Dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation
d'une pièce devant être rectifiée sur une machine à rectifier
La présente invention a pour objet un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface de révolution et présentant au moins une portée ou une face frontale plane dressée perpendiculairement à l'axe de la surface de révolution devant être rectifiée, comprenant un organe rotatif d'entraînement par friction de la pièce à rectifier, cet organe comportant au moins une portée ou une face frontale plane, dressée perpendiculairement à son axe de rotation, et étant muni de moyens pour faire plaquer avec une force conjonctive la portée ou face frontale de la pièce à rectifier contre la portée ou face frontale de l'organe,
de manière à permettre à la pièce à rectifier d'être entraînée en rotation par friction tout en conservant une latitude de positionnement latérale, et comprenant deux butées de réaction latérale, fixement positionnées sur une pièce solidarisée avec la machine à rectifier à proximité de la portée ou face frontale de l'organe, et disposées latéralement de manière à fournir, compte tenu de la latitude de posi tiormement, un appui de positionnement latéral pour la pièce à rectifier quand celle-ci subit, en direction de ces butées, la pression d'un outil de rectifiage.
Dans un tel dispositif, le maintien en place et l'entraînement en rotation de la pièce à rectifier sont réalisés par friction d'une face plane, perpendiculaire à l'axe autour duquel doit se faire la rectification, présentée par la pièce à rectifier contre une face plane correspondante d'un organe d'entraînement constitué généralement par un mandrin magnétique présentant à cette fin une surface d'appui totalement plane et perpendiculaire à l'axe de rotation de ce mandrin. Ainsi, en rotation, la pièce à rectifier peut glisser latéralement de sorte que son centrage par rapport à l'axe de rotation du mandrin n'a pas besoin d'être parfait.
Deux butées positionnées de manière fixe sur une pièce ne tournant pas avec le mandrin retiennent latéralement la pièce à rectifier tandis que l'outil de rectifiage agit sur cette pièce en lui faisant subir une pression qui l'appuie contre ces butées. Ainsi, en fonctionnement, la pièce à rectifier tourne autour d'un axe qui ne correspond pas (ou en tous les cas pas obligatoirement) avec l'axe de rotation du mandrin, l'appui de la pièce à rectifier contre les butées permettant d'obtenir des résultats de rectifiage excellents quant à leur tolérance, du fait que la pièce en cours de rectification tourne en étant soumise à des forces agissant entre trois points dont deux sont constitués par lesdites butées et le troisième par l'outil (ou meule) de rectifiage.
On connaît déjà de tels dispositifs qui peuvent selon le cas servir à rectifier des surfaces intérieures ou des surfaces extérieures sphériques ou cylindriques. On considérait jusqu'à maintenant, conception qui se trouve appliquée dans certaines machines à rectifier, que lesdites butées devaient, pour que soit assurée la haute précision que l'on attend d'un rectifiage, présenter des points d'appui constitués par des pièces arrêtées en une position fixe et exemptes, en fonctionnement, de toutes possibilités de mouvement, et l'on utilisait pour ces butées des sabots en métal dur (par exemple le carbure de tungstène).
L'utilisation pour ces butées de tels sabots fixement positionnés et arrêtés avait le notable désavantage d'introduire un frottement élevé qui, pour ne pas devenir prohibitif, imposait des temps de rectifiage relativement long; ceci pour deux raisons: premièrement afin de ne pas augmenter outre mesure la pression de la pièce à rectifier contre les sabots on ne pouvait pas faire avancer relativement rapidement l'outil de rectifiage jusqu'à sa position correspondant à la cote finale désirée, ce qui allongeait le temps de rectifiage, et deuxièmement, du fait que la puissance dissipée par frottement augmente avec la pression de frottement et avec la vitesse du frottement, on ne pouvait pas faire tourner très rapidement la pièce à rectifier durant son rectifiage,
ce qui tendait également à augmenter les temps de rectifiage et pouvait de plus en certains cas nuire à la qualité de la surface rectifiée. Un autre inconvénient qui serait résulté d'une pression de rectifiage élevée dans le cas où lesdites butées étaient des sabots arrêtés, inconvénient dont l'existence constituait donc un désavantage du dispositif à butées constituées par des sabots fixes et arrêtés, aurait été un défaut d'entraînement en rotation du fait que le frottement trop fort contre les sabots fixes aurait entravé le mouvement de rotation de la pièce à rectifier dans une mesure telle qu'un mandrin magnétique n'aurait plus été à même de l'entraîner mais aurait simplement fini par glisser contre cette pièce sans l'entraîner en rotation.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation d'une pièce devant être rectifiée sur une machine à rectifier, ne présentant pas les inconvénients susmentionnés, consécutifs au frottement, qui se présentaient dans les machines à rectifier connues. Dans ce but, la présente invention propose un dispositif caractérisé en ce que les butées sont des paliers tournant autour d'axes fixes disposés de manière telle que les parties tournantes de ces paliers fournissent l'appui de positionnement latéral pour la pièce à rectifier.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'objet de l'invention. Dans ce dessin:
La fig. 1 est une représentation schématique illustrant un dispositif selon la conception en question, de même que le mode de fonctionnement de ce dispositif.
