Dispositif de superfinition de surfaces usinées. Les méthodes d'examen modernes des états de surface de pièces usinées ont révélé le ca ractère relativement grossier des surfaces qui avaient subi des opérations d'usinage et étaient jugées jusqu'alors finies. On a été ainsi conduit à la technique connue aujour d'hui sous le terme de superfinition permet tant d'obtenir un fini beaucoup plus poussé de ces
surfaces usinées par l'application d'abrasifs fins sous des pressions relativement modérées.
Des essais effectués sur des moteurs ont montré que les usures prématurées de certains organes provenaient du mauvais état de sur face des parties frottantes et tourillonnantes et qu'à ce point de vue, la superfinition apporte un avantage certain.
Les engins récemment construits pour réa liser cette opération se présentent sous la forme de machines-outils lourdes, compliquées et coûteuses. En outre, dans ces machines,
la pierre abrasive servant à la superfinition est appliquée sur la pièce en traitement par la pression de ressorts à boudins disposés norma lement à la surface à superfinir. Cette dispo sition rend certaines opérations difficiles ou impossibles; il en est ainsi notamment de la superfinition de la surface interne d'un alé sage.
La présente invention a pour objet un dis positif de superfinition de surfaces usinées, comportant un organe abrasif monté sur un bras élastique relié à un coulisseau animé d'un mouvement alternatif et des moyens pour ré gler l'orientation dudit bras par rapport au dit coulisseau. L'invention a pour but de permettre de donner à l'organe abrasif toutes les orienta tions désirées et d'obtenir la superfinition aussi bien de surfaces externes que de sur faces internas,
en réalisant ainsi un dispositif de superfinition de caractère universel.
Une forme d'exécution de l'objet de l'in vention et une variante sont représentées, à titre d'exemple, au dessin annexé: La fig. l est une vue -en perspective d'un dispositif de superfinition constituant cette forme d'exécution et représenté dans la posi tion qui correspond à la superfinition d'une surface externe cylindrique.
La fig. 2 est une vue en élévation et en coupe verticale, à plus grande échelle, de ce dispositif.
La fig. 3 est une coupe partielle du dis positif selon la ligne III-III de la fig. 2. Sur cette fig. 3, la ligne II-II représente la trace du plan de coupe de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en projection et en coupe horizontale du dispositif.
La fig. 5 est une vue de détail de la fig. 4. Les fig. 6, 7 et 8 sont des vues en perspec tive partielles analogues à la fig. 1 représen tant le dispositif dans diverses applications.
La fig. 9 est une vue schématique de la va riante susdite.
Le dispositif de superfinition représenté comporte un bâti 1 formé d'une tôle épaisse verticale muni à sa base d'une embase 2 en fer épais, pouvant être serrée par exemple entre les mors 3 d'un chariot de tour (fig. 2). La fixation de la tôle 1 sur l'embase 2 est assurée par un boulon 4 dont la tête 4a peut être réglée dans une coulisse 5 à section en T que présente l'embase 2, le serrage se faisant par un écrou 6 contre l'aile 7 d'une cornière. L'autre aile 8 de la cornière est fixée à la tôle 1 par des boulons 9 traversant des trous oblongs 10 permettant un certain réglage en hauteur de la tôle 1.
Dans la partie médiane de cette tôle est fixée une coulisse 11, en forme de [J à branches horizontales. Dans cette coulisse peut so déplacer, parallèlement au plan de la tôle 1, un coulisseau auquel est attachée l'une des extrémités d'un bras élas tique constitué par un ressort à lame 12, por tant à son extrémité libre opposée la pierre abrasive de superfinition -13.
Le coulisseau est en deux parties, à savoir: d'une part, une noix 14 guidée dans la coulisse 11 et mainte nue dans celle-ci par quatre séries de billes 15 disposées dans des rainures 16 en<B>V</B> de la cou lisse et de la noix, d'autre part, une tête 17 fixée sur la noix 14 par des prisonniers 18 et des écrous 19.
Aux extrémités de la coulisse, la chute des billes est empêchée par des pla quettes 19a fixées respectivement sur la cou lisse et sur la noix 14, l'amplitude maximum de la course de la noix dans la coulisse étant ainsi égale .au total des jeux entre les billes. Par des vis-pointeaux 20, la noix 14 est soli darisée d'une tige 21 engagée dans un trou de cette noix et pouvant coulisser librement à son extrémité opposée dans un petit coussinet 22 d'un flasque 23.
