"Machine pour l'usinage de surfaces de courbures quelconques".
L'invention a pour objet une machine pour l'usinage de
surfaces de courbures quelconques, en particulier pour les pales
de turbines Eaplan, les pales d'hélices de navires, d'aéronefs
et similaires.
On connaît des procédés et différents genres de machines pour l'usinage de surfaces courbes à l'aide de fraises à queue,
à broche ou à plateau, par le procédé de reproduction. Dans ces
cas, la surface du modèle est explorée par une touche, généralement
ligne par ligne, et la surface de la pièce à traiter est usinée
d'une manière correspondante, ligne par ligne, par la fraise, l'avance d'une ligne à l'autre devant alors être déterminée avec
une finesse plus ou moins grande suivant le degré de finesse que doit recevoir la surface traitée. Lorsqu'il s'agit de travailler des surfaces fortement bombées ou gauchies, le rayon de courbure de l'arête coupante de la fraise doit être choisi relativement petit, ce qui a pour conséquence que la distance entre les lignes parcourues par la fraise est également petite et que l'arête coupante à courbure accentuée laisse des traces profondes dans la pièce à traiter. Entre les différents sillons de coupe demeurent d'autre part des restes de matière ou bavures, qui doivent être enlevés ultérieurement. Le plus souvent on emploie à cet effet des appareils de meulage. Dans tous les cas, l'enlèvement des bavures exige une grosse dépense de travail.
On a également déjà proposé d'usiner les pales des roues motrices des turbines Kaplan sur un tour comportant une commande
à toucne pour l'outil de coupe. Mais dans ces machines-outils la précision de reproduction n'est pas aussi grande que dans l'usinage à la fraise. Ceci provient du fait que la vitesse de coupe de l'ou-
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peut éviter, au moins partiellement, cet inconvénient en faisant tourner le tour avec une vitesse plus faible, mais il en résulte
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analogues cans les raboteuses à outil de coupe à commande par toucne et servant à l'usinage de surfaces courbes.
Le but de l'invention est de créer une machine du genre indiqué plus haut dans laquelle lesdits inconvénients sont évités et qui permet d'autre part de réaliser des temps de travail beaucoup plus courts que dans les machines connues comportant un outil commandé par une touche. Suivant l'invention, on obtient ces avantages par le fait que l'outil commandé par touche et qui peut être une fraise à plateau ou une meule, lest orientable en toutes directions autour de l'axe de la broche. De préférence la touche explo-rant le modèle peut agir sur dispositif de commande déterminant le déplacement de l'outil dans la direction verticale et aussi sur
deux autres dispositifs de commande déterminant les mouvements d'orientation de l'outil dans deux plans à angle droit l'un par rapport à l'autre :
Le dessin annexé à titre d'exemple représente un mode d'exécution de l'objet de l'invention.
La fige 1 est une vue de face,
La fig. 2 est une élévation latérale d'une fraiseuse de reproduction et
La fig. 3 montre, en partie schématiquement, plusieurs éléments, reliés opérativement, de cette fraiseuse; pour plus de clarté, ces éléments sont écarté les uns des autres et représentés à des écnelles différentes.
La fig. 4 montre en partie les mêmes éléments que la fig. 3 et cela partiellement en coupe faite dans un plan à peu près perpendiculaire par rapport à la coupe montré par la fig. 3. Cette figure montre également d'autres éléments.
La fig. 5 montre à plus grande échelle une vue en direction de la flèche 0 de la fig. 7 sur plateau-touche et les éléments qu'il porte, une partie du modèle ayant également été représentée en coupe.
La fig. 6 est une vue en perspective en direction de la flèche P de la fig. 5 et elle montre essentiellement le contact du plateau-touche le long d'un secteur de courbe relativement grande du modèle.
La fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 5 et, pour plus de clarté, le modèle a été supprimé.
