Brevet FR2808463A1 — publié le 20011109

Machine d'usinage par bande abrasive de portées cylindriques sur des plèces La présente invention se rapporte à une machine d'usinage par bande abrasive de portées cylindriques sur des pièces, notamment de tourillons et de manetons sur des vilebrequins, comprenant pour l'usinage d'une portée un support sur lequel trois éléments de serrage de bande abrasive sont montés en triangle en étant mobiles suivant des directions qui se croisent sur l'axe de la portée à usiner. Des machines de superfinition de ce type sont connues, par exemple, par les documents FR-A-2 634 877, FR-A-2 702 693 et FR- A-2 719 516. Suivant ces documents, les éléments de serrage de la bande abrasive portent des patins d'application de bande abrasive en forme de mâchoires, qui peuvent être de grande dureté et s'étendre sur un angle circonférentiel plus ou moins important, ce qui permet en particulier de corriger d'éventuels défauts de forme provenant des opérations d'usinage précédentes. Par contre, ces éléments de serrage avec leurs patins d'application spécifiques sont conçus pour un diamètre bien déterminé, ce qui fait qu'une machine équipée de ces éléments der serrage ne peut être utilisée que pour l'usinage de pièces bien définies, par exemple des vilebrequins d'un modèle de moteurs. Or, pour des raisons de flexibilité, il serait désirable de pouvoir usiner sur une même machine, par exemple des vilebrequins destinés à plusieurs modèles d'un même type de moteurs, voire même des vilebrequins de différents types de moteurs, dont les tourillons et/ou les manetons peuvent en particulier présenter des diamètres différents. Le problème évoqué ci-dessus pour le diamètre des portées à usiner peut se poser également pour la largeur des portées. De plus, les machines connues ne donnent pas entière satisfaction pour l'usinage des portées de vilebrequins en fonte, les patins d'application utilisés sur ces machines n'étant pas en mesure de dégager les nodules de graphite des portées, compte tenu de leurs duretés et de leurs angles circonférentiels de contact avec les portées. La présente invention vise une machine d'usinage par bande abrasive qui se distingue par une grande flexibilité en ce qui concerne le diamètre des portées susceptibles d'être usinées par les mêmes éléments de serrage de bande abrasive. L'invention vise par ailleurs une machine d'usinage par bande abrasive qui se distingue par une grande flexibilité en ce qui concerne la largeur des portées susceptibles d'être usinées par les mêmes éléments de serrage de bande abrasive et les mêmes bandes abrasives. L'invention vise également une machine d'usinage par bande abrasive qui se distingue par une meilleure efficacité pour l'usinage des portées de vilebrequins en fonte. La machine objet de l'invention pour l'usinage par bande abrasive de portées cylindriques sur des pièces, notamment de tourillons et/ou de manetons sur des vilebrequins, comprend pour l'usinage d'une portée un support sur lequel trois éléments de serrage de bande abrasive sont montés en triangle en étant mobiles suivant des directions qui convergent vers l'axe de la portées à usiner. Chaque élément de serrage porte au moins un patin d'application conformé de manière à appliquer la bande abrasive contre la portée suivant une surface essentiellement limitée à une génératrice parallèle à l'axe de la portée. Le patin peut avantageusement présenter une surface d'application bombée en cylindre, de préférence avec un rayon de courbure inférieur au rayon de courbure de la portée et plus particulièrement inférieur à la moitié du rayon de courbure de la portée. Chaque élément de serrage de bande abrasive peut avantageusement porter deux patins d'application espacés dans le sens circonférentiel, de préférence d'une distance telle que cette dernière corresponde sensiblement à la distance séparant les patins successifs de deux éléments de serrage consécutifs, pour la moyenne des diamètres extrêmes des portées susceptibles d'être usinées sur une même machine. De préférence, chaque patin peut être constitué par un matériau tel qu'un élastomère d'une dureté Shore au plus égale à 100. Dans le cas o la portée a été réalisée en ébauche avec un bombé qui doit être conservé lors de la superfinition, il est possible de faire en sorte que chaque patin d'application de bande abrasive comprenne, suivant l'axe de la portée à usiner, deux parties d'extrémité de plus grande dureté situées de part et d'autre d'une partie intermédiaire de plus faible dureté. A titre d'exemple, les parties d'extrémité peuvent présenter une dureté Shore de l'ordre de 95 et la partie intermédiaire une dureté Shore de l'ordre de 65. Pour pouvoir usiner, avec la même machine, des portées de largeurs différentes, sans avoir à changer la bande abrasive, les éléments de serrage et les patins d'application montés sur ces éléments, il est avantageux de choisir la longueur des patins et la largeur de la bande abrasive inférieures à la largeur des portées les plus étroites et de faire exécuter au support sur lequel sont montés les