Les fig. 2 et 3 représentent, respectivement vue de devant et vue en coupe horizontale, une forme d'exécution d'un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface extérieure sphérique.
Les fig. 4, 5 et 6 représentent des variantes d'une partie du dispositif représenté à la fig. 3.
Les fig. 7 et 8 représentent, respectivement vu en bout et vu en coupe horizontale, un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface intérieure sphérique, et
la fig. 9 représente un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface intérieure cylindrique.
Sur la fig. 1 on voit, représentée schématiquement, une pièce 1 dont la surface extérieure est à rectifier selon une forme sphérique, ce rectifiage étant effectué au moyen d'une meule cloche 2 tandis que la pièce 1 tourne autour de son axe Al. Cette pièce 1 est entraînée en rotation par friction à partir d'un mandrin magnétique lisse dont la circonférence 3 est dessinée en traits pointillés sur la figure, et qui tourne autour d'un axe A3.
Pour maintenir latéralement la pièce à rectifier 1 contre l'action de pression de la meule rectifieuse 2, sont prévues deux butées 4 contre lesquelles la pièce 1 s'appuie latéralement, ces butées 4 étant montées sur une pièce fixe 5 échancrée pour laisser place au mandrin 3 et à la pièce 1.
L'axe de rotation At de la pièce à rectifier 1 ne coïncide pas avec l'axe de rotation A5 du mandrin 3. Ces deux axes sont décalés latéralement, et au cours du rectifiage ce décalage va varier puisque le diamètre de la pièce 1 va diminuer. Ces deux axes At et As sont également décalés en hauteur pour compenser la composante verticale qui est due aux frottements que la pièce à rectifier 1 produit en tournant dans le sens de la flèche f. Ce décalage vertical reste constant lorsque le diamètre de la pièce 1 diminue, étant donné que les deux butées 4 sont positionnées symétriquement vers le haut et vers le bas par rapport à une ligne passant par l'axe Aj et dirigée selon l'axe de la meule de rectifiage 2.
La position fixe des deux butées 4 peut être ajustée angulairement et radialement par rapport à un point (fictif) de la pièce 5 situé au niveau de l'axe de la meule 2. Le positionnement des butées 4 par rapport à l'axe A5 du mandrin et par rapport à l'axe de travail et de rotation de la meule 2 peut être ajusté en fonction de valeurs expérimentales de manière à obtenir la précision de travail et les conditions de rectifiage les meilleures. I1 est toutefois essentiel pour l'obtention d'un bon rectifiage que les deux butées 4 soient disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation et de travail de la meule 2, si cette condition n'était pas remplie,
le centre de la pièce à rectifier 1 ne se déplacerait pas le long de l'axe de travail et de rotation de la meule 2 au fur et à mesure que le diamètre de cette pièce à rectifier 1 diminue. Alors il est nécessaire pour que l'on obtienne un rectifiage sphérique correct que l'axe de travail et de rotation de la meule cloche 2 passe toujours par le centre de rotation de la pièce à rectifier 1.
Notons que sur cette fig. 1, les écarts entre les axes AX et A5 ont été à dessein augmentés afin d'améliorer la compréhensibilité de la figure. On se rend compte au vu de cette fig. 1 qu'en fonctionnement la pièce à rectifier 1 glisse sans arrêt contre le mandrin magnétique 3 qui l'entraîne en rotation.
Dans le dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation d'une pièce à rectifier selon les fig. 2 et 3, une pièce à rectifier 1 soumise à l'action d'une meule cloche de rectifiage 2 est plaquée contre une pièce formant mandrin magnétique 3 elle-même solidaire d'un mandrin principal de plus grandes dimensions 6. Ce mandrin principal 6 est solidaire d'un arbre 7 monté au moyen de roulements à billes 9 dans la poupée 8 d'une machine à rectifier. Sur la face avant de cette poupée 8, autour du mandrin principal de grandes dimensions 6, est fixée une douille 11 qui se termine, à la hauteur de la face avant du mandrin principal 6, par une bague 12 au centre de laquelle passe l'assemblage des mandrins 6 et 3.
