l'axe de la pièce en cours d'usinage est susceptible de s'appuyer suivant deux de ses génératrices, sur des lignes situées a moins de 180 l'une de l'autre par rapport au dit axe de la pièce1 des moyens étant prévus pour empêcher cet axe d'échapper d ces appuis au cours des flottements subits par la dite pièce. On assure ainsi a la fois une meilleure attaque, par la meule, de la pièce en cours d'usinage, et une diminution du frottement de l'axe sur ses appuis. Selon une autre caractéristique intéressante de l'invention, la commande en rotation de la pièce en cours d'usinage est obtenue par une commande souple, ce qui autorise sans inconvénient, pendant 11 usinage, un fléchissement de l'axe portant la dite pièce. Selon une autre caractéristique intéressante dans le cas d'usinage* y compris le surfaçage, des rouleaux d'entrainement des machines utilisées en bureautique, on prévoit un appui réglable pouvant exercer sur le rouleau en cours d'usinage, une poussée éla:ftique contrôlée s'exerçant à l'encontre de la pression exercée par la meule. Ainsi peut-on diminuer, annuler, voire inverer, le fléchissement du dit rouleau en cours d'usinage Un autre moyen de diminuer la pression exercée par la meule sur la pièce en usinage consiste, selon l'invention, à utiliser une meule présentant, sur l'ensemble de sa périphérie, des évidements disposés de manlFre à rFaliser avec les portions de surface active, une alternance telle que le rapport surface active/évidements soit constant sur tout plan perpendiculaire à une génératrice de la meule et passant par un point quelconque de cette génératrice. Outre que l'on obtient ainsi une pression moindre sur la pièce en usinage, on assure également, grâce aux évidements, le non-encraseage de la meule et ce, avec un accroissement de l'effet d'abrasion trace aux bords atal des évidements qui constituent autant de bords d'attaque. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les bords d'attaque des évidements existant å la surface de la meule forment, avec une génératrice de la dite meule, un angle différent de éro, l'avantage d'une telle disposition étant une moindre usure de la meule en mème temps qu'une attaque moins brutale de la pièce à matière ê enlever. Dans une réalisation intéressante de l'invention, les évidements de la meule sont constitués par des rainures hélicoïdales s'étendant sur toute la' longueur de la meule, ce qui permet une réalisation techniquement plus facile et augmente l'effet de décrassage des évidements sur la meule. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention en liaison avec les dessins annexés, cet exemple étant do h titre purement indicatif et nullement limitatif. La figure 1 est une vue de face d'un dispositif d'usinage selon l'invention. La figure 2 est une vue en plan de la figure t. La figure 3 est une coupe suivant III-III de la figure 1. La figure 4 montre, à plus grande icelle, un détail de la figure 3. Sur les figures 1 à 3, l'appareil comprend un bati 1 portant une meule 2 qui tourne autour d'un axe 3 solidaire de l'arbre de sortie d'un moteur 4 à deux positions, l'une assurant seulement l'entrainement en rotation de l'axe et de la meule, et l'autre leur impulsant simultanément un mouvement axial de va-et-vient (flèche 38). La meule 2 a un diamètre de 15 centimètres et présente, sur l'ensemble de sa périphérie, des ividements constitués par des rainures hélicoïdales croisées d'une profondeur de 10 millimètres et disposées de tel sorte que le rapport surface active/évidements soit constant sur tout plan perpendiculaire à une génératrice de la meule passant par un point quelconque de cette génératrice.Ce rapport est, en l'occurrence, de 1, mais psut varier en me situant cependant de préférence entre 0,8 et 1,2, On n'a pas dessiné de dispositif d'aspiration des copeaux et des poussières parce qu'il ne fait pas partie de l'inention. Xais il est vident que la meule 2 doit se situer a à l'intérieur d'un tel système. Un ensemble mobile 6, constitué de deux plateaux 7 et 8, est susceptible de coulisser sur le socle du bàti I grâce à deux rails 5 à rouleaux croises coopérant avec deux rainures prévues sur le plateau 7 Le plateau 7 po une croose de manoeuvre 31 solidaire de la partie mobile d'un dispositif oléo-pneumatique 32 commandé, à travers une minuterie 39, par un détecteur d'approche 33. te plateau 8 monté rotatif sur le plateau 7 gracie a un pivot 9, possède un dispositif de blocage angulaire flan représenté parce que ne faisant pas partie de l'invention. Il porte, a Sa partie supérieure, deux rails 10 perpendiculaires aux rails 5, et deux apports 11 et, sur le côté, une platine 29 sur laquelle est disposé un moteur électrique 28. tes rails 10 permettent à un équipage mobile 13 tvoir figure 4) essentiellement constitué de deux coulisseaux 14 et 15, de se déplacer parallèlement 8 l'axe S de la meule. Le coulisseau 14 comprend une semelle 16 et un talon 1?, la semelle 16 portant i sa surface supérieure, un rail de guidage 18, et a sa surface inférieure, deux rainures 12 correspondant aux deux rails 10 du plateau 8, Le coulisseau 15 porte, de première part, une rainure correspondant au rail de guidage 18 du coulisseau 14, de deuxième part, une tige filetée 