Brevet FR2731642A1 — publié le 19960920

-D E S C R I P T I 0 N DESCRIPTION La présente invention se rapporte à un dispositif et à un procédé de superfinissage de pièces à usiner. Dans les dispositifs et procédés de ce genre, faisant partie de l'art antérieur, il est courant que la pièce, dont la surface doit être usinée, soit maintenue stationnaire et en- traînée en rotation. L'usinage est assuré à l'aide d'un outil qui est mis en mouvement et pressé ou, respectivement, présenté d'une manière bien définie, pour l'essentiel perpendiculaire- ment à la surface de la pièce devant être usinée. Dans ce cas, l'outil proprement dit est entraîné en plus du mouvement d'avance, en étant par exemple animé d'une vibration, voire d'une rotation. A la place de la désignation "superfinissage", l'on uti- lise également d'autres désignations telles que "microfinissa- ge" ou "rodage fin". Dans le développement ci-après, le terme "superfinissage" décrira ce mode d'usinage. Dans un dispositif connu de superfinissage, une pièce devant être usinée est entraînée en rotation et sa surface à usiner est ouvragée par un outil de superfinissage, semblable- ment mené en rotation (US-A-5 245 793). Pour accroître la pres- sion de contact ou en vue du post-réglage, l'outil de superfi- nissage peut être réajusté dans la direction de son axe de rota- tion. Il peut, additionnellement, être animé d'un coulissement dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation, de ma- nière à couvrir toute la surface à usiner. Dans des dispositifs connus, la broche porte-outils est habituellement logée dans un carter mobile, relié à un chariot d'avance. Ce chariot d'avance présente additionnellement un chariot de réglage transversal. Dans ce cas, en règle générale, la broche porte-outils entraînée en rotation est disposée de façon à pouvoir être déplacée dans trois directions. Pour autoriser une hauteur de réalisation la plus faible possible de la broche porte-outils mobile, ces chariots et mé- canismes d'avance sont d'un petit dimensionnement à cause de l'espace disponible restreint. Les éléments d'avance englobent des vérins hydrauliques, des broches filetées à billes asso- ciées à un écrou et à un entraînement, etc. Une grande applica- tion de forces s'instaure lors de l'avance. La taille modeste, en particulier du palier, est également conditionnée par le fait que la broche porte-outils accuse une grande vitesse angu- laire notablement supérieure à la vitesse angulaire de la bro- che porte-pièces. Il en résulte une rigidité qui n'est plus suffisante dans le sens axial, c'est-à-dire dans la direction d'action de l'outil de superfinissage. C'est la raison pour laquelle on ne peut travailler qu'avec des forces de coupe réduites. Si l'on utilise simultanément plusieurs outils agencés en juxtaposition, chaque broche porte-outils réclame l'agence- ment structurel précité. L'invention a pour objet de fournir un dispositif et un procédé de superfinissage de pièces qui, moyennant une organi- sation structurelle simple, autorisent une plus grande rigi- dité et, de ce fait, une plus grande précision dimensionnelle et/ou qui admettent des forces de coupe accrues. Pour atteindre cet objet, l'invention propose un dispo- sitif caractérisé par le fait qu'il comprend un logement ou sup- port de pièces, dans lequel une pièce à usiner peut être ferme- ment retenue: un support d'outillage dans lequel un outil de superfinissage peut être bloqué, et qui est monté sans facul- té de coulissement dans la direction d'action de l'outil; un entraînement pour l'outil; et un mécanisme d'avance qui est réalisé de façon telle qu'il puisse déplacer la pièce en un mou- vement d'avance dans la direction d'action de l'outil, vers ce dernier, au moins jusqu'à une venue en contact avec ce dernier, et qui présente un entraînement. En outre, l'invention propose un procédé caractérisé par le fait qu'un outil de superfinissage est entraîné, mais est maintenu stationnaire; et que la pièce à usiner est en- traînée en rotation et est déplacée en direction de l'outil, puis présentée. Ainsi, l'avance n'a désormais plus lieu par déplacement de l'outil dans la direction d'action (l'expression "direction d'action" devant être comprise comme