La présente invention concerne une machine à meuler, en particulier une machine à meuler par contournage comportant cinq axes de positionnement.
Les machines à meuler comportant quatre axes de positionnement de la pièce à usiner sont connues de la technique, elles ne permettent toutefois pas d'usiner facilement par meulage certaines pièces, par exemple des boîtiers de montre, comportant des surfaces gauches. Un cinquième axe permet de faciliter grandement un tel usinage. Pour permettre de garantir la précision d'usinage, aussi bien en meulage qu'en finition, des précautions particulières sont à prendre pour la commande de cet axe afin qu'aucun jeu ne soit possible entre le mouvement du moteur commandant ledit axe et la pièce à usiner. Un dispositif de coulisse sensitive peut avantageusement être ajouté à la machine à meuler afin d'éviter des chocs lors de l'application de la pièce à usiner sur la meule et de stopper la machine en cas de fausse manÖuvre.
Dans ce qui précède, dans la description qui suit ainsi que dans les revendications, il est fait mention d'une machine à meuler; sous cette expression on doit comprendre toute machine comportant des moyens de présentation d'une pièce à usiner en face d'au moins une portion d'une surface abrasive en mouvement, par exemple une meule en rotation, un disque abrasif fixé à un plateau en rotation ou une bande abrasive en mouvement. L'opération d'usinage peut être un meulage ou une finition, dépendant du grain de la meule ou du disque ou ruban abrasif utilisé. La machine peut ne comporter qu'une seule meule, un seul disque abrasif, une seule bande abrasive, ou alors elle peut en comporter plusieurs du même type ou de types différents.
Un but de l'invention est donc de proposer une machine à meuler équipée d'un cinquième axe.
Un autre but de l'invention est de proposer une machine à meuler munie de moyens permettant de minimiser le jeu de la commande de ce cinquième axe.
Et dans une forme d'exécution de l'invention, il est de proposé une machine à meuler équipée d'une coulisse sensitive permettant de minimiser les chocs entre la meule et la pièce à usiner et d'augmenter la sécurité en cas de faussemanÖuvre.
Une machine à meuler, telle que décrite dans la revendication 1 permet d'atteindre les buts mentionnés.
L'invention est décrite en détail ci-dessous en se référant au dessin en annexe comportant les figures où:
la fig. 1 représente une vue générale schématique d'une machine à meuler munie d'un cinquième axe selon l'invention,
la fig. 2 représente une vue en coupe des bras portant les quatrième et cinquième axes selon l'invention.
la fig. 3 représente une vue par dessus d'une coulisse sensitive, et
la fig. 4 représente une vue en coupe latérale de la même coulisse.
La machine à meuler 1 de la fig. 1 est constituée notamment d'une glissière 10 montée sur un bâti (non représenté). Des moyens de glissière et de coulisse connus de la technique, (non représentés) supportent le chariot 11, lequel peut ainsi se déplacer selon l'axe de balayage X ainsi que selon l'axe de fonçage Y orthogonal à l'axe X. La portion supérieure du chariot 11 sert avantageusement de glissière à un autre chariot 12, lequel peut aussi coulisser selon l'axe Y et fait partie d'une coulisse sensitive qui sera décrite ultérieurement. La portion supérieure du chariot 12 supporte un plateau rotatif 13, apte à pivoter autour de l'axe A, orthogonal aux deux axes précédents. Un bloc 2 supportant le quatrième axe B et le cinquième axe C est fixé, de préférence de manière amovible, par n'importe quel moyen idoine connu, sur la face supérieure du plateau rotatif 13.
L'axe B est un axe de pivotement perpendiculaire à l'axe A, alors que l'axe C qui est aussi un axe de pivotement est perpendiculaire à l'axe B. On remarque sur la figure et comme il sera expliqué plus en détail en regard de la fig. 2, que l'axe C est pris en bout de l'axe B. La pièce à usiner 14 est fixée sur une extrémité de l'axe C, pour être présentée aux moyens de meulage ou de polissage 3 constitués ici par exemple d'une meule 30 en rotation.
