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(11) | EP 0 640 435 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Machine à meuler |
| (57) La pièce à usiner (1), qui présente un axe de révolution (aa'), est fixée dans une
broche rotative (11) faisant partie d'une poupée (10) mobile en translation sur le
bâti de la machine à meuler suivant un axe longitudinal (X) parallèle à l'axe de révolution
(aa'). Un support (16) solidaire du bâti et au voisinage immédiat duquel est disposée
une meule (18), sert d'appui latéral à une partie de la pièce à usiner (1). Le meulage
de la pièce (1) par la meule (18) sur une longueur arbitraire pouvant dépasser 1000
fois son diamètre, est obtenu en déplaçant la poupée (10) sur le bâti de cette longueur
dans le sens de l'axe longitudinal (X). |
[0001] La présente invention concerne une machine à meuler pour l'usinage de pièces de révolution, notamment en matériaux durs tels que les carbures, les aciers rapides etc. Elle concerne plus particulièrement une machine permettant de meuler des pièces de faible diamètre sur une longueur importante.
[0002] Dans les machines à meuler conventionnelles, la pièce à usiner est fixée dans une broche porte-pièce pour être entraînée en rotation autour de son axe de révolution, la broche faisant partie d'une poupée qui est solidaire du bâti de la machine. Sur le bâti est encore disposée une coulisse mobile comportant une meule. La coulisse peut être déplacée, généralement au moyen d'un dispositif de commande numérique, suivant un axe longitudinal et un axe transversal, orientés respectivement parallèlement et perpendiculairement à l'axe de révolution de la pièce à usiner et qui est aussi l'axe de rotation de la broche. Le déplacement de la coulisse suivant l'axe transversal permet d'amener la meule, dont l'axe de rotation est habituellement parallèle à celui de la broche, en contact de la pièce à usiner pour réduire son diamètre à la valeur désirée sur une longueur correspondant au déplacement longitudinal de cette coulisse. Bien entendu les deux déplacements de la coulisse peuvent être programmés de manière que la pièce présente un profil de forme prédéterminée.
[0003] De telles machines permettent d'usiner dans de bonnes conditions des pièces dont le rapport longueur sur diamètre, rapport qui sera désigné par la suite par K, ne dépasse pas environ 10.
[0004] Le meulage de pièces présentant un rapport K supérieur à 10 est possible, mais au moyen de machines dites "centerless". La fig. 1 représente les principaux organes d'une telle machine vue de profil. La pièce à usiner 1 repose sur un support 2, tout en étant enserrée par un rouleau 3 et par une meule 4. Bien entendu la pièce comporte un centre, mais la position du centre n'est pas fixe puiqu'elle dépend du diamètre de la pièce, cette particularité justifiant le nom donné à ce type de machines. Le rouleau 3, dont la surface présente un coefficient de frottement élevé, tourne en sens inverse de celui de la meule 4, ce sens étant choisi de manière que le rouleau et la meule appliquent la pièce 1 sur le support 2.
[0005] Dans ces conditions, le rouleau entraîne en rotation la pièce 1 et rend possible son usinage par la meule. Ces machines permettent d'usiner des pièces cylindriques d'environ un millimètre de diamètre au minimum sur une longueur de quelques centimètres, longueur égale à la largeur de la meule. Le rapport K correspondant peut ainsi atteindre au mieux 100.
[0006] La présente invention se propose de fournir une machine à meuler ayant des possibilités d'usinage nettement plus étendues, en particulier en ce qui concerne le rapport K, que les possibilités cumulées des machines existantes.
[0007] Pour atteindre cet objectif, la machine à meuler selon l'invention pour usinage de pièces de révolution, comprenant un bâti, et disposées sur le bâti, une poupée comportant une broche porte-pièce, la broche entraînant en rotation une pièce à usiner autour de son axe de révolution, et une coulisse supportant une meule, est principalement remarquable en ce qu'elle comporte en outre :
- un support fixé sur le bâti et servant d'appui à une partie de la pièce à usiner se trouvant en dehors de la broche; et
- des moyens pour déplacer la poupée sur le bâti suivant un axe longitudinal parallèle à l'axe de révolution, la meule étant disposée près du support et en contact de la pièce à usiner de manière à amener par abrasion son diamètre à la valeur voulue sur une longueur égale au déplacement de la poupée.