Ce flasque est fixé sur une embase 24 elle-même solidarisée de la coulisse 11. Dans sa partie médiane, la tige 21 présente une fente transversale 25 (fig. 4) dans laquelle s'engage un doigt 26 porté par un coulisseau 27. Ce coulisseau est fixé d'une manière réglable dans une rainure diamétrale 28 d'un plateau 29. L'axe 30 de ce plateau est solidarisé en rotation du bout d'arbre 37. d'un moteur pneumatique 32 à turbine, fixé par des colliers 33 sur la partie supérieure de la tôle 1.
(Sur le dessin, ce moteur dont on voit l'admission en 34 et la bague de réglage de l'admission en 35, est du type couramment employé pour l'entraînement des petites meu les ou des crayons abrasifs.) L'ensemble du plateau 29 (pouvant. être entraîné en rotation phis ou moins rapide par le moteur 32), du coulisseau 27 et. de son doigt 26, forme uii excentrique, à excentration réglable entre zéro et quelques millimètres.
Le réglage de l'excen- tration se fait en dévissant- deux vis 36 qui fixent le coulisseau 27 dans la rainure diamé trale 28 du plateau 29, en déplaçant alors de la valeur voulue le coulisseau 27 dans ladite rainure, puis en resserrant. les vis 36, le dé placement du coulisseau étant rendu possible du fait que les vis 36 traversent des bouton nières 37 de ce coulisseau. Un index 38 gravé sur le coulisseau et se déplaçant en regard d'une graduation 39 gravée sur le plateau permet de lire la valeur de l'excentricité obte nue pour le doigt 26.
Quand cette excentri cité est nulle, la rotation de l'arbre 31 du mo teur pneumatique et du plateau 29 ne trans met évidemment aucun mouvement à la tige 21 et au coulisseau 14, 17 relié au ressort porte-pierre 12. Quand cette excentricité a une certaine valeur, le doigt. 26 décrit un cer cle autour de l'axe de l'arbre 31 et, en agis sant sur les bords de la fente 25 de la tige 21, transmet à cette tige un mouvement de trans lation alternative dont la valeur dépend de l'excentricité du doigt 26. Cette translation alternative est imprimée par la tige 21 au coulisseau 14, 17 qui se déplace sur les billes 15 et finalement à la pierre 13 par l'intermé- diaire du ressort 12.
La tête 17 comporte deux rainures 40 et 40a à section en<B>T</B> dans l'une desquelles est engagée et. coulisse la tête d'un boulon 41 ser vant à attacher sur cette tête l'extrémité du ressort à lame 12 qui est ensuite serrée par un écrou 42. Cette disposition permet des orientations diverses de la lame-ressort 12 et (le la pierre, comme on le voit en comparant par exemple entre elles les fig. 1. et 6.
L'embase 2 du bâti 1 qui porte l'ensemble des organes étant serrée sur le chariot d'une machine-outil, par exemple sur un chariot. de tour, qui peut, comme on le sait, prendre deux mouvements de translation, l'un parallèle au grand axe de la machine-outil, l'autre trans- versal, on a le moyen d'approcher le dispositif et la pierre 13 de toute surface circulaire cen trée sur la machine-outil et entraînée par elle.
Dans l'exemple représente sur la fig. 1, la surface à superfinir est une des surfaces cy lindriques extérieures 43 d'une pièce 44. Celle- ci est fixée et centrée sur la poupée mobile du tour qui L'entraîne en rotation. En man#u- vrant le chariot du tour, on amène la pierre 13 contre la surface 43 et l'on gradue comme l'on veut la pression de cette pierre sur la dite surface, cette pression correspondant à une certaine flexion élastique du ressort à lame 12.
Préalablement, on aura réglé la posi tion du coulisseau 27 sur le plateau 29, de ma nière à avoir l'amplitude voulue pour les oscillations de la pierre 13 qui se feront pa rallèlement aux génératrices de la surface cy lindrique 43 à superfinir. La pierre 13 étant en contact avec la surface 43, on met en mar- ehe, d'une part., le tour pour faire tourner cette surface autour de son axe, d'autre part, le moteur pneumatique 32 pour produire les oscillations de la pierre 13.
Au fur et à me sure de la progression de la superfinition, le chariot est déplacé parallèlement à l'axe de rotation de la pièce 44, c'est-à-dire aux géné ratrices de la surface 43.