éléments de serrage de bande abrasive, pendant l'usinage de la portée, un mouvement d'oscillation à faible vitesse et à grand ou moyen débattement, qui se manifeste sous la forme d'un mouvement de louvoiement de la bande abrasive par rapport à la portée de la pièce entraînée de façon usuelle en rotation. Ce mouvement de louvoiement engendré au niveau de la bande abrasive est indépendant du mouvement d'oscillation à grande vitesse et à faible débattement imprimé de façon usuelle à la pièce pendant l'usinage de superfinition. En se référant aux dessins annexés, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation illustratifs et non limitatif d'une machine d'usinage conforme à l'invention; sur les dessins: la figure 1 représente schématiquement les trois éléments de serrage de bande abrasive, à deux patins d'application chacun, en position d'usinage d'une portée de grand diamètre; la figure 2 représente les trois mêmes éléments en position d'usinage d'une portée de faible diamètre; la figure 3 représente un élément de serrage avec un patin à gradient axial de dureté pour l'usinage d'une portée bombée; et la figure 4 représente un élément de serrage avec un patin et une bande abrasive de largeur réduite et le mouvement de louvoiement de la bande par rapport à la portée. Selon la figure 1, trois éléments de serrage la, lb et lc montés de façon connue en soi en triangle sur un support non représenté, par exemple un bras d'une machine de superfinition des tourillons et/ou des manetons de vilebrequins, en étant mobiles suivant des directions (flèches 2a, 2b et 2c) convergeant sur l'axe 3 d'une portée cylindrique 4.1 à usiner. De telles machines pour la superfinition par une bande abrasive 5 sont bien connues en soi, par exemple par les documents antérieurs déjà mentionnés, en ce qui concerne la structure générale et le mode de fonctionnement, et il n'y a donc pas lieu de les décrire plus en détail dans le cadre de la présente demande. Chaque élément de serrage 1 porte, à sa surface 6 tournée vers la portée 4.1 à usiner, deux patins 7 parallèles à l'axe 3, constitués chacun par un rondin cylindrique d'axe parallèle à l'axe 3 de la portée, ayant un diamètre inférieur au diamètre de la portée 4.1. Les deux patins 7 de chaque élément 1 sont espacés l'un de l'autre dans le sens circonférentiel d'une distance (angulaire) e 1 légèrement supérieure à la distance (angulaire) fl séparant les deux patins consécutifs de deux éléments 1 successifs dont les patins 7 appliquent la bande abrasive 5 contre la portée 4.1. Il est à noter que chaque patin 7 est monté à force dans un logement 8 constitue par un trou ménagé dans l'élément 1 de manière qu'un segment de cylindre de par exemple 1200 du patin 7 dépasse de la surface 6 de l'élément 1. Chaque patin 7 est avantageusement constitué par un matériau ayant une dureté Shore de moins de 100, par exemple un élastomère tel que commercialisé sous la marque COURBHANE par la Société COURBIS SYNTHESE de F-26100 ROMANS SUR ISERE. Le diamètre des patins 7 est choisi, en fonction du diamètre des portées 4 à usiner, de manière que les patins se trouvent en contact avec la portée, par l'intermédiaire de la bande abrasive 5, suivant des surfaces de contact qui se limitent plus ou moins à des génératrices de la portée. Du fait de la dureté limitée du matériau des patins et de la forme des patins qui fait que le contact de la bande avec la portée, à l'endroit de chaque patin, s'effectue essentiellement suivant une génératrice de la portée, les patins permettent à la bande abrasive 5 de "pénétrer" dans le matériau de la portée et, dans le cas des portées de vilebrequins en fonte, de dégager les nodules de graphite de la surface des portées. Compte tenu de la présence, sur chaque élément de serrage 1, de deux patins 7 à surface d'application en cylindre de diamètre réduit par rapport au diamètre des portées à usiner, il est possible d'usiner avec les mêmes éléments de serrage 1 portant les mêmes patins 7 des portées 4 de diamètres différents, tel que cela apparaît à la comparaison de la figure 1 avec la figure 2 sur laquelle on reconnaît que le diamètre de la portée 4.2 à usiner est nettement plus faible que le diamètre de la portée 4.1 de la figure 1. Sur la figure 2, la distance (angulaire) e2 séparant deux patins 7 consécutifs de deux éléments 1 successifs est inférieure à la distance (angulaire) f2 séparant les deux patins 7 d'un même élément 1, en contact avec la portée 4.2. De préférence, la distance f sur chaque élément 1 peut être choisie de manière qu'elle corresponde sensiblement à la distance e pour la moyenne des diamètres extrêmes des portées 4 susceptibles d'être usinées sur une même machine avec les mêmes éléments de serrage 1 équipés des mêmes patins 7. Selon la figure 3, une portée 4 ébauchée avec un bombé (représenté de façon exagérée) doit conserver ce bombé lors de sa superfinition par la bande abrasive 5. Pour cela, les patins 7 des éléments de serrage 1 (dont un seul est représenté) se composent chacun de plusieurs parties de duretés différentes se succédant suivant l'axe 3 