Brevet FR2887799A1 — publié le 20070105

La présente invention concerne un dispositif pour usiner la paroi intérieure d'un objet tubulaire, en particulier d'un moule de moulage par centrifugation pour fabriquer des tuyaux en fonte, au moyen d'une tête d'usinage disposée sur une barre, pouvant être introduite par translation par un mécanisme d'avance dans l'objet tubulaire, un appui pour l'objet tubulaire sur lequel ce dernier peut tourner et un moyen d'entraînement en rotation étant prévus. Un dispositif de ce type pour usiner un moule de moulage par centrifugation au moyen d'une tête de meule tournante, est connu. La tête de meule est plus petite que le diamètre intérieur du moule et presse avec son poids sur la surface à usiner. Par la rotation du moule, toute la circonférence intérieure de celle-ci est soumise à l'usinage. Par le mouvement d'avance de la barre, l'usinage progresse sur toute la longueur du moule. Lors de cet usinage, il n'est pas garanti d'enlèvement uniforme de matériau, en particulier parce que la tête de meule monte et glisse à nouveau vers le bas constamment du fait de sa rotation contre la paroi du tuyau. Il en résulte de légers creux qui compliquent le démoulage du tuyau moulé. L'invention s'est fixé pour but d'obtenir un enlèvement de matériau défini. Ce but est atteint selon l'invention dans un dispositif du type cité en introduction par le fait que la barre est maintenue fixe en rotation avec la tête d'usinage et que ledit moyen d'entraînement en rotation est prévu pour un usinage par enlèvement de matière en coopération avec la tête d'usinage fixe en rotation dont le diamètre efficace est plus grand que le diamètre intérieur de l'objet tubulaire. La barre avec la tête de coupe seulement avancée axialement et non de plus mise en rotation peut sans mesure supplémentaire absorber et / ou supporter de plus grands couples de rotation de façon que le diamètre efficace de la tête d'usinage puisse être adapté au diamètre intérieur de l'objet tubulaire, c'est-à- dire être plus grand que celui-ci de l'enlèvement de matière prévu. Dans cette opération, la tête d'usinage se centre en grande partie d'elle-même. En même temps, l'invention ouvre d'autres possibilités, qui seront évoquées ci-dessous. Le moyen d'entraînement en rotation prévu pour l'enlèvement de copeaux confère une vitesse périphérique correspondant à cet usage qui est bien plus grande que le réglage des conditions de rotation du moule selon l'état de la technique. L'appui présente de préférence, de façon connue en soi, au moins deux paires de rouleaux, entre et sur les rouleaux desquelles l'objet tubulaire peut prendre appui et le moyen d'entraînement en rotation présente au moins un rouleau à entraînement par friction pouvant s'appuyer contre l'objet tubulaire dans une zone périphérique supérieure de celui-ci. L'objet tubulaire peut ainsi être maintenu de façon sûre lors de sa rotation et il est possible de le faire tourner à des vitesses élevées. Selon un perfectionnement de l'invention, pour actionner le mécanisme d'avance à l'extrémité de l'objet tubulaire, une partie d'accouplement peut être montée, formant de préférence simultanément un moyen de maintien axial, à laquelle se raccorde une transmission transformant la rotation de la partie d'accouplement en une avance longitudinale. De cette façon, le mouvement d'avance axial est couplé à la vitesse de rotation de l'objet tubulaire, à laquelle il doit s'accorder; le moyen d'entraînement en rotation engendre en revanche toujours, compte tenu de l'usinage, une vitesse périphérique sensiblement constante qui conduit avec des diamètres différents des objets tubulaires à des vitesses de rotations différentes. Des configurations avantageuses de cette mesure sont exposées dans la 5 description d'un exemple de mode de réalisation. Un autre perfectionnement de l'invention consiste en ce que la tête d'usinage a un diamètre efficace variable et en ce qu'un calibre allongé commandant le diamètre efficace s'étend axialement à travers la tête d'usinage et peut couliser par rapport à celle-ci au moyen d'une autre barre qui s'étend dans la première barre creuse et est reliée à une commande de réglage. Cette configuration est en tout cas grandement facilitée par la disposition fixe en rotation de la tête d'usinage. En général, la tête d'usinage présentera des plaquettes de coupe extractibles par coulissement, bien qu'on puisse également