Dans l'exemple de la fig. 6, il s'agit de superfinir la surface interne d'un alésage 45 de la pièce 44; la lame-ressort 12 portant la pierre est alors disposée parallèlement à l'axe de la pièce 44, ce que permet le mode de fixation de cette lame sur la tête 17.
Dans l'exemple de la fig. 7 le dispositif exécute la superfinition d'une face plane 46 perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce 44. L'embase 2 du bâti 1 est alors disposée sur le chariot du tour de manière que le bâti 1 soit perpendiculaire à l'axe de rotation.
L'exemple de la fig. 8 ne diffère de celui de la fig. 1 que par la substitution à la pierre 13 d'un rodoir 13a en forme de roue d'engre nage pour obtenir le rodage des dents d'une roue d'engrenage 47 à superfinir qui est en traînée en rotation autour de son axe par le tour.
Enfin, la fig. 9 montre une variante du dispositif, destinée à la superfinition des pe tites pièces telles que des galets. Dans cette variante, la lame-ressort 12 est dans un plan horizontal. de manière que la pierre 13 vienne s'appliquer sur le dessus du galet 48 à super- finir. La lame-ressort 12 est alors fixée dans la rainure 40a que l'on voit sur les, fig. 1 à 8 sous la tête coulissante 17.
Le galet à super- finir 48 est appuyé par son poids et par la pression de la pierre 13 contre deux galets ou rouleaux 49, 50. Il est, en outre, entraîné en rotation par l'un au moins de ces galets dont l'axe est solidarisé de la poupée mobile du tour, l'autre galet pouvant être fou. L'axe du galet 50 tourillonne dans un bâti 51 que l'on peut aménager de faon à faciliter la mise en place des galets à superfinir et leur éjec tion après traitement.
Pour cela, ce bâti 51 est articulé autour de l'axe du galet 49, de sorte qu'en faisant pivoter ce bâti 51 autour dudit axe, on éloigne ou l'on rapproche le galet 50 du galet à superfinir 48. Le bâti 51 est main- i tenu en position pendant l'opération de super- finition par une béquille élastique 52. Cette béquille est articulée en 53 sur le bâti 51 et vient prendre appui par son extrémité infé rieure 54 contre le bâti 55 du tour. Sur la i fig. 9, les organes sont dans la position de travail.
La pression exercée par la lame-res- sort 12 et également la réaction de la béquille 52 maintiennent entre la pierre 13 et le galet 48 le frottement nécessaire à la superfinition, en même temps que la pierre 13 reçoit du mo teur pneumatique son oscillation parallèle aux génératrices du galet, c'est-à-dire perpendicu laire au plan de la fig. 9. Quand la superfini- tion du galet 48 est terminée, on écarte la bé quille 52 de son point d'appui 55 en la fai- saut pivoter autour de l'articulation 52.
Le bâti 51 s'abaisse alors en pivotant autour de l'axe du galet 49. Lin doigt 56, monté pivotant en 57 sur le bâti 51 et qu'un contrepoids 58 tend. à maintenir dans sa position, vient ren contrer le galet 48 qui s'est abaissé en restant en contact avec les deux galets 49 et 50. Par la vitesse de rotation cqu'il a acquise, le galet 48 s'appuyant sur l'extrémité du doigt 56 est projeté contre une rampe 59 ,solidaire du bâti 51 et s'éjecte automatiquement en roulant sur cette rampe.
Par le moyen de la même rampe, on peut introduire un nouveau galet, puis on remet immédiatement. les organes en position de travail au moyen de la béquille 52.
Device for superfinishing machined surfaces. Modern methods of examining the surface conditions of machined parts have revealed the relatively coarse character of surfaces which had undergone machining operations and were heretofore considered finished. We were thus led to the technique known today under the term of superfinishing so much to obtain a much more advanced finish of these
surfaces machined by the application of fine abrasives under relatively moderate pressures.
Tests carried out on engines have shown that the premature wear of certain components was due to the poor condition of the surface of the friction and journaling parts and that from this point of view, superfinishing provides a definite advantage.
The machines recently built to carry out this operation are in the form of heavy, complicated and expensive machine tools. In addition, in these machines,
the abrasive stone used for the superfinishing is applied to the part being treated by the pressure of coil springs arranged normally on the surface to be superfinished. This provision makes certain operations difficult or impossible; this is the case in particular with the superfinishing of the internal surface of a hazard.