Le type d'usinage que permet une telle machine est essentiellement un meulage ou un polissage par contournage. Chacun des axes décrits ci-dessus est de préférence motorisé, étant de préférence muni d'une commande numérique. La pièce à usiner 14 peut être fixe relativement à la surface de contact de la meule 30, orientée selon n'importe quel angle de l'espace, le chariot 11 servant alors à amener la pièce en contact avec le disque. L'un quelconque des axes de pivotement A, B ou C peut aussi servir d'axe d'indexation permettant alors de façonner des plans selon des angles déterminés. Lors de l'usinage, la pièce 14 peut aussi être mobile relativement à la surface de contact du disque, I'un des axes de pivotement étant utilisé pour usiner une surface courbe, deux ou les trois axes de pivotement pouvant aussi être utilisés pour usiner une surface gauche.
L'amplitude du mouvement angulaire des axes A, B et C est de préférence limitée, de préférence directement par le programme numérique de commande ou alors l'un ou plusieurs de ces axes peuvent être munis de butées de fin de course mécaniques ou électromécaniques.
Le détail vu en coupe d'une forme d'exécution préférentielle du bloc 2 supportant les axes B et C est représenté à la fig. 2. Comme indiqué précédemment, le bloc 2 est disposé sur le plateau rotatif 13, par un moyen de fixation 20, de type connu, permettant de fixer ou de retirer l'ensemble du bloc 2 du plateau 13, afin le cas échéant de le remplacer par un autre dispositif de porte-pièce. Le bloc 2 est constitué essentiellement d'un bâti 21 dont une partie, ici la partie inférieure, reçoit un moteur d'entraînement 40 de l'axe B réfé rencé de manière générale en 4. Une poulie 41 est montée sur l'arbre de sortie du moteur 40 et entraîne une courroie crantée 42, qui entraîne à son tour une poulie 43 solidaire d'un arbre tubulaire creux 44 et montée à une extrémité dudit arbre. Cet arbre tubulaire creux 44 est monté ici dans la partie supérieure du bloc 2, dans des moyens de roulement 45.
L'arbre tubulaire creux 44 correspond donc à l'axe de pivotement B. Sur l'autre extrémité de l'arbre tubulaire creux 44, un support 50 de l'axe C est monté de manière fixe, de manière à pivoter ensemble avec l'axe B. Sur l'extrémité de l'arbre 44 supportant la poulie 43, on trouve la partie d'entraînement de l'axe C, constituée d'un moteur 51 suivi de préférence d'un réducteur 52; ces deux éléments sont montés coaxialement à l'arbre 44 et pivotent avec ce dernier. Le réducteur 52, connu de la technique, est du type permettant d'éliminer le jeu angulaire entre l'arbre de transmission 53 et l'arbre du moteur 51. Le réducteur 52 possède un rapport de réduction de vitesse déterminé, par exemple 1:100, tout autre rapport pouvant être choisi selon les besoins. L'arbre de transmission 53 du réducteur 52 pivote librement coaxialement à l'arbre 44, étant logé dans la partie creuse de celui-ci.
L'extrémité de l'arbre 53 porte une première roue d'engrenage conique 54 qui engrène avec une deuxième roue d'engrenage conique 55 montée sur un arbre 56 pivotant dans un logement du support 50. L'arbre 56, correspondant à I'axe C est monté perpendiculairement à l'arbre 53. Un dispositif de fixation 57 d'un porte-pièce, de technique connue est monté à l'intérieur de l'arbre 56. On peut remarquer sur la figure que l'axe C coupe généralement l'axe A; d'autre part le porte-pièce, respectivement la pièce à usiner est montée sur une extrémité de l'arbre 56 très proche de l'axe B, ce qui permet que la pièce à usiner, montée sur l'axe C, soit très proche aussi bien de l'axe A, que de l'axe B, limitant de ce fait le porte-à-faux sur chacun de ces axes et par conséquent la déformation des arbres 44 et 56.
Un tel positionnement de la pièce à usiner permet en outre de limiter l'amplitude du mouvement de la pièce lors de son usinage, ce qui contribue à accroître la précision d'usinage.
