Procédé pour l'affûtage des forets et machine pour la mise en aeuvre de ce procédé Le présent brevet comprend un procédé pour l'affûtage des forets et une machine pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé est caractérisé par le fait qu'on maintient le foret incliné par rapport au plan de travail d'une meule, sa pointe dans ce plan, et qu'on lui communique les trois mouve ment simultanés suivants: un mouvement de rotation autour de son axe, reformant l'angle de pointe, un mouvement d'oscillation autour d'un axe passant par la pointe du foret et situé dans le plan de la meule, reformant l'arête tranchante des lèvres et leur dépouille, et enfin, un mouvement de va-et-vient approxima tivement axial, reformant l'arête terminale du foret.
La machine est caractérisée par un bâti, par une meule montée sur ce bâti, par un support susceptible de pivoter sur ce bâti, par une poupée, dans laquelle le foret à affûter est destiné à être monté rotativement, articulée sur le support de façon à permettre d'éloigner et de rapprocher le foret de la meule, ces deux der niers - foret et meule - pouvant par ailleurs être déplacés axialement de façon que l'on puisse amener l'axe de pivotement du support et la pointe du foret dans le plan de la meule par un mécanisme permettant d'imprimer simul tanément au foret un premier mouvement de rotation autour de son axe, un second mouve- ment d'oscillation autour de l'axe de pivote ment du support,
et un troisième mouvement d'oscillation autour de l'axe d'articulation de la poupée assimilable en première approximation à un mouvement de va-et-vient axial.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de la machine pour la mise en oeuvre du procédé objet d'une des inventions. Les fig. 1 et 2 sont deux vues en perspective prises sous des angles différents, de la machine.
La fig. 3 est une vue d'un détail de la machine.
La fig. 4 est une coupe d'un détail suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une coupe d'un détail suivant la ligne V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe d'un détail, suivant la ligne VI-VI de la fig. 4, à échelle agrandie. La fig. 7 est une vue en plan, prise de des sous, d'un détail de la fig. 3.
La fig. 8 est une vue en élévation de ce détail. La fig. 9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la fig. 3 qui coïncide avec la ligne IV-IV, mais dans laquelle d'autres détails ont été repré sentés. La fig. 10 est une vue en élévation, avec coupe partielle, d'une partie de la machine.
Les fig. 11 et 12 sont des vues de deux cames, et les fig. 13 et 14 représentent respecti vement le diagramme d'opération de chacune de ces deux cames.
La fig. 15 est une vue en élévation d'un détail de la fig. 4, à plus petite échelle.
La fig. 16 est une vue en perspective d'une partie de la machine.
La fig. 17 est une vue en élévation d'une autre partie de la machine.
La fig. 18 est une coupe suivant la ligne XVIII-XVIII de la fig. 17.
La fig. 19 est une vue d'un foret, avec une partie de la meule, indiquant schématiquement le principe de fonctionnement de la machine.
Les fig. 20-21, 22-23 et 24-25 sont des vues en plan, respectivement en élévation, d'une tige pleine sur laquelle auraient été effectuées suc cessivement les trois principales opérations d'affûtage qui, dans la réalité, s'effectuent simultanément.
Les fig. 26 et 27 sont des vues en plan, res pectivement en élévation, analogues aux fig. 24 et 25, mais d'un foret.
Les fig. 28 et 29 sont des vues en plan, res pectivement en élévation, d'un foret dont l'extrémité a été appointée.
Les fig. 30 et 31 sont des vues en plan, respectivement en élévation, d'un foret dont l'affûtage est dit à quatre faces et les fig. 32 et 33 sont des vues en plan, respec tivement en élévation, d'un foret à pivot.
La machine représentée comprend un bâti central 1-2, présentant un support latéral cylin drique 3 sur lequel est monté rotativement un pied 4 portant le moteur 5 d'une meule 6. Un dispositif de commande non représenté permet, au moyen d'un volant 7, de déplacer le pied 4 de la meule en le faisant tourner autour du sup port 3 dont l'axe est parallèle à celui de la meule. Un dispositif de blocage, non représenté également, permet, en manoeuvrant une tête moletée 8 (fig. 2), de modifier la position axiale de la meule de manière à maintenir son plan de travail 9 constamment sur l'axe central vertical 10 de la machine.
La machine comprend en outre une pou pée 11 sur laquelle est montée rotativement une pince 12 destinée à serrer le foret à affûter. Lorsque ce dernier est en place dans la pince 12, son axe coïncide avec l'axe 13 de la pince, lequel coupe l'axe vertical 10 de la machine. Une tige de repérage 14, de position réglagle (fig. 16), montée sur la poupée 11, permet de régler la position du foret de façon telle que sa pointe coïncide avec l'axe 10 et que son inclinaison initiale par rapport à la meule soit bien déter minée. La poupée 11 est articulée autour d'un axe 15 perpendiculaire au plan formé par les axes 10 et 13, ce qui permet à la poupée d'effec tuer un mouvement de basculement dans ce plan.
L'axe 15 est monté sur un support 16 d'une tourelle 2a montée rotativement dans le bâti 1 de manière à pouvoir tourner autour de l'axe 10. La poupée 11 peut ainsi osciller autour de l'axe 10.
La machine comprend un mécanisme de commande produisant simultanément la rota tion de la pince 12 autour de son axe 13, le mouvement basculant de la poupée 11 autour de l'axe horizontal 15 et l'oscillation de celle-ci autour de l'axe vertical 10. Ce mécanisme de commande comprend un arbre principal 17 (fig. 3, 9 et 10) pivoté dans la poupée 11, paral lèlement à l'arbre 15. Cet arbre 17 porte une manivelle 18 qui permet de l'actionner manuel lement.