La pièce mandrin magnétique 3 peut comporter des moyens magnétiques qui lui sont propres pour faire adhérer contre sa face avant la pièce à rectifier 1, en variante les moyens magnétiques peuvent être portés par le mandrin principal 6, la pièce mandrin 3 étant alors constituée comme une partie de circuit magnétique conduisant le flux magnétique engendré dans le mandrin principal 6 jusque vers sa face avant pour y maintenir plaquée la pièce 1. La pièce porte-butées 5 est fixée d'un côté de la pièce-mandrin 3, contre la bague 12 au moyen de trois vis 17 qui peuvent être avantageusement des vis du type à six pans intérieurs.
Les deux butées 4 sont fixées sur cette plaque portebutées 5. On voit sur les fig. 2 et 3 que ces butées 4 sont constituées par des roulements à billes ou à aiguilles fixés sur un axe solidarisé avec la pièce 5. Cette pièce 5, qui, au niveau de la pièce-mandrin 3, comporte une échancrure semi-circulaire pour laisser passer cette pièce 3, comporte une coulisse profilée en T 16 creusée dans la pièce 5 et s'étendant selon un arc de cercle autour de l'échancrure présentée par cette pièce 5. Les axes 14 sur lesquels sont montés les roulements à billes
13 pour former les butées 4 sont fixés sur la pièce 5 au moyen de vis 15 dont la tête pénètre dans la coulisse en profil de T 16, ces axes 14 étant serrés sur les vis 15 de manière à être bloqués à la surface de la pièce portebutées 5.
Les butées 4 sont positionnables de manière ajustable seulement dans le sens circonférentiel de l'arc de cercle formé par la coulisse 16, en variante cependant on pourrait monter les butées 4 sur des supports intermédiaires présentant une coulisse radiale pour la fixation des axes 14 et eux-mêmes positionnables en différentes positions circonférentielles dans la coulisse 16. On pourrait ainsi, comme cela a été mentionné en liaison avec la fig. 1, positionner de manière ajustable les butées 4 non seulement dans le sens circonférentiel du segment de cercle formé par la coulisse 16, mais également radialement pour les approcher ou les éloigner plus ou moins du centre de l'échancrure semi-circulaire pratiquée dans la pièce 5.
La pièce porte-butées 5 peut elle-même être positionnée sur la bague 12 d'une manière permettant un faible ajustement en hauteur et en largeur. A cet effet, les vis 17 qui fixent -la plaque porte-butées 5 sur la bague 12 traversent la plaque 5 avec un certain jeu, ce qui laisse une certaine marge d'ajustement dans le positionnement de la plaque 5 sur la bague 12.
Des ergots 19 solidaires de la bague 12 pénètrent dans des fenêtres pratiquées dans la plaque 5 et quatre vis de réglage 18, dont deux travaillent latéralement et deux travaillent en hauteur, l'une de haut en bas et l'autre de bas en haut, permettent de positionner d'une manière exacte la plaque 5 sur la bague 12; pour régler la position de la plaque 5 au moyen des vis 18 on desserre très légèrement les vis 17, on effectue le réglage exact de positionnement en tournant les vis 18 de manière adéquate, puis l'on resserre à fond les vis 17. L'appui de l'extrémité des vis 18 contre les deux ergots 19 assure un positionnement exact de la plaque porte-butées 5 sur la bague 12.
Il faut noter que l'action latérale des vis 18 ne s'exerce que sur un des côtés des ergots 19, une action dans l'autre sens n'est pas nécessaire puisque la plaque porte-butées 5 a toujours tendance, sous la pression exercée par la pièce à rectifier 1 contre les butées 4, à se déplacer latéralement vers l'extérieur (vers la gauche relativement à la fig. 2) de sorte qu'un maintien latéral dans l'autre sens par les vis 18 n'est pas nécessaire. On pourrait cependant naturellement prévoir six vis 18 au lieu de quatre en faisant agir encore deux vis 18 supplémentaires latéralement dans le sens opposé à l'action latérale des vis 18 représentées à la fig. 2.