The present invention relates to a positive superfinishing device for machined surfaces, comprising an abrasive member mounted on an elastic arm connected to a slide driven by a reciprocating movement and means for adjusting the orientation of said arm relative to said slide. . The object of the invention is to make it possible to give the abrasive member all the desired orientations and to obtain the superfinishing both of the external surfaces and of the internal surfaces,
thus achieving a superfinishing device of universal character.
An embodiment of the object of the invention and a variant are shown, by way of example, in the accompanying drawing: FIG. 1 is a perspective view of a superfinishing device constituting this embodiment and shown in the position which corresponds to the superfinishing of a cylindrical outer surface.
Fig. 2 is a view in elevation and in vertical section, on a larger scale, of this device.
Fig. 3 is a partial section of the positive say along line III-III of FIG. 2. In this fig. 3, the line II-II represents the trace of the section plane of FIG. 2.
Fig. 4 is a view in projection and in horizontal section of the device.
Fig. 5 is a detail view of FIG. 4. Figs. 6, 7 and 8 are partial perspective views similar to FIG. 1 representing the device in various applications.
Fig. 9 is a schematic view of the aforementioned variant.
The superfinishing device shown comprises a frame 1 formed of a thick vertical sheet provided at its base with a base 2 made of thick iron, which can be clamped, for example, between the jaws 3 of a lathe carriage (FIG. 2). The fixing of the sheet 1 on the base 2 is ensured by a bolt 4, the head 4a of which can be adjusted in a T-section slide 5 that the base 2 has, the tightening being done by a nut 6 against the wing 7 of an angle iron. The other wing 8 of the angle iron is fixed to the sheet 1 by bolts 9 passing through oblong holes 10 allowing a certain height adjustment of the sheet 1.
In the middle part of this sheet is fixed a slide 11, [J-shaped with horizontal branches. In this slide can so move, parallel to the plane of the sheet 1, a slide to which is attached one of the ends of an elastic arm consisting of a leaf spring 12, carrying at its opposite free end the abrasive stone of superfinish -13.
The slide is in two parts, namely: on the one hand, a nut 14 guided in the slide 11 and held bare therein by four series of balls 15 arranged in grooves 16 in <B> V </B> of the smooth neck and the nut, on the other hand, a head 17 fixed on the nut 14 by prisoners 18 and nuts 19.
At the ends of the slide, the falling of the balls is prevented by plates 19a fixed respectively on the smooth neck and on the nut 14, the maximum amplitude of the travel of the nut in the slide thus being equal to the total of the clearances. between the balls. By needle screws 20, the nut 14 is secured to a rod 21 engaged in a hole of this nut and being able to slide freely at its opposite end in a small bearing 22 of a flange 23.
This flange is fixed to a base 24 which is itself secured to the slide 11. In its middle part, the rod 21 has a transverse slot 25 (FIG. 4) in which engages a finger 26 carried by a slide 27. This slide is fixed in an adjustable manner in a diametral groove 28 of a plate 29. The axis 30 of this plate is fixed in rotation to the end of the shaft 37. of a pneumatic motor 32 with a turbine, fixed by collars 33 on the upper part of the sheet 1.
(In the drawing, this engine, of which the inlet at 34 and the inlet adjusting ring at 35 can be seen, is of the type commonly used for driving small grinding wheels or abrasive rods.) plate 29 (which can be driven in phis or slower rotation by motor 32), slide 27 and. of its finger 26, eccentric uii shape, with adjustable eccentricity between zero and a few millimeters.
The offset is adjusted by unscrewing two screws 36 which fix the slider 27 in the diametral groove 28 of the plate 29, then moving the slider 27 by the desired value in said groove, then tightening. the screws 36, the displacement of the slide being made possible by the fact that the screws 36 pass through nières buttons 37 of this slide. An index 38 engraved on the slide and moving opposite a graduation 39 engraved on the plate makes it possible to read the value of the eccentricity obtained bare for the finger 26.
When this eccentricity is zero, the rotation of the shaft 31 of the pneumatic motor and of the plate 29 obviously does not transmit any movement to the rod 21 and to the slide 14, 17 connected to the stone-holder spring 12. When this eccentricity has a certain value, the finger. 26 describes a circle around the axis of the shaft 31 and, by acting on the edges of the slot 25 of the rod 21, transmits to this rod an alternating translational movement, the value of which depends on the eccentricity of the finger 26. This alternative translation is imparted by the rod 21 to the slide 14, 17 which moves on the balls 15 and finally to the stone 13 through the intermediary of the spring 12.