Pour commander la rotation de la pince, l'arbre 17 porte un pignon conique 19 en prise avec un second pignon conique 20 solidaire d'un pignon 21 engrenant avec une roue den tée 22 solidaire de la pince. La rotation de l'arbre 17 produit ainsi celle de la pince, à un rapport tel qu'il faille deux tours de manivelle 18 pour produire un tour de la pince. Le pignon conique 19 est entraîné par l'arbre 17 par l'intermédiaire d'un accouplement à friction représenté dans la fig. 4.
Cet accouplement com- prend une série de trois prisonniers 23 coulissant radialement dans des passages pratiqués dans l'arbre 17 et qui sont maintenus appliqués contre un canon 19a solidaire du pignon 19 par la portée conique 24a d'un pointeau 24 com mandé par une tête moletée 25 et se vissant en 26 dans l'arbre 17. En serrant ou desserrant la tête 25, on règle la friction par laquelle le le pignon 19 est entraîné. On peut également libérer complètement ce pignon, par exemple dans le cas où l'on veut régler la position angulaire du foret en tournant la pince, ceci sans déplacer la manivelle 18, non plus que l'arbre 17.
La poupée 11 porte en outre un doigt d'arrêt 27 (fig. 3, 7 et 8) disposé radialement par rapport à la roue 22 de commande de la rotation de la pince. Ce doigt d'arrêt porte, à une de ses extrémités, une tête de commande 28 et est terminé, à son autre extrémité, par une partie 27a taillée droite (fig. 7 et 8) et une partie 27b présentant un plan incliné 29.
Ce doigt d'arrêt peut coulisser axialement et est rappelé par un \ressort 30 qui tend à maintenir son extrémité en prise avec la roue 22; il peut en outre tourner sur lui-même et occuper trois positions angulaires différentes, l'une dans laquelle l'extrémité 27a est en prise avec la roue 22, ce qui a pour effet de bloquer cette dernière dans les deux sens de rotation, les deux autres dans lesquelles la partie 27b vient en prise avec les dents de la roue 22 et bloque cette der nière dans un sens de rotation seulement, déter miné par la direction dans laquelle se trouve le plan incliné 29, le doigt 27 travaillant alors comme un cliquet.
Le mécanisme produisant les mouvements de basculement de la poupée 11 autour de l'axe 15, comprend un étrier oscillant 31 (fig. 3, 9 et 10), articulé dans la poupée 11 autour d'un axe 123 parallèle à l'arbre principal 17. Cet étrier 31 est traversé par un canon 32 vissé sur l'extrémité filetée 33a d'une tige 33 pivotée dans la poupée 11, parallèlement à la pince 12 et prenant appui sur une butée cylindrique 34, fixée au support 16 et s'étendant parallèlement à l'axe 15. Le poids de la poupée 11, qui tend à la faire basculer en arrière autour de l'axe 15, applique l'extrémité de la tige 33 contre la butée 34 (fig. 10).
La tige 33 est empêchée de se déplacer axialement vers l'arrière de la poupée par un doigt 32a que présente le canon 32 et qui prend appui, par un pointeau 35, sur une portée intérieure et radialement dentée 36 de l'étrier 31. Celui-ci est solidaire d'un bras 37 dont l'extré mité libre prend appui sur furie ou l'autre de deux cames 38 et 39 portées par l'arbre princi pal 17. Ces deux carnes sont montées sur cet arbre de façon à pouvoir être déplacées axiale- ment afin que l'une ou l'autre puisse être amenée en regard du bras 37, suivant le travail que doit effectuer la machine.
Le canon 32 est solidaire d'un manchon de commande 40 qui porte des repères se déplaçant en regard d'un index fixe 100 porté par la poupée (fig. 1). Ce manchon 40, que l'on peut actionner manuelle ment, permet de faire varier la position angu laire du doigt 32a par rapport à la tige 33. Pour pouvoir manceuvrer ce manchon 40, il faut sou lever la poupée 11, en la saisissant par une poignée 101 (fig. 1), afin de dégager le poin teau 35 des dents de la portée 36. Dans la posi tion du doigt 32a représentée dans les fig. 9 et 10, le pointeau 35 coïncide exactement avec l'axe de rotation 123 de l'étrier oscillant 31.
Au repos et dans la position montrée dans la fig. 10, le poids de la poupée applique l'étrier 31 contre le pointeau 35, le bras 37 contre l'une des cames 38 ou 39 et la tige 33 contre la butée 34. Supposons que le pointeau 35 se trouve dans la position<I>35a,</I> montrée en poin tillés dans la fig. 9 et que la came 38 (ou 39) amenant une partie de grand diamètre en regard du bras 37, tende à faire osciller l'étrier dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre dans la fig. 10.
Comme le pointeau 35 reste fixe, c'est l'axe 123 de l'étrier 31 qui tendra à se déplacer vers la droite, ce qui fina lement produira l'oscillation de la poupée autour de son axe 15 dans le sens contraire à celui du mouvement des aiguilles d'une montre; la tige 33 suivra la poupée dans ses déplace ments en oscillant légèrement autour de la butée 34 tout en restant en contact avec elle, la différence des mouvements entre cette tige et la poupée étant absorbée par le jeu 40a. Si c'est une partie de petit diamètre de la carne qui vient en regard du bras 37 les mêmes mouvements se feront en sens contraire, sous l'action du poids de la poupée. Tous ces mouvements sont produits par la rotation de l'arbre principal 17 actionné par la manivelle 18.