Dans ces figures, A désigne un modèle à reproduire, représenté en coupe, B est une pièce à usiner qui, dans les fig. 1 et 2, est également représentée en coupe. 1 est une fraise à plateau constituant l'outil et 2 est un plateau-touche, dont la forme correspond à celle de la fraise 1. Ce plateau est pressé contre le modèle A à reproduire par des moyens non représentés. Le modèle A et la pièce B sont serrés sur le même chariot 64 qui reçoit un mouvement d'avancement à angle droit par rapport au plan de la fig. 1; et cela par des moyens qui, pour plus de clarté, n'ont pas été représentés.
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teau-touche 2 est monté par une rotule 25 , 25 sur une tige 24 de façon à pouvoir être orienté dans toutes les directions. A son tour, la tige 24 est rigidement solidaire d'un tiroir distributeur 32
(fig.3 et 4), dont les détails de constitution seront décrits plus
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de 18. Le dispositif permettant la mise en position du plateau-touche 2 par rapport à la surface à explorer du modèle A comporte deux vis réglables 3 et 4 (figs. 5, 6 et 7). Ainsi que le montrent les fig. 5 et 6, ces vis permettent de mettre le plateau-touche 2 en point de telle façon qu'il touche le modèle A le long d'un secteur de courbure M-N de longueur relativement grande. Ce secteur de courbure peut être considéré comme constituant le troisième "point d'appui" du plateau 2..Sur ce plateau 2, d'autre part, deux tiges
27 et 28 sont articulées dont l'une, 27, est rigidement solidaire d'un tiroir distributeur 43 (fig. 3) et dont l'autre, 28, est rigidement solidaire d'un tiroir-distributeur 53 (fig. 4). Ces tiroirs
43 et 53 coulissent également dans la boite de commande 18.
D'autre part, 5 et 6 désignent deux montants dont les extrémités supérieures sont rigidement reliées l'une à l'autre par une traverse 7. Sur ces montants 5 et 6 sont prévues des glissières verticales 8 servant au guidage d'une traverse 9 portant des chariots. Cette traverse est déplacée verticalement en fonction des mouvements du plateau-touche 2, et cela à l'aide d'un dispositif de commande connu en soi qui sera décrit en détail plus loin. Un chariot 11 coulissant sur des glissières 10 de la traverse 9, est déplacé horizontalement par une tige filetée 12 qui est actionnée par un moteur
13. Ce moteur 13 peut être commandé par voie électrique d'une manière connue en soi. Le chariot 11 porte une traverse 14 faisant saillie vers le bas et pouvant être orienté par pivotement dans le sens de
la flèche H des fig. 2 et 4, et inversement. Ces mouvements d'orientation sont produits lorsque le piston 63 (fig. 4) d'un servo-moteur
15 (fig. 2 et 4) solidaire du chariot 11 se déplace sous l'action d'un liquide sous pression, car ce piston 63 est rigidement solidaire d'une crémaillère 16 en prise avec un secteur denté 17 fixé sur la traverse 14. L'entrée et la sortie du liquide sous pression
dans les compartiments de part et d'autre du piston 63 du servo-moteur sont commandées d'une manière décrite ci-dessous par ledit
f
tiroir distributeur 53 en fonction des mouvements du plateau-touche 2. La traverse 14 porte également la boite de commande 18 et, d'autre part, une boîte 19 symétrique à la boîte 18 par rapport au plan médian transversal du chariot 11 et portant l'outil 1. La boîte de commande 18 est orientable en rotation dans un guide courbe 22 et
la boîte 19 peut être orientée en rotation dans un guide courbe 23, et cela dans la direction indiquée par les flèches G des fig. 1 et 3. La boite de commande 18 et la boite 19 reçoivent leurs mouvements d'oscillation du piston 44 (fig. 3) d'un servo-moteur 20 actionné par un liquide sous pression et solidaire de la traverse 14. En effet, ce piston 44 est rigidement solidaire d'une crémaillère 21 coopérant avec le guide 22 en forme de secteur denté, prévu sur la boîte de commande 18, et avec le guide 23 en forme de secteur denté, solidaire de la boîte 19.-L'arrivée et la sortie du liquide sous pression dans les compartiments de part et d'autre du piston 44 du servo-moteur sont commandées par le tiroir distributeur 43 en fonction des mouvements du plateau-touche 2.