la direction de la pres- sion de contact), mais par un déplacement ou une avance de la pièce à usiner. Une plus grande place est disponible lors de la retenue de la pièce dans le porte-pièces, de sorte que le méca- nisme de déplacement de ladite pièce peut être d'une structure plus grande et plus puissante. Cela autorise de plus grandes ri- gidités, tandis que le support d'outillage, devant continuer de présenter une faible hauteur de réalisation, devient lui aussi plus rigide du fait de l'absence d'une faculté de mouvement dans la direction de la pression de contact. Ainsi, le dispositif peut être globalement d'une struc- ture plus rigide et également plus simple, car un grand nombre d'éléments ne doit plus être nécessairement implanté dans un espace extrêmement réduit. Dans un perfectionnement de l'in- vention, il peut être prévu que le support de pièces présente un porte-pièces qui est agencé à rotation et dans lequel la pièce peut être bloquée; et un entraînement en rotation, affecté audit porte-pièces. Ces caractéristiques servent à imprimer un mouvement rotatoire à la pièce proprement dite pour le cas o, lors du superfinissage, tant l'outil que ladite pièce doivent être entraînés en rotation. La vitesse angulaire plus faible de la pièce autorise un grand dimensionnement du palier associé. Dans un perfectionnement supplémentaire selon l'inven- tion, il peut être prévu que le support de pièces soit réalisé de telle sorte que la pièce puisse être déplacée dans une direction perpendiculaire à la direction d'avance. Cela permettrait de ne pas devoir imprimer un mouvement à l'ensemble de la broche porte-pièces, d'o la possibilité d'obtenir, là encore, un nou- vel accroissement de la rigidité. Un entraînement peut être prévu pour imprimer un mouve- ment à la pièce dans la direction transversale à la direction d'avance, de sorte que le coulissement peut avoir lieu automa- tiquement lors de l'usinage. L'on peut employer, en tant qu'outils de superfinissa- ge, non seulement des outils entraînés en rotation, mais égale- ment des outils entraînés en vibration. Toutefois, il est particulièrement propice d'appliquer l'invention en présence d'outils de superfinissage qui sont entraînés en rotation, et dont la direction d'action coïncide avec leur axe de rota- tion. Bien entendu, il est également possible que le support d'outillage soit réalisé de telle sorte qu'il puisse coulisser dans une direction perpendiculaire à la direction d'avance. Dans un perfectionnement d'après l'invention, il peut être prévu que le support de pièces présente un cadre pouvant être assujetti à un bâti et par rapport auquel est guidé, à cou- lissement, un carter mobile renfermant le porte-pièces. Le ca- dre peut, en particulier, être réalisé de manière qu'il entoure le carter coulissant, en décrivant un U, si bien qu'un système de guidage très stable peut être installé à cet endroit. Ce système de guidage peut notamment comporter des sys- tèmes prismatiques de guidage qui sont prévus, sans aucun jeu, entre le cadre et le carter. Il s'est révélé particulièrement favorable que le méca- nisme d'avance présente une broche filetée à billes, venant en prise dans le carter du support de pièces. L'on peut, de la sorte, obtenir un mouvement d'avance précis et pouvant résister à de fortes contraintes. Le porte-pièces peut, en particulier, être réalisé sous la forme d'une broche porte-pièces. L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation latérale schématique d'un dispositif conforme à l'invention, avec une pièce à usiner et un outil de superfinissage pouvant être entraîné en rotation, dans une première position du mécanisme d'avance; la figure 2 est une illustration correspondant à la fi- gure 1, en position avancée de la pièce à usiner; la figure 3 est une vue schématique en plan de l'agence- ment des figures 1 et 2, dans une position centrale; et la figure 4 est une vue en bout du support de pièces à usiner, sensiblement selon la ligne IV-IV de la figure 1. Le dispositif illustré sur les figures est monté sur un bâti de machine 1. Un logement 2 de pièces, dans lequel une pièce 3 à usiner est fermement retenue, est boulonné rigidement sur le bâti. A l'aide d'un mécanisme d'avance 5 pouvant