Il est à remarquer que lorsque la poupée 11 est au repos, son inclinaison peut être modifiée en faisant tourner la tige 33 au moyen d'une manivelle de commande 41 (fig. 3 et 10), soli daire d'un tambour gradué 102 tournant en regard de l'index fixe 100 porté par la poupée (fig. 1 et 3). La tige 33 se visse alors plus ou moins profondément dans le canon 32 et l'inclinaison de la poupée, c'est-à-dire sa posi tion moyenne pendant son mouvement de bas- culement, peut ainsi être modifiée. Ce réglage peut s'effectuer même pendant que la mani velle 18 est manoauvrée et permettre de produire le mouvement d'avance des forets.
Lorsqu'on fait tourner la tige 33, le canon 32 est empêché de tourner par les stries de la portée 36 qui viennent en prise avec le pointeau 35 porté par le doigt 32a.
Les mouvements d'oscillation de la poupée autour de l'axe vertical 10 sont également commandés par l'arbre principal 17. A cet effet, cet arbre porte, à son extrémité opposée à la manivelle 18 (fig. 1 et 3), un petit plateau 42 présentant une rainure diamétrale 43 dans laquelle est fixé, de façon réglable, un tourillon 44 sur lequel est articulée une extrémité d'une tige 45. Cette tige est en outre articulée, par son autre extrémité, à un bras 46, solidaire d'un arbre oscillant 47 porté par le support 16. Cet arbre 47 porte, à son autre extrémité, un doigt 48 (fig. 2) qui lui est perpendiculaire, destiné à prendre appui contre une butée 49 fixée de façon réglable.
Pour produire les mou vements d'oscillation susmentionnés, on tourne la manivelle 18, de la main droite par exemple, et tenant de la main gauche, l'une ou l'autre des poignées 41 ou 101 (voir fig. 1), on applique légèrement le doigt 48 contre la butée 49; pendant une demi-oscillation du plateau 42, ce doigt exercera une pression sur cette butée et, comme celle-ci est fixe, la tourelle 2a tournera en sens inverse; dans la demi-oscillation suivante, le doigt 48 aurait tendance à s'éloigner de la butée 49, mais c'est la main gauche qui les maintiendra en contact tout en déplaçant la tourelle en sens inverse. L'amplitude des oscillations se règle en modifiant la position du -tourillon 44 dans la rainure 43.
Le départ du mouvement oscillant de la poupée est contrôlé par une graduation 103 que porte le plateau 42 et qui vient en regard d'un index fixe 104 porté par la poupée (fig. 3).
Enfin, l'arbre 17 porte un plateau diviseur 51 (fig. 2, 3, 4 et 15) présentant une série de trous 52 dans lesquels sont placés, de façon amovible, des taquets 53. Chacun de ces taquets présente une saillie 53a sur laquelle est pratiqué un plan incliné 54. Ces saillies ne s'étendent, diamétralement, que sur une moitié du taquet et butent contre un cliquet 55 formé d'une tige montée de façon coulissante sur la poupée<B>Il</B> et qu'un ressort 56 tend à appliquer contre ces taquets. L'axe de ce cliquet correspond avec l'axe des trous 52 du plateau diviseur 51 et son extrémité active 55a ne s'étend, diamé tralement, que sur la moitié de la tige 55.
Une tête de commande 57 (fig. 4) permet de modifier la position angulaire de ce cliquet de manière telle qu'il bute soit contre les taquets 53 dont la saillie 53a est disposée vers l'extérieur du plateau 51, comme le taquet figurant au bas de la fig. 4, soit contre les taquets 53 dont la saillie 53a est située vers l'intérieur du plateau 51, comme le taquet figurant au haut de la fig. 4.
(Dans la réalité, ces taquets ne sont pas diamétralement opposés.) Dans la position du cliquet 55 représentée dans la fig. 4, ce cliquet bute contre les taquets à saillie disposés extérieurement. Les uns agissent pour empêcher la rotation du plateau 51 dans un sens et la permettre dans l'autre, et les autres inversement. Certains taquets pourront aussi être doubles, c'est-à-dire présenter deux saillies de pente opposée. Ce mécanisme permet de déterminer la position angulaire de l'arbre principal 17 et par conséquent de la pince 12 lorsqu'il y a lieu d'effectuer, pour certains affûtages, des mouvements de rotation du foret d'une valeur angulaire déterminée.
La machine présente en outre les particu larités suivantes La tige de repérage 14 qui, comme cela a été dit au début de la présente description, permet de déterminer la -position axiale et angulaire du foret, est montée à l'extrémité d'une tige 105 (fig. 1 et 16), fixée elle-même à un coulisseau 106. Ce dernier se déplace dans une coulisse 107 portée par la poupée 11. La position axiale de la tige 105 est contrôlée par un index 108, porté par le coulisseau 106, qui se déplace en regard d'une graduation 109 éta lonnée en degrés d'angle. La tige 14 est mobile axialement et est solidaire d'une tête de com mande 110, de sorte qu'elle peut s'éclipser une fois la position exacte du foret déterminée.
La position axiale de la meule étant réglable, une tige de repérage 112 représentée dans les fig. 17 et 18 permet d'opérer ce réglage pour amener le plan de travail 9 de la meule à coïn cider avec l'axe vertical 10 de la machine (fig. 3 et 17). A cet effet, la tourelle 2a porte un téton 111 dont l'axe correspond à l'axe 10. La tige 112 présente un plat longitudinal 113 et est munie d'une embase percée 114 qui s'engage sur le téton 111; dans cette position, l'axe 10 est placé dans le plan du plat 113. Il suffit alors d'amener la meule en contact avec ce plat pour que son plan de travail se trouve placé correctement.
Enfin, la machine est munie d'un dispositif permettant de rectifier la meule. Ce dispositif (fig. 2) comprend un outil 115, terminé par une pointe de diamant, qui est monté de façon réglable sur une tige 116 portée elle-même par le pied 4 portant le moteur de la meule.