La construction ci-décrite utilise pour constituer ces butées des roulements à billes ou à aiguilles. L'utilisation de tels roulements n'est pas gênante quant à la précision du rectifiage pouvant être effectué car d'une part, de tels roulements ont un jeu radial pratiquement nul, et d'autre part, la pression latérale exercée par la meule de rectifiage 2 contre la pièce à rectifier 1 est transmise radialement à la surface des roulements à billes 13 de sorte qu'un éventuel jeu de ces roulements est toujours rat trapé dans le même sens.
En fonctionnement, la pièce 1 dont la surface extérieure doit être rectifiée selon une forme sphérique, reste toujours, malgré le fait qu'elle tourne, positionnée d'une manière précise par l'action de pression latérale de la meule 2 et les réactions exercées par les roulements des butées 14 qui équilibrent la pression exercée par la meule. Lorsque le mandrin 3 tourne, il entraîne en rotation la pièce à rectifier 1, mais, du fait que l'axe de rotation du mandrin 3 ne coïncide pas exactement avec le centre de la pièce à rectifier 1, on a toujours un certain glissement entre les deux faces droites plaquées l'une contre l'autre respectivement du mandrin 3 et de la pièce 1.
Comme les roulements 13 peuvent tourner autour de leur axe 14, les frottements entre la pièce 1 et les deux roulements 13 sont extrêmement faibles et le seul frottement notable qui tendrait à freiner la rotation de la pièce 1 est celui qu'exerce la meule-cloche de rectifiage 2. Comme cette meule tourne elle-même autour de son axe à une vitesse très élevée, le freinage qu'elle exerce quant à la rotation de la pièce 1 n'est pas très important et l'on peut faire tourner le mandrin entraînant cette pièce 1 par friction à grande vitesse sans que le freinage exercé sur cette pièce 1 ne perturbe l'entrâîne- ment par friction de celle-ci par le mandrin 3.
Il va sans dire que pour permettre le léger glissement de rotation entre les faces en contact de la pièce 1 et du mandrin 3, ces faces seront avantageusement d'une planéité rigoureuse, ce qui peut être par exemple obtenu pour la pièce à rectifier 1 par un planage préalable de la face qui viendra en contact avec le mandrin 3. La quasi-absence de frottement entre la périphérie de la pièce à rectifier 1 et les roulements 13 des butées 4 permet de faire tourner la pièce 1 à vitesse élevée et de faire appliquer par la meule 2 une pression latérale de rectifiage élevée sans qu'il en résulte un échauffement de frottement excessif, chose qui constitue un avantage notable de la construction ci-décrite.
L'expérience a montré que pour rectifier une même pièce, par exemple une pièce à surface extérieure sphérique comme celle représentée aux fig. 2 et 3, on n'utilisait, en effectuant ce travail sur une machine équipée du dispositif ci-décrit, qu'un temps au moins deux ou trois fois plus court que le temps qu'on utilisait pour effectuer ce même travail sur une machine non équipée du dispositif c°-décrit.
Dans la variante de la fig. 4, la meule 2 n'agit pas dans une direction strictement radiale, mais elle agit selon un certain angle comportant une faible composante axiale contribuant à presser encore davantage la pièce à rectifier 1 contre le mandrin 3. Les roulements 13 des butées 4 doivent également fournir une réaction ayant une même composante axiale que l'action exercée par la meule 2. A cet effet, ces roulements 13 des butées 4 sont montés sur des axes 14' fixés obliquement dans des supports auxiliaires 21 eux-mêmes fixés, au moyen d'une ou plusieurs vis 22 dont la tête pénètre dans une coulisse similaire à la coulisse 16, contre la pièce porte-butées 5.
Fixés de cette manière, les roulements à billes 13 des butées 4 présentent contre la surface périphérique de la pièce à rectifier 1 une ligne d'appui oblique qui vient agir sur une partie déjà légèrement oblique de la surface sphérique de la pièce 1. Il va sans dire que cette construction oblique s'applique spécifiquement au rectifiage d'une surface sphérique, elle ne pourrait par contre guère (ou alors seulement assez difficilement) s'appliquer au cas du rectifiage d'une surface parfaitement cylindrique.
Dans la variante de la fig. 5, la surface extérieure du roulement 13' de la butée 4 est profilée en forme de V de manière à présenter deux lignes d'appui obliques contre deux parties de la surface extérieure sphérique de la pièce 1 déjà légèrement obliques du fait de cette sphé ricité. Pour le reste, le dispositif selon la variante de la fig. 5 est identique au dispositif représenté à la fig. 3.