concevoir des joues abrasives. De façon appropriée, des plaquettes de coupe sont placées dans des moyens de maintien guidés coulissants, disposées de façon syrnétrique les unes par rapport aux autres, les moyens de maintien s'appuyant sur le calibre en forme de barre de section transversale de barre variable sur sa longueur. Des modes de réalisation avantageux de cette configuration sont aussi 25 présentés dans la description de l'exemple de mode de réalisation. En particulier pour obtenir une surface intérieure légèrement conique de l'objet tubulaire il est prévu, selon un perfectionnement de l'invention que ledit ladite commande de réglage présente une crémaillère s'étendant le long du guide du chariot ainsi qu'une transmission avec un pignon d'attaque engrenant dans la crémaillère et un pignon mené qui engrène dans une crémaillère prolongeant ladite autre barre. La démultiplication de la transmission correspond aux rapports de longueurs entre l'objet tubulaire et le calibre. La tête de coupe devrait présenter des groupes disposés espacés les uns des 5 autres d'au moins trois rouleaux de guidage ou têtes sphériques pressés par une force élastique contre la surface intérieure de l'objet tubulaire. Avec ceux-ci, la tête de coupe a un centrage amélioré. Les têtes sphériques présentent l'avantage par rapport aux rouleaux de pouvoiir tourner dans toutes les directions, ce qui facilite avant tout le retrait de la tête d'usinage. Pour de plus grands diamètres de moule, des têtes sphériques sont préférées. Pour que les copeaux produits ne provoquent aucun dérangement dans ce guide ni ailleurs, on propose enfin que la tête de coupe présente sur sa face extérieure des buses d'air comprimé sensiblement parallèles à l'axe et devant sa face frontale un dispositif de collecte, de préférence magnétique, pour les copeaux. Cette mesure est également simplifiée au moins en grande partie par le fait que la tête de coupe ne tourne pas. Les dessins montrent un exemple de mise en oeuvre de l'invention. Fig. 1 représente une partie d'un dispositif pour usiner la paroi intérieure d'un moule de moulage par centrifugation en représentation isométrique, Fig. 2 représente la partie restante de la section du dispositif en représentation isométrique, Fig 3 représente un détail de la figure 2 dans une autre position en coupe 30 transversale, Fig. 4 représente l'extrémité de gauche sur la figure 1 du dispositif sous un autre angle de vue en représentation isométrique, Fig. 5 représente une section d'une partie du dispositif en coupe axiale, Fig. 6 représente une partie du dispositif (tête d'usinage) en représentation 5 isométrique, Fig. 7 représente une vue en coupe radiale de la tête d'usinage et Fig. 8 est une représentation isométrique éclatée de la tête d'usinage. 10 Dans un bâti de machine I, un cadre 3 est disposé entre quatre colonnes de guidage 2, dans lequel deux paires de rouleaux 4 sont montés en pouvant tourner librement. Les paires de rouleaux forment deux appuis pour un moule de moulage par centrifugation 5. Un autre moule 6 est représenté en trait interrompu. Les moules 5 et 6 représentent le moule le plus grand et le moule le plus petit qui peuvent être usinés dans le dispositif. Le cadre 3 est soutenu par quatre éléments de levage à broche 7, au moyen desquels il peut être élevé et abaissé. Les quatre éléments de levage à broche 7 sont déplacés de façon synchrone par des arbres sortant du même moteur 8 ramifiés vers les deux côtés dans des transmissions angulaires 9. Le cadre 3 est solidarisé aux colonnes de guidage 2 dans la direction longitudinale ainsi que dans la direction transversale dans un guide par coulissernent 11 respectif (Fig. 4). Comme moyen d'entraînement en rotation 12 pour le moule 5 un moteur d'entraînement 14 pourvu de deux rouleaux de frottement 15 est disposé sur un bras oscillant 13 qui est pressé par un vérin pneumatique 16 du haut vers le bas sur le moule 5. Comme on le voit au mieux sur la figure 4, une traverse 17 est placée à l'extrémité du moule 5 du côté frontal. Elle est vissée ici au moyen de taraudages 18 existant dans la paroi du moule au moyen de boulons étagés 19 qui traversent des trous de vis longitudinaux dans la traverse 17, de telle façon que la traverse 17 ait, par rapport au moule 5 un jeu sensiblement radial. La traverse 17 est montée tournante avec un arbre 20 dans un chevalet 21 du bâti de machine I dans un palier radial / axial 22. Une roue dentée à chaîne 23 est disposée sur l'extrémité dépassante de l'arbre 20 de l'autre côté du chevalet 21. Le jeu radial mentionné compense l'imprécision inévitable du réglage de la hauteur du cadre 3 et donc des rouleaux 4 qui doit positionner le moule 5 axialement avec l'arbre 20. Au lieu du jeu, on peut également prévoir une possibilité de coulissement à l'intérieur de la traverse 17. La roue dentée à chaîne 23 est reliée25 par l'intermédiaire d'une chaîne 24 à une roue dentée à chaîne. Celle-ci représente l'entrée d'un dispositif de transmission comprenant une commande de réglage 27 pourvue d'un moteur de réglage 26, d'une transmission réductrice 28 et d'une autre transmission réductrice 29, sur l'arbre duquel est disposée une roue à chaîne 30 pour une chaîne à rouleaux 31. La chaîne à rouleaux 31 s'étend sous la forme d'une chaîne sans fin à travers tout le bâti de machine 1 et de plus à travers un châssis de guide de chariot 32 se raccordant au bâti de machine 1 et visible sur la figure 2. Son tronçon supérieur se trouve et glisse sur un des côtés d'un profilé en U 33 (sur la face extérieure du côté), sur l'autre côté duquel se trouve et glisse l'autre tronçon (sur la face intérieure du côté). Le rouleau de renvoi de la chaîne sans fin à rouleaux 31 est disposé à droite sur la figure 2 en 34. Il peut être entraîné par un moteur électrique 35, pour rappeler la chaîne à rouleaux 31, après que la roue à chaîne 30 a été désaccouplée par un embrayage électromagnétique 36 du dispositif de transmission 27 - 29. En fonctionnement normal, le moteur électrique 35 est aussi désaccouplé par un embrayage électromagnétique. Du côté supérieur du châssis de guide de chariot 32, s'étend un guide de chariot 37 pour un chariot 38. Sur le chariot 38, l'extrémité arrière d'une barre creuse 40 est maintenue et soutenue dans deux appuis 39, à l'extrémité avant de laquelle représentée sur la figure 5 est disposée une tête d'usinage 41. Sur la figure, la barre creuse 40 est représenté en partie sur la figure I et en partie sur figure 2. La figure I et la figure 2 sont à imaginer réunies sans interruption à l'extrémité droite de la figure I et à l'extrémité gauche de la figure 2. La figure 3 représente la liaison entre le chariot 38 et le tronçon supérieur de la chaîne à rouleaux 31 reposant et circulant sur le profilé en U par un moyen d'entraînement 42 en forme de plaquette qui engrène avec un peigne formé à son bord inférieur 43 dans la chaîne à rouleaux 31. La tête d'usinage 41 peut ainsi être avancée sur toute la longueur du moule 5; le chariot 38 est ainsi déplacé de sa position extrême arrière représentée sur la figure 3 à sa position extrême avant représentée sur la figure 2. La tête d'usinage 41 est représentée en entier sur la figure 6. Sa forme de base est un cylindre. Deux groupes disposés espacés l'un de l'autre composés chacun de trois rouleaux de guidage 44 maintenus élastiquement dépassent de la chemise du cylindre. A l'extrémité avant, deux plaquettes de coupe 46 montées dans des moyens de maintien dépassent de la chemise du cylindre. Leurs bords de coupe sont désignés par 47. La construction interne de la tête d'usinage 41 est représentée sur la figure 8 et la figure 9: L'extrémité arrière est formée par une partie d'accouplement qui est adaptée à une partie d'extrémité 49 formée de façon complémentaire de la barre creuse 40 et transmet à celle-ci le couple de rotation exercé sur la tête d'usinage. Sur son autre côté, la partie d'accouplement 48 présente trois alésages 50 destinés à recevoir chacun respectivement un axe formé par un boulon de trois bras oscillant 52 et trois moitiés d'un siège circulaire 53 pour un bloc-ressort 54 des bras oscillants 52; les autres moitiés des sièges 53 ainsi que des alésages alignés avec les alésages 50 et destinés à recevoir des deuxièmes axes formés par des boulons 51 sont formés dans une pièce médiane 55 de la tête d'usinage 41. Chacun des rouleaux de guidage 44 est respectivement monté dans chacun des trois bras oscillants 52 montés de cette façon au moyen des axes formés par des boulons 51 et appuyés élastiquement par les blocs-ressorts 54. II y a de plus trois couvercles 56 avec des ouvertures d'accès 57 pour les rouleaux de guidage 44. On retrouve les mêmes configurations et pièces de l'autre côté de la pièce médiane 55 et du côté arrière d'une partie de tête 58 de la tête d'usinage 41. Les moyens