Une mise en oeuvre du procédé d'affûtage est schématisée dans la fig. 19. Selon cette mise en couvre, le foret 58, en contact avec le plan de travail 9 de la meule 6 et dont l'axe 13 est maintenu incliné par rapport à ce plan, effectue trois mouvements simultanés. L'un de ces mouvements est une rotation autour de l'axe 13 et indiquée par la flèche 59; le second est un mouvement d'oscillation autour de l'axe ver tical 10, situé dans le plan de la meule et passant par la pointe du foret, mouvement qui est indiqué par la flèche 60 et qui est produit par l'oscillation de la poupée 11 autour de l'axe 10.
Enfin, le troisième mouvement est un mouve ment de va-et-vient du foret, indiqué par la flèche 61, qui est obtenu par le mouvement de basculement de la poupée autour de l'axe 15, et que l'on peut considérer comme axial,<B>-</B>ou à faible amplitude.
Ppur la clarté de l'exposé, l'effet de ce triple mouvement - rotation, oscillation, va-et- vient - sur le foret a été décomposé dans les fig. 20 à 25 qui représentent une tige pleine à laquelle on aurait appliqué ces trois mouve ments successivement et non pas simultanément comme c'est le cas dans la réalité. La tige 62 des fig. 20 et 21 a été traitée par simple rotation, de sorte que son extrémité présente un cône régulier 63.
Dans les fig. 22 et 23, on a soumis la tige 62, telle qu'elle se présente dans les fig. 20 et 21,à un mouvement oscillant corres pondant à celui de la flèche 60 de la fig. 19. Ce mouvement modifie de façon constante l'angle au sommet du cône et par conséquent la longueur de la génératrice de ce cône. C'est la raison pour laquelle la base de 'ce cône, irré gulier, apparaît en 64 comme une courbe dans la fig. 23.
Enfin, dans les fig. 24 et 25, la tige 62 a en outre été déplacée, en un mouvement de va-et- vient approximativement axial, ce qui a pour effet de tronquer son cône terminal. Le dia gramme de ce mouvement, déterminé par la came 38 (fig. 11) est représenté dans la fig. 13. Ce tronquage, effectué avec les deux autres mouvements cités précédemment, a pour effet de pratiquer sur le cône une arête 65 ayant approximativement la forme d'un S.
La partie centrale de cette arête, désignée par 66, est constituée par un court tronçon rectiligne qui forme l'arête transversale 67 terminant l'âme du foret à deux gorges 58 montré aux fig. 26 et 27. La longueur de cette arête 67 est variable, étant déterminée par l'amplitude des mouve ments de basculement de la poupée, amplitude qui est réglable, comme cela a été vu plus haut.
Les fig. 28 et 29 représentent un foret 68 affûté au moyen de la présente machine et selon le présent procédé auquel on a pratiqué, au moyen de la machine,, deux dégagements 69 diamétralement opposés destinés à couper les extrémités de l'arête transversale 67 et par conséquent à appointer le foret, c'est-à-dire à lui donner une pointe de centrage.
Pour pra tiquer ces creusures 69, on fait tourner la poupée 11 autour de l'axe vertical 10 jusqu'à amener l'axe 13 de la pince dans le plan gode la meule, puis on règle l'inclinaison de la poupée autour de l'axe 15 jusqu'à ce que le foret soit disposé tangentiellement par rapport au dia mètre extérieur de la meule; on ajuste ensuite la position angulaire de la pince de façon telle que l'arête de la meule séparant son plan de travail 9 de sa surface cylindrique latérale 70 (fig. 1) puisse attaquer l'une des extrémités de l'arête transversale 67 du foret.
La poupée et la pince sont alors maintenues immobiles, par application d'un des taquets 53 contre le cli- quet 55, au moyen d'une pression sur la mani velle 18; puis on actionne le volant 7 comman dant les déplacements de la meule pour effectuer ainsi une opération de fonçage par laquelle on obitent une des creusures 69. Il suffit alors, après avoir dégagé la meule, de faire tourner la pince de 1800 autour de son axe pour répéter la- même opération à l'extrémité opposée de l'arête transversale 67.
La machine permet en outre l'affûtage des forets dit à quatre faces . Les fig. 30 et 31 représentent un foret 71 affûté de cette manière. La pointe du foret présente deux faces de coupe 72 et deux faces de détalonnage 73. Pour exécuter un tel affûtage, on règle la poupée 11 dans une position angulaire -par rapport à l'axe 10 et dans une inclinaison par rapport à l'axe 15 déterminées, puis on règle la position angulaire de la pince. On dispose les taquets 53 dans des positions adéquates et, l'un de ces taquets étant maintenu appliqué contre le cli- quet 55, par une pression sur la manivelle 18, on actionne le volant 7 pour amener la meule en contact avec le foret.
On poursuit le déplace ment de la meule jusqu'à ce que toute la lon gueur de la face à affûter ait été planée et ensuite on dégage la meule. On fait tourner la pince en manoeuvrant la manivelle 18, jusqu'à ce que le taquet 53 suivant franchisse le cli- quet 55. Par un léger recul de la manivelle, on applique ce taquet contre le cliquet et on plane la face suivante du foret. Lors de la rotation de la pince, la poupée a oscillé légèrement autour de Taxe 10, produisant ainsi le détalonnage de la face en travail (face 73). En continuant la manoeuvre, on revient dans la position adéquate pour le travail de la seconde face 72 et enfin pour la seconde face 73.