être entraîné par un entraînement 4, cette pièce 3 à usiner peut être déplacée vers la droite en considérant la figure 1, puis être de nouveau animée d'un mouvement rétrograde vers la gauche. Un support d'outillage 7, dans lequel un outil de super- finissage 8 est bloqué, est disposé dans la partie de droite de la figure 1, c'est-à-dire en vis-à-vis du logement 2 de pièces, sur un décrochement 6 du bâti 1 qui revêt la forme d'un gradin. L'outil 8 présente sensiblement la forme d'une marmite dont le côté ouvert est tourné vers la pièce 3. Une face extrême 9 de cet outil 8, qui est une surface en forme d'anneau circulaire, représente la surface d'usinage proprement dite de l'outil de superfinissage. Dans le support d'outillage 7, l'outil 8 est bloqué dans une broche 10 porte-outils entraînée par un entraî- nement 11 de l'outillage. Cet entraînement 11 comprend, par exemple, un moteur électrique qui, par l'intermédiaire d'une transmission 12, mène la broche 10 et par conséquent aussi l'ou- til 8. La broche 10 est de réalisation surbaissée dans son sup- port, de telle sorte qu'elle se trouve à une distance la plus faible possible du décrochement 6 du bâti 1. Le logement 2 de pièces comprend un cadre 13 pourvu de brides latérales 14. En vue de la fixation du logement 2 de piè- ces, les brides 14 sont vissées au bâti 1 à l'aide de bou- lons 15. Le logement 2 de pièces comprend un carter 16 dans lequel est monté, à rotation, un porte-pièces 17 réalisé sous la forme d'une broche portepièces. La pièce 3 à usiner est bloquée dans le porte-pièces 17, à l'extrémité libre de ce dernier. Un boî- tier de transmission 18 est implanté sur le carter 16, un en- traînement 19, de préférence un moteur électrique, étant bridé sur l'extrémité supérieure dudit boîtier 18 qui est tournée à l'oppose du bâti de la machine. L'entraînement 19 forme un en- traînement en rotation pour le porte-pièces 17 réalisé sous la forme d'une broche. L'entraînement 4 du mécanisme d'avance 5 comprend un mo- teur 20, par exemple un moteur électrique. Celui-ci est instal- lé sur un palier 21 relié au bâti 1, et sert à entraîner une bro- che 22 s'engageant dans le carter 16 du logement 2 de pièces. Un actionnement du moteur 20 se traduit par une rotation de la bro- che 22, et donc par un coulissement du carter 16 du logement 2 par rapport au cadre fixe 13. Le résultat d'un tel coulissement est représenté sur la figure 2, sur laquelle le logement 2 est déplacé en direction de la pièce 3 jusqu'à une courte distance précédant la venue en prise mutuelle de l'outil et de ladite pièce. La figure 3 est une vue en plan, fortement simplifiée, de l'agencement des figures 1 et 2, visant à mettre en évidence que l'entraînement 11 de l'outil peut également occuper une posi- tion latérale par rapport au carter affecté à la broche 10 porte-outils. La figure 3 révèle, par évocation d'un soufflet 23, que le carter affecté à la broche 10 peut être animé d'un coulissement de haut en bas en considérant la figure 3, et in- versement, c'est-à-dire dans une direction s'étendant perpen- diculairement à l'axe de rotation de l'outil de superfinissage 8, et parallèlement à la face supérieure du décrochement 6 du bâti 1. La figure 4 est une vue en bout du support de pièces à usiner. Le carter 16 du logement de pièces est guidé à coulisse- ment dans un cadre 13 sensiblement configuré en U (voir égale- ment la figure 1), entre deux branches 24 auxquelles donne nais- sance la configuration en U. Le guidage est assuré par deux paires de barrettes prismatiques de guidage 25a, 25b et 26a, 26b qui forment, pour le carter 16, un système de guidage puissant et pouvant supporter de fortes contraintes. La venue en prise de la broche filetée 22 à billes est évoquée dans la région infé- rieure du carter 16. Le moteur d'entraînement 19 est bridé sur le boîtier de transmission 18. Le dispositif illustré et décrit permet d'exécuter le procédé exposé ci-après. Dans une position représentée sur la figure 1, c'est-à-dire lorsque le logement de pièces a été dé- placé loin à l'écart de l'outil, la pièce à usiner peut être in- sérée dans le porte-pièces 17, puis être bloquée. Dans l'en- chaînement, la pièce 3 à usiner et l'outil 8 sont mis en rotation