Il est important que le mouvement donné par l'axe C, respectivement l'arbre 56 à la pièce corresponde exactement à celui qui est commandé par le moteur 51, ceci dans les deux sens de rotation. Pour ceci, une première précaution consiste à installer un réducteur 52 sans jeu angulaire entre le moteur 51 et l'arbre 53. Afin d'éliminer le jeu de transmission angulaire possible entre les arbres 53 et 56, I'arbre 53 est monté de manière à pouvoir très légèrement coulisser axialement par rapport à l'arbre creux 44. Un douille 58, entourant l'arbre 53 vers son extrémité proche de la roue d'engrenage 54, vient en appui par une pluralité de ressorts contre l'extrémité de l'arbre tubulaire creux 44.
L'autre extrémité de la douille 58 presse axialement la portion centrale de la roue d'engrenage 54 par l'intermédiaire d'une couronne à billes, de manière à ce que les deux roues d'engrenage 54 et 55 restent continuellement engagées mutuellement à fond. Par les deux précautions mentionnées, la transmission du mouvement depuis le moteur 51 à l'arbre 56 est absolument synchrone, sans décalage angulaire, bien que cette transmission comporte une réduction de vitesse et un renvoi à 90 DEG . Les moyens décrits pour éliminer le jeu de transmission entre les deux roues dentées 54 et 55 peuvent être différents de ceux décrits ici, par exemple une douille semblable à la douille 58 peut être montée sur l'arbre 56 afin de presser la roue dentée 55 contre la roue dentée 54.
Une machine à meuler comme décrite ici permet donc, par la combinaison des mouvements de l'axe C avec un ou plusieurs des axes A et B, voire X et Y, d'obtenir des surfaces polies gauches. Pour ceci, le moteur 51 commandant l'axe C est de préférence à commande numérique, (CNC) de même qu'un autre ou tous les autres moteurs commandant les autres axes, ceci dépendant essentiellement de la difficulté d'usinage d'une pièce déterminée. Pour une machine universelle devant être utilisée pour l'usinage de pièces assez différentes les unes des autres, tous les moteurs d'entraînement des divers axes seront de préférence à commande numérique.
Afin d'éviter les chocs lors de la présentation de la pièce à usiner 14 contre la meule 30, la machine à meuler est de préférence munie d'une coulisse sensitive 6 comme représentée aux fig. 3 et 4. Une pièce parallélipipédique 60 est fixée en une position centrale du chariot 11. La pièce parallélipipédique 60 est percée de deux trous cylindriques 61 parallèles à l'axe Y. Des bagues à roulements 61A sont logées dans lesdits trous cylindriques. Le chariot 12 est composé d'un plateau 62 comprenant les moyens de fixation du plateau rotatif 13 de la fig. 1. Les extrémités avant et arrière du plateau 62 sont munies de pièces support 63, supportant chacune les extrémités de deux barres cylindriques 64 disposées sous le plateau 62 et engagées de manière coulissante dans les bagues à roulements 61A.
Ainsi, le chariot 12 peut se déplacer librement selon la direction Y, dans un sens ou dans l'autre, par rapport au chariot 11.
Si les fig. 3 et 4 sont orientées de telle manière que les moyens de meulage 3 (cf fig. 1) sont disposés sur la partie droite desdites figures, les extrémités des barres 64 situées du côté opposé à celui proche des moyens de meulage, respectivement sur le côté gauche des fig. 3 et 4, sont percées chacune d'un logement 65 sous la forme d'un trou borgne. Deux vis de réglage 66, disposées dans un support 69 attenant au chariot 11, sont disposées chacune en face d'un logement 65 et compriment partiellement chacune une extrémité d'un ressort de compression 67, de type à boudin, dont l'autre extrémité est disposée dans le logement 65 correspondant. Ainsi, par l'effet des ressorts 67, le chariot 12 est poussé en direction des moyens de meulage, soit vers la droite des figures. Les vis de réglage 66 agissent sur chacun des ressorts 67 afin de modifier leur force d'appui.
Lorsque l'objet à usiner entre en contact avec la meule, la force de réaction est transmise au chariot 12 qui peut se déplacer vers l'arrière, respectivement vers la gauche des figures, ainsi la force avec laquelle l'objet peut presser sur la meule est limitée et dépend premièrement des caractéristiques des ressorts 67 ainsi que du réglage donné par les vis de réglage 66. De préférence la course en avant du chariot 12 doit être limitée de manière ajustable; pour ceci on peut prévoir une vis micrométrique 68, fixée dans le support 63 en arrière du plateau 62 et dont la pointe de touche 68A peut venir en contact avec une portion de la face arrière du bloc 60. Il est ainsi possible d'ajuster avec précision la position en avant du plateau 62, respectivement de la pièce à usiner contre la meule, ce qui permet un réglage fin de la profondeur d'usinage.