Enfin, la présente machine permet égale ment la formation et l'affûtage de forets à pivots, les fig. 32 et 33 illustrent un tel foret, désigné par 74, dont le pivot est désigné par 74a. La formation du pivot s'effectue de la façon suivante: le foret ayant été affûté selon le pro cédé susdécrit la poupée est amenée par rotation autour de l'axe 10, dans la position dans laquelle l'axe 13 est situé dans le plan de tra vail 9 de la meule. Puis la poupée est déplacée latéralement, parallèlement à l'axe 15, au moyen d'un dispositif de réglage non repré senté, dont seule une tête de commande 117 est visible dans la fig. 2.
La valeur de ce déplace ment latéral correspondra au rayon que l'on veut donner au pivot 74a. La came 39, visible dans la fig. 12, dont le diagramme de travail est représenté dans la fig. 14, est amenée en regard du levier 37 (fig. 3 et 9) et la meule est déplacée au moyen du volant 7, de manière à effectuer dans le foret une opération de fonçage dirigée parallèlement à son axe. (On pourrait aussi déplacer latéralement la poupée au moyen de la tête de commande 117 mentionnée ci-dessus). Simultanément, on actionne la manivelle 18 pour que cette opération de fonçage s'effectue tout autour du foret et forme ainsi le pivot cylindrique 74a.
Grâce à la came 39, le foret effectue en outre un léger mouvement de va-et- vient en direction de la meule, grâce auquel les surfaces terminales du corps du foret, désignées par 75 (fig. 32 et 33), sont inclinées et courbes.
La présente machine permet également l'affûtage des arêtes tranchantes des tarauds ou des forets à plusieurs lèvres. Dans ce cas on utilise le cliquet 27 d'arrêt de la pince permet tant, par un mouvement de va-et-vient de la manivelle 18, de produire une rotation inter- mittente de la pince, toujours dans le même sens, l'accouplement à friction permettant de ramener la manivelle à son point de départ. Un taquet d'arrêt 118 (fig. 15) peut être placé dans des trous différents 119, 120, 121 et 122, du plateau 51, suivant que la division doit se faire ,respectivement pour trois, quatre, cinq et six arêtes tranchantes.
La butée<B>118</B> s'étend sur une moitié du diamètre des trous, comme les taquets 53, mais, â la différence de ceux-ci, elle ne présente pas de plan incliné car elle n'a pas à franchir le cliquet 55, mais uniquement à s'arrêter contre lui.
La machine permet également l'affûtage de fraises ou de forets à rayon.
En variante, on pourrait remplacer le dispo sitif de basculement de la poupée par un dispo sitif à coulisse produisant un mouvement de va-et-vient de la pince qui soit parfaitement axial.
Method for sharpening drills and machine for implementing this method The present patent comprises a method for sharpening drills and a machine for carrying out this method.
The process is characterized by the fact that the drill is kept inclined with respect to the work plane of a grinding wheel, its point in this plane, and that it communicates the following three simultaneous movements: a movement of rotation around its axis, reforming the point angle, an oscillating movement around an axis passing through the tip of the drill and located in the plane of the grinding wheel, reforming the cutting edge of the lips and their undercut, and finally, a approximately axial reciprocation, reshaping the end edge of the drill.
The machine is characterized by a frame, by a grinding wheel mounted on this frame, by a support capable of pivoting on this frame, by a headstock, in which the sharpening drill is intended to be mounted rotatably, articulated on the support so as to allow the drill bit and the grinding wheel to be moved away and closer together, these last two - drill and grinding wheel - can also be moved axially so that the pivot axis of the support and the tip of the drill can be brought into the plane of the grinding wheel by a mechanism making it possible to simultaneously impart to the drill a first rotational movement around its axis, a second oscillation movement around the pivot axis of the support,
and a third oscillation movement around the axis of articulation of the doll, assimilable in a first approximation to an axial reciprocating movement.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the machine for implementing the method which is the subject of one of the inventions. Figs. 1 and 2 are two perspective views, taken from different angles, of the machine.
Fig. 3 is a view of a detail of the machine.
Fig. 4 is a sectional view of a detail along the line IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a sectional view of a detail taken along the line V-V of FIG. 4.
Fig. 6 is a sectional section taken along the line VI-VI of FIG. 4, on a larger scale. Fig. 7 is a plan view, taken from below, of a detail of FIG. 3.
Fig. 8 is an elevational view of this detail. Fig. 9 is a section taken along line IX-IX of FIG. 3 which coincides with line IV-IV, but in which other details have been shown. Fig. 10 is an elevational view, partially in section, of part of the machine.
Figs. 11 and 12 are views of two cams, and FIGS. 13 and 14 respectively represent the operating diagram of each of these two cams.
Fig. 15 is an elevational view of a detail of FIG. 4, on a smaller scale.
Fig. 16 is a perspective view of part of the machine.
Fig. 17 is an elevational view of another part of the machine.
Fig. 18 is a section taken along line XVIII-XVIII of FIG. 17.
Fig. 19 is a view of a drill, with part of the grinding wheel, schematically indicating the principle of operation of the machine.
Figs. 20-21, 22-23 and 24-25 are plan views, respectively in elevation, of a solid rod on which the three main sharpening operations would have been carried out successively which, in reality, are carried out simultaneously .
Figs. 26 and 27 are plan views, respectively in elevation, similar to FIGS. 24 and 25, but with a drill.
Figs. 28 and 29 are plan views, respectively in elevation, of a drill whose end has been pointed.
Figs. 30 and 31 are plan views, respectively in elevation, of a drill whose sharpening is said to be four-sided and FIGS. 32 and 33 are plan views, respectively in elevation, of a pivot drill.