The head 17 has two grooves 40 and 40a with a <B> T </B> section in one of which is engaged and. slides the head of a bolt 41 serving to attach to this head the end of the leaf spring 12 which is then tightened by a nut 42. This arrangement allows various orientations of the leaf spring 12 and (the stone, as can be seen by comparing, for example, Figs. 1. and 6.
The base 2 of the frame 1 which carries all of the components being clamped on the carriage of a machine tool, for example on a carriage. turn, which can, as we know, take two translational movements, one parallel to the major axis of the machine tool, the other transverse, we have the means of approaching the device and the stone 13 of any circular surface centered on and driven by the machine tool.
In the example shown in fig. 1, the surface to be superfinished is one of the exterior cylindrical surfaces 43 of a part 44. The latter is fixed and centered on the tailstock of the lathe which drives it in rotation. By operating the lathe carriage, the stone 13 is brought against the surface 43 and the pressure of this stone on the said surface is graduated as desired, this pressure corresponding to a certain elastic bending of the spring. blade 12.
Beforehand, the position of the slider 27 will have been adjusted on the plate 29, so as to have the desired amplitude for the oscillations of the stone 13 which will take place alongside the generatrices of the cylindrical surface 43 to be superfinished. The stone 13 being in contact with the surface 43, we start, on the one hand, the lathe to rotate this surface about its axis, on the other hand, the pneumatic motor 32 to produce the oscillations of stone 13.
As the superfinishing progresses, the carriage is moved parallel to the axis of rotation of the part 44, that is to say to the generators of the surface 43.
In the example of FIG. 6, this involves superfinishing the internal surface of a bore 45 of the part 44; the leaf spring 12 carrying the stone is then arranged parallel to the axis of the part 44, which allows the method of fixing this blade on the head 17.
In the example of FIG. 7 the device performs the superfinishing of a flat face 46 perpendicular to the axis of rotation of the part 44. The base 2 of the frame 1 is then arranged on the carriage of the lathe so that the frame 1 is perpendicular to the rotation axis.
The example of fig. 8 does not differ from that of FIG. 1 that by replacing the stone 13 with a lapping 13a in the form of a gear wheel to obtain the lapping of the teeth of a gear wheel 47 to be superfinished which is dragged in rotation around its axis by the tower.
Finally, fig. 9 shows a variant of the device, intended for the superfinishing of small parts such as rollers. In this variant, the leaf spring 12 is in a horizontal plane. so that the stone 13 comes to rest on the top of the roller 48 to be super-finished. The leaf spring 12 is then fixed in the groove 40a which can be seen in the, fig. 1 to 8 under the sliding head 17.
The roller to be super-finished 48 is supported by its weight and by the pressure of the stone 13 against two rollers or rollers 49, 50. It is, moreover, driven in rotation by at least one of these rollers of which the axis is secured to the tailstock of the lathe, the other roller may be crazy. The axis of the roller 50 is journaled in a frame 51 which can be arranged so as to facilitate the installation of the rollers to be superfinished and their ejection after treatment.
For this, this frame 51 is articulated around the axis of the roller 49, so that by causing this frame 51 to pivot around said axis, the roller 50 is moved away from or brought closer to the roller to be superfinished 48. The frame 51 is held in position during the superfinishing operation by a resilient crutch 52. This crutch is articulated at 53 on the frame 51 and comes to bear by its lower end 54 against the frame 55 of the lathe. In i fig. 9, the organs are in the working position.
The pressure exerted by the spring blade 12 and also the reaction of the crutch 52 maintain between the stone 13 and the roller 48 the friction necessary for the superfinishing, at the same time as the stone 13 receives its parallel oscillation from the pneumatic motor. to the generatrices of the roller, that is to say perpendicular to the plane of FIG. 9. When the superfinishing of the roller 48 is finished, the stay 52 is moved away from its fulcrum 55 by making it pivot around the articulation 52.
The frame 51 is then lowered by pivoting around the axis of the roller 49. Lin finger 56, pivotally mounted at 57 on the frame 51 and a counterweight 58 tends. to be maintained in its position, comes to counter the roller 48 which is lowered while remaining in contact with the two rollers 49 and 50. By the speed of rotation cqu'il acquired, the roller 48 resting on the end the finger 56 is thrown against a ramp 59, integral with the frame 51 and is automatically ejected while rolling on this ramp.
By means of the same ramp, a new roller can be introduced, then immediately put back. the components in working position by means of the stand 52.