A l'aide des trois tiroirs distributeurs 32, 43 et 53 qui sont tous logés dans la boite de commande 18, on peut réaliser trois mouvements commandés par voie hydraulique:
1) Un déplacement vertical du chariot 11, produit par le servo-moteur
26 et commandé par le tiroir 32;
2) Un mouvement d'oscillation de la traverse 14 en direction de la flèche H (fig. 4) ou inversement, produit par le servo-moteur 15 et commandé par le tiroir 53; et
3) Un mouvement d'oscillation de la boîte de commande 18 et de la boîte 19 en direction de la flèche G et inversement, produit par le servo-moteur 20 et commandé par le tiroir 43. Les mouvements suivant
1) sont pris par la tige 24, les.mouvements suivant 2) par la tige
28 et les mouvements suivant 3 par la tige 27, sur le plateau-touche 2.
On décrira encore en détail ci-dessous la constitution
et le fonctionnement des dispositifs de commande, -spécialement en référence aux fig. 3 et 4. Dans ces figures, 29 désigne une pompe qui aspire le fluide de travail dans un réservoir 29<1> et le refoule en continu par un tuyau.souple 45 dans une chambre annulaire 47
d'un cylindre 42 et, par l'intermédiaire de cette chambre annulaire 47, par un canal 46 vers une chambre annulaire 30 ménagée dans
un cylindre 31 servant au guidage du tiroir-distributeur 32. Dans
le cylindre 31, deux autres chambres annulaires 33 et 37 sont ménagées. Si par exemple, le modèle A est déplacé dans la direction
de la flèche K de la figé 3, il en résulte un déplacement du plateau-touche 2 vers le haut. Ce mouvement est transmis par la tige 24
au tiroir distributeur 32 qui est par conséquent déplacé dans la direction de la flèche F de la fig. 3, de sorte que le liquide sous pression passe de la chambre annulaire 30 dans la chambre annulai-
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piston 40 est relié par un tuyau souple 65 à la chambre annulaire
37 du cylindre 31, qui est alors également reliée à un tuyau d'évacuation 39, retournant au réservoir 29<1> dans lequel la pompe 29 aspire le liquide. Dans'la position décrite du tiroir distributeur
32 le piston 40 du servo-moteur 26 se déplace donc de bas en haut
et entraîne le chariot 9, auquel il est relié par la traverse 41, ainsi que les traverses 11. 14, la boîte de commande 18 et la boite
19. De cette façon, il se produit un mouvement d'asservissement entre le cylindre 31 et le tiroir 32, de sorte que la communication entre les chambres annulaires 30 et 33, par le tiroir 32, est de nouveau interrompue. Lorsque le tiroir 32, en partant de sa position médiane, est déplacé de haut en bas, les différentes phases de la commande se suivent inversement et le chariot 9 se séplace de haut
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boite de commande 18. Lors du déplacement du plateau-touche 2 de bas en haut, il se produit un soulèvement de quantités égales du cylindre 42 et du tiroir 43, puisque ce dernier est articulé sur le plateau 2 par l'intermédiaire de la tige 27, de sorte que le tiroir 45 n'exécute aucun mouvement par rapport au cylindre 42. En
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ae même peur le tiroir 53 articulé par l'intermédiaire de la tige 28 sur le plateau 2, et pour un cylindre 69 .servant au guidage du tiroir 53 et qui est également rigidement solidaire de la tige 24.