The machine shown comprises a central frame 1-2, having a cylindrical lateral support 3 on which is rotatably mounted a foot 4 carrying the motor 5 of a grinding wheel 6. A control device not shown allows, by means of a handwheel 7, to move the foot 4 of the grinding wheel by rotating it around the support 3 whose axis is parallel to that of the grinding wheel. A locking device, also not shown, allows, by maneuvering a knurled head 8 (FIG. 2), to modify the axial position of the grinding wheel so as to maintain its working plane 9 constantly on the vertical central axis 10 of the wheel. machine.
The machine further comprises a pouch 11 on which is rotatably mounted a clamp 12 intended to clamp the drill bit to be sharpened. When the latter is in place in the gripper 12, its axis coincides with the axis 13 of the gripper, which intersects the vertical axis 10 of the machine. A locating rod 14, with an adjustable position (fig. 16), mounted on the headstock 11, allows the position of the drill to be adjusted so that its point coincides with the axis 10 and that its initial inclination with respect to the grinding wheel is well determined. The doll 11 is articulated around an axis 15 perpendicular to the plane formed by the axes 10 and 13, which allows the doll to effect a tilting movement in this plane.
The axis 15 is mounted on a support 16 of a turret 2a rotatably mounted in the frame 1 so as to be able to rotate around the axis 10. The doll 11 can thus oscillate around the axis 10.
The machine comprises a control mechanism simultaneously producing the rotation of the gripper 12 around its axis 13, the rocking movement of the headstock 11 around the horizontal axis 15 and the oscillation of the latter around the vertical axis. 10. This control mechanism comprises a main shaft 17 (fig. 3, 9 and 10) pivoted in the tailstock 11, parallel to the shaft 15. This shaft 17 carries a crank 18 which allows it to be actuated manually.
To control the rotation of the clamp, the shaft 17 carries a bevel gear 19 in engagement with a second bevel gear 20 integral with a pinion 21 meshing with a star wheel 22 integral with the gripper. The rotation of the shaft 17 thus produces that of the clamp, at a ratio such that it takes two turns of the crank 18 to produce one revolution of the clamp. The bevel gear 19 is driven by the shaft 17 by means of a friction clutch shown in FIG. 4.
This coupling comprises a series of three prisoners 23 sliding radially in passages made in the shaft 17 and which are kept pressed against a barrel 19a integral with the pinion 19 by the conical bearing surface 24a of a needle 24 controlled by a head. knurled 25 and screwed at 26 into the shaft 17. By tightening or loosening the head 25, the friction by which the pinion 19 is driven is adjusted. This pinion can also be completely released, for example in the case where it is desired to adjust the angular position of the drill by turning the clamp, this without moving the crank 18, nor the shaft 17.
The doll 11 also carries a stop finger 27 (FIGS. 3, 7 and 8) disposed radially with respect to the wheel 22 for controlling the rotation of the clamp. This stop finger carries, at one of its ends, a control head 28 and is terminated, at its other end, by a straight cut part 27a (fig. 7 and 8) and a part 27b having an inclined plane 29.
This stop finger can slide axially and is biased by a spring 30 which tends to keep its end in engagement with the wheel 22; it can also rotate on itself and occupy three different angular positions, one in which the end 27a engages with the wheel 22, which has the effect of blocking the latter in both directions of rotation, the two others in which the part 27b engages with the teeth of the wheel 22 and blocks the latter in one direction of rotation only, determined by the direction in which the inclined plane 29 is located, the finger 27 then working as a pawl.
The mechanism producing the tilting movements of the doll 11 around the axis 15, comprises an oscillating bracket 31 (fig. 3, 9 and 10), articulated in the doll 11 around an axis 123 parallel to the main shaft. 17. This caliper 31 is crossed by a barrel 32 screwed onto the threaded end 33a of a rod 33 pivoted in the headstock 11, parallel to the clamp 12 and bearing on a cylindrical stop 34, fixed to the support 16 and s' extending parallel to the axis 15. The weight of the doll 11, which tends to make it tilt back around the axis 15, applies the end of the rod 33 against the stop 34 (fig. 10).
The rod 33 is prevented from moving axially towards the rear of the headstock by a finger 32a which the barrel 32 presents and which bears, by a needle 35, on an internal and radially toothed bearing surface 36 of the caliper 31. The one -ci is integral with an arm 37 whose free end rests on fury or the other of two cams 38 and 39 carried by the main shaft 17. These two cams are mounted on this shaft so as to be able to be moved axially so that one or the other can be brought opposite the arm 37, depending on the work to be performed by the machine.
The barrel 32 is integral with a control sleeve 40 which bears marks moving opposite a fixed index 100 carried by the doll (FIG. 1). This sleeve 40, which can be actuated manually, makes it possible to vary the angular position of the finger 32a relative to the rod 33. To be able to maneuver this sleeve 40, it is necessary to lift the doll 11, by gripping it by a handle 101 (FIG. 1), in order to release the pin 35 from the teeth of the bearing 36. In the position of the finger 32a shown in FIGS. 9 and 10, the needle 35 coincides exactly with the axis of rotation 123 of the oscillating caliper 31.
At rest and in the position shown in fig. 10, the weight of the headstock applies the caliper 31 against the needle 35, the arm 37 against one of the cams 38 or 39 and the rod 33 against the stop 34. Suppose that the needle 35 is in position <I > 35a, </I> shown in tapered points in fig. 9 and that the cam 38 (or 39) bringing a part of large diameter opposite the arm 37, tends to oscillate the caliper in the direction of clockwise movement in FIG. 10.
As the needle 35 remains fixed, it is the axis 123 of the caliper 31 which will tend to move to the right, which will ultimately produce the oscillation of the headstock around its axis 15 in the opposite direction to that clockwise movement; the rod 33 will follow the doll in its movements, oscillating slightly around the stop 34 while remaining in contact with it, the difference in the movements between this rod and the doll being absorbed by the play 40a. If it is a small diameter part of the carne which comes opposite the arm 37, the same movements will be done in the opposite direction, under the action of the weight of the doll. All these movements are produced by the rotation of the main shaft 17 actuated by the crank 18.