De préférence, un détecteur 69A est disposé entre une partie fixe de la coulisse sensitive et une partie mobile de la même coulisse. Ce détecteur 69A, de type fin de course ou de tout autre type approprié permet de détecter un mouvement vers l'arrière de trop forte amplitude du 30 plateau 62, un tel mouvement pouvant provenir d'une erreur de programmation ou d'un mauvais positionnement de la pièce à usiner sur le porte-pièce. Dans un tel cas, le détecteur 69A agit sur le programme afin de bloquer l'avance du chariot 11 supportant la coulisse sensitive vers les moyens de meulage 3 ou coupe directement l'alimentation électrique de la machine. De préférence, la position arrière maximum détectée par le détecteur 69A est ajustable. Cette dernière fonction augmente notablement la sécurité en cas de fausse manÖuvre.
La coulisse sensitive décrite ici correspond à une forme d'exécution préférentielle d'une telle coulisse, d'autres formes d'exécution pouvant être envisagées par l'homme du métier ayant le même effet.
Ainsi, une machine à meuler équipée d'un cinquième axe comme décrit permet d'usiner facilement des surfaces gauches sur une pièce à usiner, la commande numérique d'un tel usinage étant fortement simplifiée. En équipant en outre la même machine d'une coulisse sensitive, les chocs lors du contact de la pièce à usiner avec la meule sont réduits et la sécurité de fonctionnement est augmentée.
The present invention relates to a grinding machine, in particular a contour grinding machine comprising five positioning axes.
Grinding machines having four axes for positioning the workpiece are known in the art, but they do not allow machining by easy grinding of certain parts, for example watch cases, having left surfaces. A fifth axis greatly facilitates such machining. To guarantee machining precision, both in grinding and in finishing, special precautions must be taken for the control of this axis so that no play is possible between the movement of the motor controlling said axis and the workpiece. to machine. A sensitive sliding device can advantageously be added to the grinding machine in order to avoid shocks during the application of the workpiece to the grinding wheel and to stop the machine in the event of a false maneuver.
In the foregoing, in the following description and in the claims, mention is made of a grinding machine; under this expression should be understood any machine comprising means for presenting a workpiece in front of at least a portion of a moving abrasive surface, for example a rotating grinding wheel, an abrasive disc fixed to a plate in rotating or moving abrasive belt. The machining operation can be grinding or finishing, depending on the grain of the grinding wheel or the disc or abrasive tape used. The machine may have only one grinding wheel, a single abrasive disc, a single abrasive belt, or it may have several of the same type or different types.
An object of the invention is therefore to propose a grinding machine equipped with a fifth axis.
Another object of the invention is to propose a grinding machine provided with means making it possible to minimize the clearance of the control of this fifth axis.
And in one embodiment of the invention, there is provided a grinding machine equipped with a sensitive slide making it possible to minimize the impacts between the grinding wheel and the workpiece and to increase safety in the event of false work.
A grinding machine as described in claim 1 achieves the mentioned goals.
The invention is described in detail below with reference to the accompanying drawing comprising the figures where:
fig. 1 represents a general schematic view of a grinding machine provided with a fifth axis according to the invention,
fig. 2 shows a sectional view of the arms carrying the fourth and fifth axes according to the invention.
fig. 3 represents a view from above of a sensitive slide, and
fig. 4 shows a side sectional view of the same slide.
The grinding machine 1 of fig. 1 consists in particular of a slide 10 mounted on a frame (not shown). Sliding and sliding means known in the art (not shown) support the carriage 11, which can thus move along the scanning axis X as well as along the driving axis Y orthogonal to the X axis. upper portion of the carriage 11 advantageously serves as a slide for another carriage 12, which can also slide along the Y axis and is part of a sensitive slide which will be described later. The upper portion of the carriage 12 supports a rotary plate 13, capable of pivoting around the axis A, orthogonal to the two previous axes. A block 2 supporting the fourth axis B and the fifth axis C is fixed, preferably removably, by any suitable means known, on the upper face of the rotary plate 13.