[0008] D'autres caractéristiques et avantages de la machine à meuler selon l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, un exemple de réalisation d'une telle machine. Sur ce dessin, où les mêmes références se rapportent à des éléments analogues :
- la fig. 1, déja citée, est une vue schématique montrant de profil une machine à meuler dite "centerless";
- la fig. 2 montre, dans une vue en plan, les principaux organes d'une machine à meuler selon l'invention;
- la fig. 3 montre un mode de réalisation du support servant d'appui à la pièce à usiner;
- la fig. 4 est une vue en bout montrant une disposition possible d'une meule d'ébauchage et d'une meule de finition par rapport à la pièce à usiner;
- la fig. 5 représente une autre disposition possible d'une meule par rapport à la pièce à usiner;
- la fig. 6 est une vue en plan montrant la disposition des meules par rapport à la pièce à usiner représentée sur la fig. 4, et un exemple de pièce meulée obtenue par la machine selon l'invention; et
- la fig. 7 montre dans une vue en plan encore une autre disposition possible d'une meule par rapport à la pièce à usiner.
[0009] Sur la fig. 2, représentant un mode de réalisation de la machine à meuler selon l'invention, la référence 10 désigne une poupée qui comporte une broche porte-pièce 11 servant à fixer, par exemple au moyen d'un mandrin 12, la pièce à usiner 1 dont la forme est celle d'un corps de révolution. La broche 11 entraîne en rotation la pièce 1 autour de son axe de révolution aa' afin de permettre son usinage, comme cela est montré plus en détail sur la fig. 6.
[0010] La poupée 10 est disposée sur le bâti non représenté de la machine à meuler. Alors que dans les machines conventionnelles la poupée est fixée rigidement sur le bâti, dans la présente réalisation la poupée 10 est mobile en translation sur le bâti suivant un axe longitudinal X parallèle à l'axe aa'. A cet effet la poupée est disposée sur des glissières ou rails 13 du bâti, le mouvement de translation étant obtenu au moyen d'un moteur 14 solidaire du bâti et d'un organe de transmission 15, par exemple une vis mère disposée entre le moteur et la poupée.
[0011] Une partie de la pièce à usiner 1 sortant du mandrin 12 prend appui contre un support 16, fixé rigidement sur le bâti de la machine. Le support 16, qui sera décrit en détail plus loin, sert à maintenir cette partie de la pièce 1 dans une position bien définie par rapport au bâti, tout en lui permettant de pivoter autour de l'axe aa'.
[0012] Sur le bâti de la machine est encore disposée une coulisse 17 qui supporte une meule 18 destinée à usiner la pièce 1. La coulisse est mobile en translation sur le bâti suivant un axe transversal Y, comme dans les machines conventionnelles, son déplacement étant obtenu soit manuellement, soit à l'aide d'un moteur non représenté. Dans le cas de la fig. 2, l'axe Y et l'axe de rotation de la meule 18 sont orientés respectivement perpendiculairement et parallèlement à l'axe X, mais des orientations différentes de ces axes pourraient aussi convenir. Pour placer la meule 18 dans la position permettant d'usiner la pièce 1 dans les conditions optimales, la coulisse 17 peut encore être déplacée, par exemple manuellement, dans le sens de l'axe X.