à l'aide des moteurs respectifs d'entraînement 19 et 11, puis ladite pièce est déplacée vers l'avant, par actionnement du mé- canisme d'avance 5, jusqu'à une venue en prise mutuelle. Le mou- vement d'avance, pouvant avoir lieu de manière régulée ou com- mandée, est poursuivi jusqu'à ce que l'usinage de la face ex- trême de la pièce 3 soit achevé. Au cours de cet usinage, l'outil de superfinissage 8 peut éventuellement accomplir un mouvement dans le plan du dessin sur la figure 3, dans la direction men- tionnée. Après achèvement de l'usinage, la pièce usinée 3 est ré- tractée avec le logement de pièces et l'entraînement en rota- tion est mis à l'arrêt. Dans la position illustrée sur la figure 1, ladite pièce peut ensuite être de nouveau prélevée du porte- pièces 17. Le dispositif conforme à l'invention est d'un agence- ment structurel très robuste étant donné qu'on dispose, pour les systèmes de guidage du mécanisme d'avance du logement de pièces, de davantage de place que pour la broche porte-pièces proprement dite. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre. -R E V E N D I C A T I 0 N S- 1. Dispositif de superfinissage de pièces à usiner, ca- ractérisé par le fait qu'il comprend 1.1 un logement ou support (2) de pièces, dans lequel 1.1.1 une pièce (3) à usiner peut être fermement retenue; 1.2 un support d'outillage (7) 1.2.1 dans lequel un outil de superfinissage (8) peut être blo- qué, et 1.2.2 qui est monté sans faculté de coulissement dans la direc- tion d'action de l'outil (8); 1.3 un entraînement (11) pour l'outil (8); et 1.4 un mécanisme d'avance (5) qui 1.4.1 est réalisé de façon telle qu'il puisse déplacer la pièce (3) en un mouvement d'avance dans la direction d'action de l'outil (8), vers ce dernier, au moins jusqu'à une venue en contact avec ce dernier, et qui 1.4.2 présente un entraînement (20). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support (2) de pièces présente un porte-pièces (17) qui 2.1 est agencé à rotation et 2.2 dans lequel la pièce (3) peut être bloquée; et 2.3 un entraînement (19) en rotation, affecté audit porte- pièces (17). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le support (2) de pièces est réalisé de telle sorte que la pièce (3) puisse être déplacée dans une direction perpendiculaire à la direction d'avance. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il présente un entraînement pour imprimer un mouve- ment à la pièce (3) dans la seconde direction. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'outil de superfinis- sage (8) est un outil entrainé en rotation, dont la direction d'action coïncide avec son axe de rotation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support d'outillage (7) est réalisé de telle sorte qu'il puisse coulisser dans une direction perpendiculaire à la direction d'avance. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support (2) de piè- ces présente un cadre (13) pouvant être assujetti à un bâti (1) et par rapport auquel est guidé, à coulissement, un carter mo- bile (16) renfermant le porte-pièces (17). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que des systèmes de guidage, notamment des systèmes prismatiques de guidage (25a, 25b, 26a, 26b), sont interposés entre le cadre (13) et le carter (16). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que le mécanisme d'avance (5) présente une broche filetée (22) à billes, venant en prise dans le carter (16) du support (2) de pièces. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 9, caractérisé par le fait que le porte-pièces (17) est réalisé sous la forme d'une broche porte-pièces. 11. Procédé de superfinissage de pièces (3) à usiner, caractérisé par le fait 11.1 qu'un outil de superfinissage (8) est entraîné, mais est maintenu stationnaire; et 11.2 que la pièce (3) à usiner est entraînée en rotation et 11.3 est déplacée en direction de l'outil (8), puis présen- tée. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'outil de superfinissage (8) est entraîné en rota- tion. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications à 12, caractérisé par le fait que la pièce (3) est déplacée, au cours de l'usinage, transversalement par rapport à la direc- tion d'action de l'outil (8).