Dans la variante de la fig. 6, le roulement 13" de la butée 4 a une surface extérieure conique, la conicité de cette surface étant telle qu'elle fournit une réaction d'appui ayant une certaine composante axiale qui presse encore la pièce 1 contre le mandrin 3. La meule de rectifiage 2, non représentée, peut également avantageusement agir en une direction non pas strictement radiale mais légèrement oblique avec une composante axiale correspondant à celle qui est exercée par les deux butées 4 à roulements 13" ayant une surface extérieure conique; ce n'est toutefois pas une obligation et la meule peut aussi avoir une direction strictement radiale. Pour le reste, le dispositif selon la variante de la fig. 6 est identique au dispositif correspondant à la fig. 3.
n faut noter encore que l'on préfère, dans la forme d'exécution ci-décrite, utiliser pour les roulements 13 (ou 13' ou 13") des roulements à billes, ou des roulements à aiguilles, ou encore des roulements à rouleaux; il serait cependant tout aussi possible d'utiliser des roulements à paliers lisses tels que les paliers lisses de précision que l'on connaît dans le domaine technique des machinesoutils.
Les fig. 7 et 8 représentent un dispositif analogue à celui représenté aux fig. 2 et 3 mais utilisé pour rectifier une surface intérieure sphérique. Ce dispositif est analogue à celui qui est représenté aux fig. 2 et 3 avec ces différences près que, premièrement la pièce à rectifier 1' présente une surface sphérique intérieure, sa face frontale appuyée contre le mandrin qui l'entraîne se réduisant à une portée circulaire perpendiculaire à son axe, deuxièmement le mandrin 3' présente un évidement central et ne comporte comme surface contre laquelle s'appuie la pièce 1 qu'une portée frontale, perpendiculaire à son axe de rotation, et voisine de sa périphérie, et troisièmement la meule de rectifiage est ici une meule 2' spéciale pour le rectifiage sphérique des intérieurs,
elle comporte un dispositif à engrenage de champ ou un autre dispositif approprié de changement de direction du mouvement rotatif de manière à pouvoir agir radialement à l'intérieur de la pièce 1' dont l'intérieur doit être rectifié selon une surface sphérique.
L'ensemble du dispositif à butées est, dans le cas de la forme d'exécution selon les fig. 7 et 8, analogue à ce qu'il était dans le cas de la forme d'exécution selon les fig. 2 et 3, la seule différence résidant dans le fait que l'échancrure semi-circulaire de la pièce 5 est plus grande, pour laisser passage à un mandrin 3 de plus grandes dimensions, la coulisse 16 portant les butées 4 étant naturellement aussi éloignée du centre de cette échancrure.
En fonctionnement, le dispositif maintient la pièce à rectifier par trois points qui n'agissent pas tous les trois sur la surface extérieure de cette pièce à rectifier mais dont deux, constitués par les butées 4, agissent sur cette surface extérieure tandis que le troisième, constitué par la meule 2', agit contre la surface intérieure de la pièce à rectifier 1, en un endroit situé entre les points d'action extérieurs des deux butées 4.
La fig. 9 représente une forme d'exécution d'un dispositif analogue à celui représenté à la fig. 7, mais dans lequel on effectue le rectifiage d'une surface intérieure cylindrique ou d'une quelconque autre forme de révolution. La disposition des différents éléments représentés à la fig. 9 est la même que celle des éléments représentés aux fig. 2 et 7, l'échancrure de la pièce 5 et la position de la coulisse 16 portant les butées 4 étant à nouveau adaptées au diamètre d'un mandrin similaire au mandrin 3' de la fig. 8 contre lequel est appuyée une pièce à rectifier 1", la meule de rectifiage 2" étant cette fois-ci une meule cylindrique de forme classique d'un diamètre inférieur au diamètre intérieur de la pièce 1", de manière à pouvoir pénétrer dans celui-ci.
Dans le cas de la fig. 9, le maintien de la pièce à rectifier 1" en cours de fonctionnement est à nouveau, comme dans le cas de la fig. 7, effectué par deux points agissant sur la surface extérieure de la pièce à rectifier 1" et un troisième point constitué par la meule 2' qui agit contre la surface intérieure de cette pièce à rectifier 1".
Disons encore que dans le cas où le dispositif ci-décrit est utilisé pour rectifier des intérieurs, la disposition ou le profil des roulements 13 des butées 4 peut également, selon ce qu'est la forme de la surface extérieure de la pièce à rectifier, correspondre aux variantes illustrées aux fig 4, 5 et 6.