[0013] Le fonctionnement de la machine à meuler représentée sur la fig. 2 est le suivant. La pièce à usiner 1 une fois fixée dans la broche 11, la poupée 10 est disposée sur les glissières 13 en un endroit lui permettant de se déplacer en direction du support 16 d'une distance au moins égale à la longueur devant être meulée. Dans cette position de la poupée 10, l'extrémité libre de la pièce 1 doit être engagée dans le support 16 sans le dépasser. La coulisse 17 est alors déplacée suivant l'axe X de manière à amener la meule 18 aussi près que possible du support 16, sans toutefois le toucher, puis suivant l'axe Y pour placer la meule à une distance de l'axe aa' égale au rayon que doit avoir la pièce terminée. Après la mise en rotation de la pièce 1 et de la meule 18, la translation de la poupée 10 vers le support 16 peut commencer. L'extrémité de la pièce 1 entre alors en contact de la meule 18 pour que celle-ci amène par abrasion son diamètre à la valeur voulue. La meule 18 étant placée au voisinage immédiat du support 16, la partie de la pièce 1 qui est soumise à l'action de l'outil présente un très faible porte à faux. La flexion de la pièce est dans ces conditions négligeable, ce qui garantit une précision d'usinage élevée sur une longueur en principe arbitraire, égale au déplacement de la poupée. Bien entendu si le diamètre de la pièce 1 est faible, et sa longueur importante, son extrémité usinée devra être guidée, en l'introduisant par exemple dans un tube non représenté.
[0014] Avec la machine à meuler qui vient d'être décrite il a été possible d'obtenir, sans difficulté particulière, des pièces cylindriques de 0.05 mm de diamètre sur 50 mm de long, avec une tolérance sur le diamétre de l'ordre du micromètre. Le rapport K, précédemment défini, de la longueur sur le diamètre vaut dans ce cas 1000, soit dix fois mieux que ce que permet d'obtenir une machine de type "centerless".
[0015] Pour étendre les possibilités d'usinage de la machine décrite, elle peut avantageusement comporter encore un appareil de commande numérique 20, programmable et fournissant un signal multiple de commande S. Cet appareil ne sera pas décrit car de telles commandes numériques sont connues en soi. Le signal de commande S agit, par l'intermédiaire de liaisons électriques non représentées, sur le moteur 14, et sur le moteur de la coulisse 17 qui entraîne celle-ci parallèlement à l'axe Y. Dans ces conditions la poupée 10 et la coulisse 17 peuvent être déplacées, respectivement selon les axes X et Y, par l'appareil de commande 20, et cet appareil être progammé pour que la pièce 1 soit usinée de façon que son diamètre varie, au moins sur une partie de sa longueur, selon une loi prédéterminée. Un exemple d'une pièce ainsi usinée est représenté sur la fig. 6. La machine peut aussi comporter une autre meule 21, disposée sur une autre coulisse 22. Cette coulisse, similaire à la coulisse 17, est mobile selon les axes X et Y, le déplacement selon l'axe Y étant préférentiellement obtenu au moyen d'un moteur non représenté recevant le signal de commande S. La meule 18 peut être une meule d'ébauchage, et la meule 21 une meule de finition. Cette dernière meule doit alors être placée à une distance un peu plus grande du support 16 que la meule 18, et le progamme de l'appareil de commande 20 tenir compte de ce décalage. L'utilisation de deux meules permet d'accroître la rapidité d'usinage et d'améliorer l'état de la surface usinée.
[0016] Le support 16, dont une forme de réalisation est représentée sur les fig. 3a et 3b, est un élément essentiel de la machine à meuler selon l'invention. La référence 25 désigne sur ces figures un pied de soutien rigidement fixé sur le bâti de la machine, ce pied étant montré de profit sur la fig. 3a et en plan sur la fig. 3b. La partie libre du pied présente une encoche 26, en forme de V, dans laquelle est disposée la pièce à usiner 1. L'encoche est délimitée par une face 27 qui comporte, dans le cas présent, deux faces planes 28 et 29, parallèles à l'axe de révolution aa' et faisant entre elles un angle d'environ 90 degrés. La face 27 sert d'appui à la pièce 1 dont la forme, avant son usinage, est celle d'un cylindre de section circulaire. Afin de diminuer l'usure, les faces planes 28 et 29 sont avantageusement constituées par des plaquettes en matériau dur. La pièce à usiner 1 est en outre fermement maintenue dans l'encoche 26 par un rouleau presseur 30. Ce rouleau est mobile en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe aa', et il exerce une force suffisante, typiquement de 50 kg, sur la pièce 1 pour l'empêcher de se déplacer radialement tout en lui permettant de tourner. Enfin le support 16 est disposé sur le bâti de la machine de manière que la ligne joignant le centre du rouleau 30 à celui de la pièce 1 soit une droite perpendiculaire passant par la ligne définie par l'intersection des faces planes 28 et 29 de l'encoche 26.