The axis B is a pivot axis perpendicular to the axis A, while the axis C which is also a pivot axis is perpendicular to the axis B. We note in the figure and as will be explained in more detail opposite fig. 2, that the axis C is taken at the end of the axis B. The workpiece 14 is fixed on one end of the axis C, to be presented to the grinding or polishing means 3 constituted here for example of a grinding wheel 30 in rotation.
The type of machining that such a machine allows is essentially grinding or contour polishing. Each of the axes described above is preferably motorized, preferably being provided with a digital control. The workpiece 14 can be fixed relative to the contact surface of the grinding wheel 30, oriented at any angle of the space, the carriage 11 then serving to bring the workpiece into contact with the disc. Any one of the pivot axes A, B or C can also serve as an indexing axis then making it possible to shape planes at determined angles. During machining, the part 14 can also be movable relative to the contact surface of the disc, one of the pivot axes being used to machine a curved surface, two or the three pivot axes can also be used to machine a left surface.
The amplitude of the angular movement of the axes A, B and C is preferably limited, preferably directly by the digital control program or one or more of these axes can be provided with mechanical or electromechanical limit stops.
The detail seen in section of a preferred embodiment of the block 2 supporting the axes B and C is shown in FIG. 2. As indicated above, the block 2 is arranged on the rotary plate 13, by a fixing means 20, of known type, making it possible to fix or remove the whole of the block 2 from the plate 13, in order if necessary to replace with another workpiece carrier device. The block 2 essentially consists of a frame 21 of which a part, here the lower part, receives a drive motor 40 of the axis B generally referenced at 4. A pulley 41 is mounted on the shaft of output from the motor 40 and drives a toothed belt 42, which in turn drives a pulley 43 secured to a hollow tubular shaft 44 and mounted at one end of said shaft. This hollow tubular shaft 44 is mounted here in the upper part of the block 2, in rolling means 45.
The hollow tubular shaft 44 therefore corresponds to the pivot axis B. On the other end of the hollow tubular shaft 44, a support 50 of the axis C is fixedly mounted, so as to pivot together with the axis B. On the end of the shaft 44 supporting the pulley 43, there is the drive part of the axis C, consisting of a motor 51 preferably followed by a reduction gear 52; these two elements are mounted coaxially with the shaft 44 and pivot with the latter. The reduction gear 52, known in the art, is of the type making it possible to eliminate the angular play between the transmission shaft 53 and the motor shaft 51. The reduction gear 52 has a determined speed reduction ratio, for example 1: 100, any other ratio can be chosen as required. The transmission shaft 53 of the reduction gear 52 pivots freely coaxially with the shaft 44, being housed in the hollow part of the latter.
The end of the shaft 53 carries a first bevel gear wheel 54 which meshes with a second bevel gear wheel 55 mounted on a shaft 56 pivoting in a housing of the support 50. The shaft 56, corresponding to I ' axis C is mounted perpendicular to the shaft 53. A device 57 for fixing a workpiece carrier, of known technique is mounted inside the shaft 56. It can be seen in the figure that the axis C intersects generally axis A; on the other hand the workpiece carrier, respectively the workpiece is mounted on one end of the shaft 56 very close to the axis B, which allows the workpiece, mounted on the axis C, to be very close to axis A as well as to axis B, thereby limiting the overhang on each of these axes and consequently the deformation of the shafts 44 and 56.
Such positioning of the workpiece also makes it possible to limit the amplitude of the movement of the workpiece during its machining, which contributes to increasing the machining precision.
It is important that the movement given by the axis C, respectively the shaft 56 to the part corresponds exactly to that which is controlled by the motor 51, this in the two directions of rotation. For this, a first precaution consists in installing a reduction gear 52 without angular play between the motor 51 and the shaft 53. In order to eliminate the possible angular transmission play between the shafts 53 and 56, the shaft 53 is mounted so able to slide very slightly axially with respect to the hollow shaft 44. A socket 58, surrounding the shaft 53 towards its end close to the gear wheel 54, comes to bear by a plurality of springs against the end of the hollow tubular shaft 44.