de la portée 4, à savoir dans cet exemple de deux parties d'extrémité 7a, 7b de plus forte dureté et d'une partie intermédiaire 7c de plus faible dureté. Ainsi, bien que les trois parties 7a, 7b et 7c présentent la même section, la partie intermédiaire 7c de dureté réduite applique la bande abrasive 5 contre la partie médiane de diamètre maximal de la portée 4 avec une pression sensiblement égale à la pression avec laquelle la bande abrasive 5 est appliquée contre les parties d'extrémité de diamètre réduit de la portée, de sorte que le bombé de la portée ne se trouve pas détérioré par la superfinition. Selon la figure 4, une portée 4 est usinée à l'aide d'une bande abrasive 4 et d'éléments de serrage 1 à patins 7 (dont un seul est représenté) ayant une largeur inférieure à la largeur de la portée 4. En vue de l'usinage uniforme de la portée 4, on imprime aux éléments de serrage 1, au niveau de leur support non représenté, suivant l'axe 3 de la portée 4, un mouvement d'oscillation à faible vitesse de manière que la bande 5 effectue, par rapport à la portée 4 entraînée en rotation autour de son axe 3, un mouvement de louvoiement symbolisé par une trace en tirets sur la figure 4, avec un débattement d'amplitude telle que la portée soit usinée sur toute sa largeur. Il y a lieu de remarquer que la machine conforme à l'invention, au lieu de comporter deux patins 7 en forme de rondins sur chacun des trois élément de serrage 1 participant à l'usinage d'une portée 4, pourrait également être équipée, par exemple, d'un seul patin 7 sur chaque élément de serrage 1, ce qui réduirait cependant à trois le nombre de génératrices de contact de la bande abrasive 5 avec la portée 4. Il serait également possible de prévoir trois patins 7 sur chaque élément de serrage 1, ce qui augmenterait le nombre de génératrices de contact de la bande 5 avec la portée 4, mais enlèverait à la machine sa flexibilité, c'est-à-dire sa possibilité d'adaptation à des portées de diamètres différents sans modification au niveau des éléments de serrage 1 et des patins 7. Par ailleurs, rien ne s'opposerait en principe au remplacement, sur les trois éléments de serrage 1, des patins 7 en forme de rondins, procurant des contacts "linéaires" suivant des génératrices, par des patins en forme de mâchoires, ayant une surface d'application conformée pour une portée de diamètre donné, mais cela serait également au détriment de la flexibilité de la machine. REVENDICATIONS 1. Machine pour l'usinage par bande abrasive de portées cylindriques sur des pièces, notamment de tourillons et/ou de manetons sur des vilebrequins, comprenant pour l'usinage d'une portée un support sur lequel trois éléments de serrage de bande abrasive sont montés en triangle en étant mobiles suivant des directions qui convergent vers l'axe de la portées à usiner, caractérisée par le fait que chaque élément de serrage (1) porte au moins un patin d'application (7) conformé de manière à appliquer la bande abrasive (5) contre la portée (4) suivant une surface essentiellement limitée à une génératrice parallèle à l'axe (3) de la portée. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le patin (7) présente une surface d'application bombée en cylindre. 3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que le rayon de courbure de la surface d'application est inférieur au rayon de courbure de la portée. 4. Machine suivant la revendication 3, caractérisée par le fait que le rayon de courbure de la surface d'application est inférieur à la moitié du rayon de courbure de la portée. 5. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que chaque élément de serrage de bande abrasive (1) porte deux patins d'application (7) espacés dans le sens circonférentiel. 6. Machine suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que la distance (f) séparant les deux patins (7) de chaque élément de serrage (1) correspond sensiblement à la distance (e) séparant les patins successifs de deux éléments de serrage consécutifs. 7. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que chaque patin (7) est constitué par un matériau tel qu'un élastomère ayant une dureté Shore inférieure ou égale à 100. 8. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que chaque patin (7) présente un gradient de dureté suivant l'axe (3) de la portée (4) à usiner. 9. Machine suivant la revendication 8, caractérisée par le fait que chaque patin (7) comprend, suivant l'axe (3) de la portée (4) à usiner, deux parties d'extrémité (7a, 7b) de plus grande dureté situées de part et d'autre d'une partie intermédiaire (7c) de plus faible dureté. 10. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la longueur des patins (7) et la largeur de la bande abrasive (5) sont inférieures à la largeur de la portée (4) à usiner et que les éléments de serrage (1) effectuent, pendant l'usinage, un mouvement d'oscillation à faible vitesse et à débattement tel que la bande abrasive (5) exécute un mouvement de louvoiement par rapport à la portée (4) entraînée en rotation autour de son axe (3), pour usiner la portée (4) sur toute sa largeur.