de maintien 45 déjà mentionnés avec les plaquettes de coupe 46 se trouvent dans la partie de tête 58. Les moyens de maintien ont la forme de pièces moulées 59 qui, assemblées, sont placées avec leurs faces extérieures entre deux surfaces de guidage 60 parallèles formées dans la partie de tête 58 et s'appliquent entre celles-ci avec deux surfaces 61 parallèles aux surfaces de guidage 60 en coulissant de façon lâche et deux surfaces 52 perpendiculaires à cellesci servant d'appuis à un calibre 63 en forme de barre rectangulaire en coupe transversale et présentent à leurs extrémités respectives en saillie, un siège 64 pour la plaquette de coupe 46. De plus, les moyens de maintien 45 ont ensemble respectivement un contact glissant respectivement entre une joue 65 à la suite de la surface 62 formant la pièce moulée dans le sens transversal et une section d'appui 66 arrière étroite de la pièce moulée qui est en contact avec la surface de guidage 60 de l'autre côté. Des transmissions de force entre les surfaces de guidage 60 dans le sens transversal s'effectuent par l'intermédiaire des contacts coulissants 65 / 66 et non au calibre 63 qui a entre les surfaces 61 un léger jeu correspondant. Les plaquettes de coupe 46 sont maintenues dans leur siège par un verrou 37 respectif monté tournant sur le moyen de maintien 45. Les moyens de maintien 45 sont enfermés dans la partie de tête 58 par un couvercle 69 fixé sur celle-ci au moyen de vis à six pans 68. Le couvercle 69 présente une ouverture 70 pour le passage du calibre 63 et deux découpes 71 latérales qui permettent d'accéder aux verrous 67. Le calibre 63 en forme de barre s'étend à travers la tête d'usinage 41 et dans la barre creuse 40. Il est relié à une barre d'entraînement 73 par l'intermédiaire d'un accouplement 72. La position de retrait extrême du calibre 63 est représentée sur la figure 5. Dans la position de sortie extrême, l'accouplement 72 se trouve sous une fenêtre 74 découpée dans la barre creuse 40; il est accessible par la fenêtre pour pouvoir changer le calibre 63. La barre d'entraînement 73 s'étend au-delà à travers la barre creuse 40 et en sort à l'extrémité de celle-ci, comme représenté sur la figure 3. Là, elle se poursuit par une crémaillère 75. La crémaillère 75 est reliée à une crémaillère 76 s'étendant sur le côté du guide de chariot 37, dont on peut voir seulement l'extrémité dépassant légèrement à droite sur la figure 2, par deux pignons engrenant dans cette crémaillère, dont on ne peut voir que le pignon 77, et une transmission de démultiplication 78 agissant entre les deux pignons. Si le chariot 78 monté sur le guide de chariot 37 se déplace, le pignon 76 engrenant dans la crémaillère 76 est entraîné. L'entraînement se poursuit dans la transmission de démultiplication 78 réduit en conséquence jusqu'au pignon 77 et est transféré de celui-ci à la crémaillère 75 et enfin au calibre 63. Dans le présent exemple avec un moule de 6 m de long et un calibre 63 de 60 cm de long, la démultiplication est de 10:1. Le calibre s'élargit sur sa longueur de par exemple 0,3 mm, de façon que les bords tranchants 47 s'élargissent de 0,3 mm sur leur trajet à travers le moule 5 dont le diamètre s'élargit de 0,3 mm. A la précision d'usinage, cette faible conicité suffit pour pouvoir libérer le tuyau moulé dans le moule. Le moule est fini dans les limites de sa tolérance par exemple de 1,3 mm par exemple 5 x de 0,2 mm. Pour les différents diamètres (intérieurs) de moules considérés 13 compris entre 700 et 80 mm, on prévoit des barres creuses 40 dans trois variantes de diamètres différentes. La traverse 17 est fournie séparément pour chaque diamètre de moule. L'usinage précis et défini des moules sur le dispositif selon l'invention facilite et accélère le démoulage avec comme résultat une augmentation considérable de la production. 20 25 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour usiner la paroi intérieure d'un objet tubulaire (5), en particulier un moule de moulage par centrifugation pour fabriquer des tuyaux en fonte, au moyen d'une tête d'usinage (41) disposée sur une barre (40), pouvant être introduite par translation dans l'objet tubulaire (5) par un mécanisme d'avance (20 - 40), un appui (3, 4) pour l'objet tubulaire (5), sur lequel ce dernier peut tourner et un moyen d'entraînement en rotation (12) étant prévus, caractérisé en ce que la barre (40) est maintenue fixe en rotation avec la tête d'usinage (41) et ledit moyen d'entraînement en rotation (12) est prévu pour un usinage par enlèvement de matière en coopération avec la tête d'usinage (41) fixe en rotation dont le diamètre efficace est plus grand que le diamètre intérieur de l'objet tubulaire (5). 2. Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que l'appui (3, 4) présente au moins deux paires de rouleaux entre et sur les rouleaux (4) desquelles l'objet tubulaire (5) peut prendre appui. 3. Dispositif selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en rotation (12) présente au moins un rouleau à friction (15) entraîné (14), pouvant être appuyé sur l'objet tubulaire (5) dans une zone périphérique supérieure. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que pour l'entraînement du mécanisme d'avance (20 - 40), une partie d'accouplement (17) formant de préférence en même temps un moyen de maintien axial peut être mise en place à l'une des extrémités de l'objet tubulaire (5), à laquelle se raccorde une transmission (20 - 30) transformant la rotation de la partie d'accouplement (17) en un déplacement longitudinal. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie d'accouplement (17), peut être fixée par vis de préférence sous la forme d'une traverse, à la face frontale de l'objet tubulaire (5), de préférence avec un jeu radial. 6. Dispositif selon les revendications 2 et 4 ou 5, caractérisé en ce que la partie d'accouplement (17) est montée tournante sur un chevalet (21) du bâti de machine (9) avec un axe de rotation (20) géométrique immuable et les chevalets précités sont disposés de préférence dans un châssis (3) commun et peuvent être élevés et abaissés (7 - 10) pour l'adaptation à des objets tubulaires (5) de différents diamètres. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que, un chariot (38) pouvant se déplacer sur un guide (37), sur lequel est montée toute la barre (40), est entraîné par une chaîne (31) mise en mouvement par la transmission (20 - 30). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que la tête d'usinage (41) a un diamètre efficace variable et un calibre (63) allongé commandant le diamètre efficace s'étend axialement à travers la tête d'usinage (41) et peut coulisser par rapport à celle-ci au moyen d'une autre barre (73) qui s'étend dans la barre (40) creuse citée en premier et est reliée à une commande de réglage (75 - 78). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tête d'usinage (41) présente des plaquettes de coupe (46) extractibles, de préférence des plaquettes de coupe (46) montées de façon symétrique les unes par rapport aux autres dans des moyens de maintien (45) guidés coulissants, les moyens de maintien (45) s'appuyant sur le calibre (63) en forme de barre présentant une section transversale de barre variable. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par deux moyens de maintien (45) sous la forme de pièces formées qui, prises ensemble, sont placées avec leurs faces extérieures entre deux guides de translation (60) parallèles et entre ceux-ci avec deux surfaces (61) parallèles aux guides de translation (60) coulissant de façon lâche et deux surfaces (62) perpendiculaires à ceux-ci servant d'appui au calibre (63) rectangulaire en coupe transversale et présentent à leurs extrémités faisant saillie respectivement un siège (64) pour une des plaquettes de coupe (46). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que en particulier pour produire une surface intérieure légèrement conique de l'objet tubulaire (5), ladite commande de réglage (75 - 78) présente une crémaillère (76) s'étendant le long du guide (37) du chariot (38) ainsi qu'une transmission (78) comprenant un pignon d'attaque engrenant dans la crémaillère (76) et un pignon mené (77) qui engrène dans une crémaillère (75) prolongeant ladite autre barre (73). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 11, caractérisé en ce que la tête de coupe (41) présente des groupes disposés espacés les uns des 25 autres, d'au moins trois rouleaux de guidage (44) ou têtes sphériques pressés par une tension élastique (54) vers la paroi intérieure de l'objet tubulaire (5). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 12, caractérisé en ce que la tête de coupe présente à sa surface extérieure des buses d'air comprimé essentiellement parallèles à l'axe et devant sa face avant un dispositif de collecte, de préférence magnétique, de copeaux.