19 qui traverse librement le talon 17 du dit coulisseau 14 et est munie de deux écrous 20 à son extrémité, et de troisième part, un axe 21 sur lequel tournent librement deux leviers doubles 22 dont chacun porte deux roues libres 23. Un ressort 24 est enfilé sur la tige filetée 19 et s1 appuie, d'un côté, sur le talon 17, et de l'autre côté, sur l'arrière du coulisseau 15. Les supports il sont disposes, de façon réglable, sur un rail 36 parallèle aux ra 10 sur lesquels se déplace l'équipage mobile 13. Leur tête est constituée par une entaille asymétrique constituant un appui ouvert pour recevoir l'axe 26 et qui est formée par deux surfaces disposées en équerre l'une par rapport a l'autre, à savoir la surface supérieure horizontale du support et le côté d'une projection verticale 39. Au-dessus de chaque support, est prévue une butée mobile 35 dont le rôle sera expliqué ci-après. Un rouleau 25 est représenté en cours d'usinage. Il est monte sur un axe 26 posé sur la tête des supports 11, les butées mobiles 35 étant disposées, par des moyens non représentés parce que ne faisant pas partie de l'invention, a une certaine distance de l'axe 26, et ayant pour effet de l'empêcher d'échapper aux supports il tout en lui permettant un l6ger flottement. autre part, l'ase 26 .est solidaire par un dispositif d'emmanchement 34, d'une commande flexible 27 constituée par un ressort solidaire lui-même de l'arbre de sortie du moteur 28 porté par la platine 29 du plateau 8. Dans ces conditions, le fonctionnement s'établit comme expliqué ci- après, L'ensemble mobile 6 étant reculé dans le sens de la flèche 37 (figure 5), on procède aux opérations suivantes - on règle la position des supporte 11 sur le rail 35 et celle de l'équipage mobile 13 sur les rails 10 en fonction de la répartition des masses sur l'axe 26 - on règle la position de l'ensemble mobile 6 et le dêteoteur d'approche 33 en fonction des cotes désirées - on règle la dureté du ressort 24 en fonction de la forme de rouleau désirée - on règle la minuterie 39 en fonction du temps pendant lequel le dispositif oléo-pneumatique va être immoblisé pour assurer le surfaçage - on fixe une extrémité de l'axe 26 dans le dispositif d'mmancbement 34 - on place le dit axe sur les supports 11 - on met en position ReS butées 35 - on lance le moteur 4 dans la position qui assure à la foie la rotation de la meule 2 et son mouvement axial de va-et-vient, et le moteur 28 qui commande la rotation du rouleau 25 en sens inverse de la meule 2 - on déclenche le dispositif oléo-pneumatique 32. Celui-ci fait avancer l'ensemble 6 vers la meule 2, jusqu'é ce que le rouleau 25 arrive au contact de celle-ci. L'Usinage commence, chaque grain de la meule agissant, du fait du mouvement de va-et vient dont elle est anime,sur une zone du rouleau 25 et non pas seulement sur une ligne, ce qui améliore la régularité de l'usinage. Par ailleurs, la présence des évidements sur la me favorise l'aspiration des copeaux et poussires, assurant ainsi un décrassage permanent de la meule. Celle-ci exerce, sur le rouleau en cours d'usinage, une pression fonction de la poussée provoquée par le dispositif oléo-pneumatique, et cette pression tend a provoquer un fléchissement de l'axe 26 dont le résultat ne pourrait qu'aboutir a ut profil bombé sur le rouleau 25 en fin d'üssnage. C'est là qu'intervient l'action de l'équipage mobile 13 qui exerce, en fonction de sa position par rapport aux appuis sur les supports 11, de la position du coulisseau 15 par rapport à l'axe de rotation du rouleau 26, et de la dureté du ressort 24, une contre-pression dont le effets seront variables en fonction de sa valeur, Elle peut annuler totalement le fléchissement de l'axe 85 et permettre ainsi d'obtenir un rouleau parfaitement cylindrique. Blle peut ne l'annuler que partiellement et ainsi diminuer seulement le bombé qui aurait été obtenu sur le rouleau 25 aveo la pression de la meule. Elle peut, enfin, Si elle est plus importante que la pression de la meule, permettre la réalisation d'un rouleau en forme de diabolo o'est-à-dire avec un diamètre plus petit en son milieu qu'à tes extrémités. Lorsque le détecteur d'approche 33 constate que l'axe de rotation du rouleau 25 est, au droit de ses appuis, à une distance de l'axe de rotation de la meule 2, égale a la somme du rayon théorique de la pièce souhaitée et du rayon de la dite meule, le dispositif oléo-pneumatique arrête l'ensemble 6, immobilisant donc les appuis du rouleau 25. A ce moment, la minuterie 30 se te déclenche et l'usinage se continue dans cette position puisque le rouleau continue de tourner, ainsi que la meule 2. Si l'on veut donner une forme non cylindrique au rouleau 26, on arrête cependant la commande du mouvement de va-et-vient de la meule 2. is au fur et à mesure que l'usinage du rouleau 25 se continue, son diamètre diminue et la pression de la meule sur lui diminue donc également jusqu'à disparaître complitementz Lorsque toute pression radiale a disparu sur le rouleau en cours d'usinage, la surfaçage se réalise aux cotes et au grain désirés, quelles qu'en soient les caractéristiques élastiques. Pour une meule de 15 centimètres de diamètre tournant a 9 000 tour/minute et una pié en cours d'usinage