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a celui ces aiguilles d'une montre, le tiroir 43 est déplacé vers le bas en partant de sa position médiane. Le liquide sous pression qui est constamment refoulé par la pompe 29 à travers le tuyau 45 dans l'intérieur de la chambre annulaire 47 du cylindre 42, peut alors arriver dans la chambre annulaire 48 du cylindre 42 et de là, par le tuyau 51, dans le compartiment 52 à la droite du piston 44 du servo-moteur 20. En même temps, le liquide, sous pression du compartiment 6'6 à la gauche du piston 44 est évacué par un tuyau 67, une troisième chambre annulaire 49 du cylindre 42 et une tuyaute-
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du servo-moteur et, par conséquent, la crémaillère 21 qui en est solidaire, sont donc déplacés vers la gauche de sorte que la boîte de commande 18 et la boîte 19 portant l'outil 1 oscillent en direction de la flèche G. Mais il en résulte également entre le tiroir
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de est terminé. Par contre,' si le plateau-touche 2 oscille dans le sens des aiguilles d'une montre autour au point 25, les différentes phases de commande décrites se déroulent inversement.
Un mouvement d'oscillation du plateau-touche 2 'dans le
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lement pour effet (fig. 4) que la tige 28, avec le tiroir 53, est déplacé vers le bas, de sorte que ce dernier se déplace par rapport au cylindre 69 et par rapport aux trois chambres annulaires 55, 56,
61 de ce cylindre de façon que la chambre annulaire 55 qui, par 1-Lintermédiaire du tuyau 45 est également constamment alimentée en liquide sous pression, et reliée à la chambre annulaire 56. Dans ce cas, du liquide sous pression passe par un tuyau 57 dans le compartiment 58 à la gauche du piston 63 du servo-moteur 15. En même
temps le. liquide sous pression que contient le compartiment 59 à
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au-dessus du tiroir 53 et la conduite 62<1> pour retourner au réservoir 29 . Le piston 63 du servo-moteur 15 ainsi que la crémaillère
16 qui en est rigidement solidaire, sont donc déplacés en direction de la flèche L de la fig. 4 et ce mouvement est transformé par le secteur denté 17 en un mouvement d'oscillation de la traverse 14 qui porte la boîte 19 avec l'outil 1. et la boîte de distribution
18, ce mouvement d'oscillation ayant alors lieu dans la direction de la flèche H, c'est-à-dire dansle sens des aiguilles d'une montre. Mais ceci produit également un mouvement d'asservissement du tiroir 53 par rapport au cylindre 69 et ce mouvement provoque une nouvelle interruption de la communication entre les chambres annulaires 55 et 56, de sorte que le cycle de commande est terminé.
Dans la machine décrite, la boite de commande 18 et la
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sur l'outil 1 traitant la pièce 2, des mouvements du plateau-touche
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secteur aussi grand que possible de sa périphérie ce qui permet l'usinage de cette surface en un temps bien plus court et avec une précision bien plus grande que jusqu'alors. La réduction du temps est avant tout fonction du fait que l'outil commandé en tous sens
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plan perpendiculaire par rapport au plan de la fig. 6, en traits bien plus larges, que cela n'était le cas jusqu'à présent, et cela sans qu'il en résulte des traces profondes de fraisage, c'est-àdire que les résidus de matières ou bavures entre les différents traits d'usinage deviennent insignifiants et qu'on peut les enlever par un travail complémentaire tout au plus de meulage, d'une faible importance.
Au lieu de produire les différents mouvements de commande a l'aide de servo-moteurs actionnés par voie hydraulique, on peut également prévoir dans le même but des moyens électriques, pneumatiques ou similaires.
Il est possible d'agir sur les déplacements transversaux du chariot 11 à l'aide d'une deuxième touche qui explore également le modèle A. Si c'est nécessaire, on peut veiller à ce que les déplacements verticaux et transversaux soient commandés les uns par rapport aux autres dans des rapports différents mais égaux relativement les uns aux autres, et que le modèle et la pièce soient déplacés dans des rapports égaux, de sorte que le modèle et la pièce peuvent avoir des dimensions inégales.
Au lieu d'une fraise, on peut également employer une meule.
REVENDICATIONS
1.- Machine-outil pour l'usinage de surfaces de courbures quelconques, en particulier pour les pales de turbines Kaplan, les hélices de navires et d'aéronefs, et similaires, caractérisée en ce que l'outil commandé par une touche d'exploration est orientable en tous sens autour de l'axe de la broche.