It should be noted that when the doll 11 is at rest, its inclination can be modified by rotating the rod 33 by means of a control crank 41 (fig. 3 and 10), integral with a rotating graduated drum 102. opposite the fixed index 100 carried by the doll (fig. 1 and 3). The rod 33 is then screwed more or less deeply into the barrel 32 and the inclination of the tailstock, that is to say its average position during its tilting movement, can thus be modified. This adjustment can be carried out even while the crank 18 is maneuvered and make it possible to produce the advance movement of the drills.
When the rod 33 is rotated, the barrel 32 is prevented from rotating by the ridges of the bearing 36 which engage with the needle 35 carried by the finger 32a.
The oscillating movements of the doll around the vertical axis 10 are also controlled by the main shaft 17. For this purpose, this shaft carries, at its end opposite to the crank 18 (FIGS. 1 and 3), a small plate 42 having a diametral groove 43 in which is fixed, in an adjustable manner, a journal 44 on which is articulated one end of a rod 45. This rod is also articulated, by its other end, to an arm 46, integral with of an oscillating shaft 47 carried by the support 16. This shaft 47 carries, at its other end, a finger 48 (FIG. 2) which is perpendicular to it, intended to bear against a stop 49 fixed in an adjustable manner.
To produce the aforementioned oscillation movements, the crank 18 is turned, with the right hand for example, and holding with the left hand, one or the other of the handles 41 or 101 (see fig. 1), we lightly applies finger 48 against stop 49; during a half-oscillation of the plate 42, this finger will exert pressure on this stopper and, as the latter is fixed, the turret 2a will turn in the opposite direction; in the following half-oscillation, the finger 48 would tend to move away from the stop 49, but it is the left hand which will keep them in contact while moving the turret in the opposite direction. The amplitude of the oscillations is adjusted by modifying the position of the journal 44 in the groove 43.
The start of the oscillating movement of the doll is controlled by a graduation 103 carried by the plate 42 and which comes opposite a fixed index 104 carried by the doll (FIG. 3).
Finally, the shaft 17 carries a divider plate 51 (FIGS. 2, 3, 4 and 15) having a series of holes 52 in which are placed, in a removable manner, the cleats 53. Each of these cleats has a projection 53a on which is formed an inclined plane 54. These projections extend, diametrically, only on one half of the cleat and abut against a pawl 55 formed of a rod mounted in a sliding manner on the doll <B> It </B> and that a spring 56 tends to apply against these tabs. The axis of this pawl corresponds with the axis of the holes 52 of the divider plate 51 and its active end 55a extends, diametrically, only over half of the rod 55.
A control head 57 (FIG. 4) makes it possible to modify the angular position of this pawl in such a way that it abuts either against the tabs 53, the projection 53a of which is disposed towards the outside of the plate 51, like the latch shown in bottom of fig. 4, or against the cleats 53, the projection 53a of which is situated towards the inside of the plate 51, such as the cleat shown at the top of FIG. 4.
(In reality, these cleats are not diametrically opposed.) In the position of the pawl 55 shown in fig. 4, this pawl abuts against the protruding tabs arranged on the outside. Some act to prevent the rotation of the plate 51 in one direction and allow it in the other, and the others vice versa. Some cleats may also be double, that is to say have two projections of opposite slope. This mechanism makes it possible to determine the angular position of the main shaft 17 and therefore of the clamp 12 when it is necessary to perform, for certain sharpening operations, rotational movements of the drill of a determined angular value.
The machine also has the following peculiarities The locating rod 14 which, as was said at the beginning of the present description, makes it possible to determine the axial and angular position of the drill, is mounted at the end of a rod 105 (fig. 1 and 16), itself fixed to a slide 106. The latter moves in a slide 107 carried by the headstock 11. The axial position of the rod 105 is controlled by an index 108, carried by the slide 106, which moves opposite a graduation 109 calibrated in degrees of angle. The rod 14 is axially movable and is integral with a control head 110, so that it can slip out once the exact position of the drill has been determined.
The axial position of the grinding wheel being adjustable, a locating rod 112 shown in FIGS. 17 and 18 allow this adjustment to be made to bring the working plane 9 of the grinding wheel to coincide with the vertical axis 10 of the machine (fig. 3 and 17). For this purpose, the turret 2a carries a stud 111 whose axis corresponds to the axis 10. The rod 112 has a longitudinal flat 113 and is provided with a pierced base 114 which engages on the stud 111; in this position, the axis 10 is placed in the plane of the plate 113. It is then sufficient to bring the grinding wheel into contact with this plate so that its work surface is placed correctly.
Finally, the machine is provided with a device for grinding the grinding wheel. This device (FIG. 2) comprises a tool 115, terminated by a diamond point, which is mounted in an adjustable manner on a rod 116 carried itself by the foot 4 carrying the motor of the grinding wheel.
An implementation of the sharpening process is shown schematically in FIG. 19. According to this setting, the drill 58, in contact with the work plane 9 of the grinding wheel 6 and whose axis 13 is kept inclined relative to this plane, performs three simultaneous movements. One of these movements is a rotation around the axis 13 and indicated by the arrow 59; the second is a movement of oscillation around the vertical axis 10, located in the plane of the grinding wheel and passing through the tip of the drill, movement which is indicated by the arrow 60 and which is produced by the oscillation of the doll 11 around axis 10.
Finally, the third movement is a reciprocating movement of the drill, indicated by arrow 61, which is obtained by the tilting movement of the doll around axis 15, and which can be considered as axial, <B> - </B> or at low amplitude.