[0017] Les positions relatives de la pièce à usiner 1, du support 16 et des meules 18 et 21 sont représentées, dans une vue de profil, sur la fig. 4. Dans cette disposition, qui correspond à celle des fig. 2 et 6, les centres des meules et de la pièce à usiner sont alignés sur une même droite horizontale. La meule 18 peut avantageusement être disposée différemment, comme cela est représenté sur la fig. 5, de manière que les droites joignant le centre de la pièce à usiner 1 aux centres du rouleau presseur 30 et de la meule 18 fassent un angle A d'environ 135 degrés. La force qu'exerce la meule 18 sur la pièce 1 se décompose alors en deux forces, l'une horizontale, et l'autre verticale passant par le centre du rouleau 30. La force horizontale est plus faible dans ce cas que dans celui de la fig. 5, ceci entraînant une flexion latérale du pied 25 moindre, et donc une qualité d'usinage améliorée.
[0018] Dans les exemples qui viennent d'être décrits, les axes de rotation des meules 18 et 21 étaient parallèles à l'axe de révolution aa' de la pièce à usiner 1. Une autre orientation de l'axe de la meule peut cependant être utilisée. Cela est représenté sur la fig. 7 où l'axe de la meule 18 fait un angle légèrement inférieur à 90 degrés par rapport à l'axe aa'.
1. Machine à meuler pour usinage de pièces de révolution, notamment en métal dur, présentant
un rapport longueur sur diamètre élevé, comprenant un bâti, et disposées sur ledit
bâti, une poupée (10) comportant une broche porte-pièce (11), ladite broche entraînant
en rotation une pièce à usiner (1) autour de son axe de révolution (aa'), et une coulisse
(17) supportant une meule (18) pivotant autour d'un axe de rotation, caractérisée
en ce qu'elle comporte en outre :
- un support (16) fixé sur ledit bâti et servant d'appui à une partie de la pièce à usiner (1) se trouvant en dehors de ladite broche (11); et
- des moyens (13, 14, 15) pour déplacer ladite poupée (10) sur le bâti suivant un axe longitudinal (X) parallèle audit axe de révolution (aa'), ladite meule (18) étant disposée près dudit support (16) et en contact de ladite pièce (1) de manière à amener par abrasion son diamètre à la valeur voulue sur une longueur égale au déplacement de la poupée.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit support (16) comprend
une pièce de soutien (25) solidaire dudit bâti et comportant une encoche (26) délimitée
par une face (27) servant d'appui à la pièce à usiner (1), et un rouleau (30) pivotant
autour d'un axe parallèle audit axe de révolution (aa') et touchant ladite pièce pour
l'appuyer contre ladite face avec une force donnée.
3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit axe de rotation de
la meule (18) est paralléle audit axe de révolution (aa), et en ce que les deux droites,
perpendiculaires à l'axe de révolution (aa') et joignant un point de celui-ci aux
axes de rotation de ladite meule (18) et dudit rouleau (30), font entre elles un angle
(A) d'environ 135 degrés.
4. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite
coulisse (17) est mobile en translation sur ledit bâti suivant un axe transversal
(Y), et en ce que les déplacements de la poupée et de la coulisse sont obtenus au
moyen d'un dispositif de commande numérique (20) progammé pour que le diamètre de
ladite pièce à usiner (1) varie suivant une loi prédéterminée.
5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit axe transversal (Y)
est perpendiculaire audit axe longitudinal (X).
6. Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte
une autre coulisse (22) qui supporte une autre meule (21) disposée sensiblement en
regard de ladite meule (18), l'une des meules étant une meule d'ébauchage, et l'autre
une meule de finition.
7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite autre coulisse (22)
est mobile en translation sur ledit bâti suivant ledit axe transversal (Y), et en
ce que le déplacement de l'autre coulisse est obtenu au moyen dudit dispositif de
commande numérique (20).