de 4 centimètres de diantre et tournant a 30 tours/minute, on coopte que, pour une durete Shore de 50, le temps pendant lequel on laissera tourner la pince après avoir atteint la position définie se situera, de préférence, entre 10 et 30 secondes selon la finesse de grain désirée. Lorsque le temps prévu est passé, la minuterie 39 fait reculer l'ensemble mobil Un nouveau cycle peut commencer. i l'on a un rouleau tronconique à usiner, il suffit de régler d'abord la position angulaire du plateau 8 par rapport à la meule en fonction de l'angle désiré, et les opérations suivantes sont les mêmes que pour un rouleau cylindrique. Il est entendu que l'on peut, sans sortir de l'invention, modifier des détails de construction et/ou de fonctionnement e ue d'obtenir les mêmes résultats. Ainsi, les évidements de la meule 2 pourraient autre réalisés autrement que par des rainures hêlicoidales croisées. Ile pourraient, par exemple, tre a l'inverse de la réalisation illustrée par les figures, les rainures devenant la surface active de la meule et les losanges devenant des évidements qui seraient alors discontinus La commande flexible 27 pourrait evidemment être reaplacia par un cible flexible ou même un dispositif a un ou plusieurs cardans. Dans le cas de piéces a usiner de plus de 40 centimètres de longueur, on pourrait prévoir soit un âquipage mobile avec plus de deux groupes de roues libres d'appui, soit plusieurs équipages pour mieux répartir la contre-pression sur le rouleau en cours d'usinage. Non seulement, il n'est pas exclu que l'on puisse, dans certains cas, remplacer le mouvement de va-et vient de la meule par un mouvement de vaet-vient identique de la pièce en cours d'usinage, mais il est également possible de réaliser l'invention sans mouvement relatif autre que leur rotation. REVENDICATIONS 1.Dispositif à meule pour l'usinage et le surfaçage d'une piNce en matériau élastique ou semi-élastique caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (31, 39) susceptibles d'assurer pendant un certain temps, en fin d'opération usinage, l'immobilisation da la dite prgce de telle manière que son axe de rotation soit, au droit de ses points d'appui, à une distance gale, par rapport a l'axe de rotation de la meule i la somme du rayon théorique de la pièce souhaitée et du rayon de la dite meule. 2.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est pourvu de moyens permettant, pandant la période de dégrossissage, un léger flottement de l'axe de rotation de la pièce en cours d'usinage. 3.Dlspositlf selon la revendication 2 caractérisé en se qu'il comporte une commande souple 4.Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (13) susceptibles d'exercer sur la pièce en cours d'usinage (25) une poussée élastique contrôlée s'exerçant a l'encontre de la pression exercée par l'appui de la pièce sur la mure (2). 5. Dispositif melon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (4) susceptibles de créer un mouvement de va-et-vient para le à l'axe (3) de la meule , entre celle-ci et la pièce (25) en cours d'usinage. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une meule (2) présentant, eur l'ensemble de sa périphérie, des évidements disposés de plaaiére a réaliser avec les portions de surface active, une alternance telle que le rapport surface active/évidements soit constant sur tout plan perpendiculaire i une génératrice de la meule et passant par un point quelconque de cette génératrice. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le rapport surface active /èvidements se situe entre 0,8 et 1,2. 8. Dispositif selon la revendication 7. caractérisé en ce que les bords d'attaque des évidements existant a la surface de la meule forment, avec un génératrice de la dite meule, un angle différent de 0'. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que les évidements de la meule sont constitués par des rainures hélicoldales. 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9 caractérisé en ce que la meule est animée d'un mouvement axial de va-et-vient. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif oléo-pneumatique (32) assurant, grâce à une minuterie (39) et pour la dernière opération d'usinage, l'immobilisation de la pince (25) en tours d'usinage, dans une position telle que son axe de rotation soit, au droit de ses points d'appui(11), à une distance égale, par rapport a l'axe de rotation de la meule (2), a la somma du rayon théorique de la pièce souhaitée et du rayon de la dite meule. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes peur l'usinage, y compris le surfaçage, de pièces (25) comportant un axe (26) caractérisé en ce qu'il comporte deux supports ouverts (11) constitués par deux surf aces en équerre et recevant chacun une extrémité du dit axe de la pièce en cours d'usinage et que deux butées (35) sont prévues mu droit de ces supports pour empêcher le dit axe (26) de leur échapper au cours du flottement subi par la pièce (25) pendant son usinage. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un équipage mobile ( comportant un groupe de roues libres (23) susceptibles d'être appuyées élastiquement sur la pièce en cours d'usinage-surfaçage à l'encontre de la pression qu'elle reçoit de la meule.