For the clarity of the account, the effect of this triple movement - rotation, oscillation, back and forth - on the drill bit has been broken down in figs. 20 to 25 which represent a solid rod to which these three movements would have been applied successively and not simultaneously as is the case in reality. The rod 62 of Figs. 20 and 21 has been processed by simple rotation, so that its end has a regular cone 63.
In fig. 22 and 23, the rod 62, as it appears in FIGS. 20 and 21, to an oscillating movement corresponding to that of the arrow 60 of FIG. 19. This movement constantly modifies the angle at the apex of the cone and consequently the length of the generator of this cone. This is the reason why the base of this irregular cone appears at 64 as a curve in FIG. 23.
Finally, in fig. 24 and 25, the rod 62 has also been moved, in an approximately axial reciprocating movement, which has the effect of truncating its terminal cone. The dia gram of this movement, determined by cam 38 (fig. 11) is shown in fig. 13. This truncation, carried out with the other two movements mentioned above, has the effect of making on the cone an edge 65 having approximately the shape of an S.
The central part of this ridge, designated by 66, is constituted by a short rectilinear section which forms the transverse ridge 67 terminating the core of the drill with two grooves 58 shown in FIGS. 26 and 27. The length of this edge 67 is variable, being determined by the amplitude of the tilting movements of the headstock, which amplitude is adjustable, as has been seen above.
Figs. 28 and 29 show a drill 68 sharpened by means of the present machine and according to the present method which has been practiced, by means of the machine, two diametrically opposed undercuts 69 intended to cut the ends of the transverse edge 67 and therefore to point the drill, that is to say to give it a centering point.
To practice these hollows 69, the doll 11 is rotated around the vertical axis 10 until the pin 13 of the clamp is brought into the plane of the grinding wheel, then the inclination of the doll is adjusted around it. axis 15 until the drill is disposed tangentially to the outer diameter of the grinding wheel; the angular position of the clamp is then adjusted so that the edge of the grinding wheel separating its work surface 9 from its lateral cylindrical surface 70 (FIG. 1) can attack one of the ends of the transverse edge 67 of the forest.
The doll and the clamp are then kept immobile, by application of one of the tabs 53 against the pawl 55, by means of pressure on the crank 18; then the handwheel 7 is actuated controlling the movements of the grinding wheel to thus perform a sinking operation by which one obites one of the hollows 69. It is then sufficient, after having released the grinding wheel, to rotate the 1800 clamp around its axis to repeat the same operation at the opposite end of the transverse edge 67.
The machine also enables the sharpening of so-called four-sided drills. Figs. 30 and 31 show a drill bit 71 sharpened in this way. The tip of the drill has two cutting faces 72 and two relief faces 73. To perform such sharpening, the headstock 11 is adjusted in an angular position relative to the axis 10 and in an inclination with respect to the axis. 15 determined, then the angular position of the clamp is adjusted. The cleats 53 are placed in suitable positions and, one of these cleats being kept pressed against the pawl 55, by pressure on the crank 18, the handwheel 7 is actuated to bring the grinding wheel into contact with the drill.
The grinding wheel is continued to move until the entire length of the face to be sharpened has been leveled and then the grinding wheel is released. The clamp is rotated by maneuvering the crank 18, until the next latch 53 crosses the pawl 55. By a slight recoil of the crank, this latch is applied against the pawl and the next face of the drill is leveled. . During the rotation of the clamp, the headstock oscillated slightly around Tax 10, thus producing the relief of the working face (face 73). By continuing the maneuver, we return to the position suitable for the work of the second face 72 and finally for the second face 73.
Finally, the present machine also allows the formation and sharpening of pivot drills, FIGS. 32 and 33 illustrate such a drill, designated by 74, the pivot of which is designated by 74a. The formation of the pivot is carried out as follows: the drill having been sharpened according to the above-described process, the doll is brought by rotation around the axis 10, in the position in which the axis 13 is located in the plane of grinding wheel work 9. Then the doll is moved laterally, parallel to the axis 15, by means of an adjustment device not shown, of which only one control head 117 is visible in FIG. 2.
The value of this lateral displacement will correspond to the radius that we want to give to the pivot 74a. The cam 39, visible in fig. 12, the working diagram of which is shown in fig. 14, is brought opposite the lever 37 (Fig. 3 and 9) and the grinding wheel is moved by means of the handwheel 7, so as to perform in the drill a sinking operation directed parallel to its axis. (One could also move the doll laterally by means of the control head 117 mentioned above). Simultaneously, the crank 18 is actuated so that this driving operation takes place all around the drill and thus forms the cylindrical pivot 74a.
Thanks to the cam 39, the drill bit further performs a slight reciprocating movement towards the grinding wheel, whereby the end surfaces of the bit body, designated 75 (Figs. 32 and 33), are inclined and curves.
The present machine also enables sharpening of the cutting edges of taps or multi-lip drills. In this case, the pawl 27 for stopping the gripper is used, allowing, by a back and forth movement of the crank 18, to produce an intermittent rotation of the gripper, always in the same direction, the friction coupling allowing the crank to be returned to its starting point. A stopper 118 (fig. 15) can be placed in different holes 119, 120, 121 and 122, of the plate 51, depending on whether the division is to be made, respectively for three, four, five and six cutting edges.
The stopper <B> 118 </B> extends over half the diameter of the holes, like the tabs 53, but, unlike the latter, it does not have an inclined plane because it does not have to cross the pawl 55, but only to stop against it.
The machine can also sharpen cutters or radius drills.
As a variant, the headstock tilting device could be replaced by a sliding device producing a back and forth movement of the clamp which is perfectly axial.