The other end of the sleeve 58 axially presses the central portion of the gear wheel 54 by means of a ball ring, so that the two gear wheels 54 and 55 remain continuously engaged with one another. background. By the two precautions mentioned, the transmission of the movement from the motor 51 to the shaft 56 is absolutely synchronous, without angular offset, although this transmission includes a reduction in speed and a reference to 90 DEG. The means described for eliminating the transmission clearance between the two toothed wheels 54 and 55 can be different from those described here, for example a bush similar to the bush 58 can be mounted on the shaft 56 in order to press the toothed wheel 55 against the toothed wheel 54.
A grinding machine as described here therefore makes it possible, by combining the movements of the C axis with one or more of the A and B axes, or even X and Y, to obtain left polished surfaces. For this, the motor 51 controlling the axis C is preferably numerically controlled, (CNC) as well as another or all the other motors controlling the other axes, this essentially depending on the difficulty of machining a part. determined. For a universal machine to be used for machining parts that are quite different from each other, all the drive motors of the various axes will preferably be numerically controlled.
In order to avoid shocks during the presentation of the workpiece 14 against the grinding wheel 30, the grinding machine is preferably provided with a sensitive slide 6 as shown in FIGS. 3 and 4. A parallelepipedic part 60 is fixed in a central position of the carriage 11. The parallelipipedic part 60 is pierced with two cylindrical holes 61 parallel to the Y axis. Bearing rings 61A are housed in said cylindrical holes. The carriage 12 is composed of a plate 62 comprising the means for fixing the rotary plate 13 of FIG. 1. The front and rear ends of the plate 62 are provided with support parts 63, each supporting the ends of two cylindrical bars 64 arranged under the plate 62 and slidably engaged in the bearing rings 61A.
Thus, the carriage 12 can move freely in the direction Y, in one direction or the other, relative to the carriage 11.
If fig. 3 and 4 are oriented in such a way that the grinding means 3 (cf. fig. 1) are arranged on the right part of said figures, the ends of the bars 64 situated on the side opposite to that close to the grinding means, respectively on the side left of fig. 3 and 4, are each pierced with a housing 65 in the form of a blind hole. Two adjusting screws 66, arranged in a support 69 adjoining the carriage 11, are each arranged opposite a housing 65 and partially each compress one end of a compression spring 67, of the coil type, the other end of which is arranged in the corresponding housing 65. Thus, by the effect of the springs 67, the carriage 12 is pushed towards the grinding means, that is to the right of the figures. The adjustment screws 66 act on each of the springs 67 in order to modify their bearing force.
When the object to be machined comes into contact with the grinding wheel, the reaction force is transmitted to the carriage 12 which can move backwards, respectively to the left of the figures, thus the force with which the object can press on the grinding wheel is limited and depends firstly on the characteristics of the springs 67 as well as on the adjustment given by the adjusting screws 66. Preferably the stroke in front of the carriage 12 must be limited in an adjustable manner; for this, a micrometric screw 68 can be provided, fixed in the support 63 behind the plate 62 and the test point 68A of which can come into contact with a portion of the rear face of the block 60. It is thus possible to adjust with precision the position in front of the plate 62, respectively of the workpiece against the grinding wheel, which allows fine adjustment of the machining depth.
Preferably, a detector 69A is disposed between a fixed part of the sensitive slide and a mobile part of the same slide. This detector 69A, of the end-of-travel type or of any other suitable type, makes it possible to detect a backward movement of too large an amplitude of the plate 62, such movement being able to come from a programming error or from a bad positioning. of the workpiece on the workpiece carrier. In such a case, the detector 69A acts on the program in order to block the advance of the carriage 11 supporting the sensitive slide towards the grinding means 3 or directly cuts off the electrical supply to the machine. Preferably, the maximum rear position detected by the detector 69A is adjustable. This latter function significantly increases safety in the event of a false operation.
The sensitive slide described here corresponds to a preferred embodiment of such a slide, other embodiments that can be envisaged by those skilled in the art having the same effect.
Thus, a grinding machine equipped with a fifth axis as described makes it possible to easily machine left surfaces on a workpiece, the numerical control of such machining being greatly simplified. By additionally equipping the same machine with a sensitive slide, the shocks upon contact of the workpiece with the grinding wheel are reduced and operational safety is increased.