Domaine technique
[0001] La présente invention concerne une machine et un procédé de fabrication de pièces facettées notamment d'index de cadrans, comportant une face supérieure au moins partiellement convexe, ainsi que des pièces fabriquées selon ce procédé.
Etat de la technique
[0002] Les cadrans de montre sont souvent munis d'index en reliefs pour indiquer la position des heures. Un exemple d'index 3 est illustré sur les fig. 1Aet 1B.
[0003] Les index sont munis de plusieurs facettes, dans l'exemple illustré 4 facettes 30-33, et de pieds 36 pour les fixer dans des trous prévus à cet effet dans le cadran de montre. Ils peuvent être réalisés dans différents matériaux, par exemple en acier, en laiton, en métal précieux, en pierres précieuses ou semi-précieuses, en matériaux synthétiques, etc. La dimension maximale des index est généralement de quelques millimètres au maximum.
[0004] La présente invention concerne en particulier l'usinage de la face supérieure de tels index, ou d'autres pièces similaires en horlogerie, en bijouterie et en lunetterie (décorations de branches de lunettes).
[0005] Différents procédés et machines sont connus pour usiner de tels index. Le facettage est souvent effectué à l'aide d'un outil tranchant rotatif, par exemple un diamant, qui exécute un facettage d'une qualité telle qu'aucun polissage ou rectification n'est nécessaire.
[0006] La qualité des index obtenue dépend cependant de manière déterminante précision du positionnement relatif de l'outil d'usinage et de la pièce; des erreurs de positionnement de quelques centièmes de millimètres sur d'aussi petites pièces sont visibles et innacceptables.
[0007] Dans l'art antérieur, les index sont donc généralement positionnés manuellement avant l'usinage de chaque facette. L'opérateur vérifie la position de chaque index au moyen d'un microscope binoculaire, par exemple, et ajuste cette position à l'aide d'une ou de plusieurs vis micrométriques.
[0008] Un exemple de machines de ce type, sans binoculaire, est décrit par exemple dans CH 355 098. Une machine permettant d'usiner des facettes avec des rayons de courbure est décrite dans CH 339 884.
[0009] Le travail continu au binoculaire est cependant fastidieux, tandis que l'ajustement manuel au moyen de vis micrométriques est lent. Il existe donc un besoin pour améliorer la productivité de ce procédé, sans réduire la qualité des pièces obtenues.
[0010] CH 403 655 décrit un procédé de fabrication de signes facettés dans lequel les pièces à usiner sont montées sur une bande positionnée avec précision devant l'outil d'usinage. La précision d'usinage dépend cependant de manière cruciale des tolérances de fabrication de la bande, d'une part, et de la précision de positionnement des index par rapport à la bande d'autre part. Il est donc nécessaire d'employer des bandes de haute précision, coûteuses à produire. Par ailleurs, les index sont positionnés dans les bandes à l'aide de pieds insérés dans des trous de centrage. Afin de garantir la précision de positionnement requise, le jeu entre les pieds des index et les trous des bandes doit être aussi faible que possible, en sorte que l'insertion des index dans les trous et leur extraction après usinage est extrêmement difficile.
Les pieds et les index risquent de se plier ou de se déformer lors de cette opération. Le jeu résiduel indispensable entre les pieds des index et les trous de positionnement entraîne cependant des erreurs de positionnement qui restent innacceptables pour des pièces de haute qualité.
[0011] D'autres systèmes existent dans lesquels différents index à usiner sont montés sur un tambour tournant qui occupe une épaisseur importante. Des imprécisions dans le positionnement angulaire du tambour entraînent des erreurs d'orientation de l'outil d'usinage par rapport à la pièce.
Bref résumé de l'invention
[0012] Un but de la présente invention est de proposer un procédé et une machine exempts des limitations de l'art antérieur.
[0013] Un but de la présente invention est notamment de fabriquer des index de cadran, et d'autres pièces similaires, avec une précision et une reproductibilité au moins égale à celle qui peut être obtenue avec les meilleurs procédés manuels de l'art antérieur, mais sans les inconvénient et la faible productivité qui caractérisent ces procédés.
[0014] Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et une machine de facettage dans lesquels la précision obtenue ne dépend pas, ou peu, de la qualité des porte-pièces et de la qualité de liaison entre les index et les porte-pièces.
[0015] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un procédé de fabrication de pièces facettées, notamment d'index de cadrans et de pièces similaires, comportant une face supérieure au moins partiellement convexe, comprenant les étapes suivantes: déplacement motorisé de la pièce à usiner relativement à l'outil de facettage, usinage d'au moins une facette sur la face supérieure de la pièce au moyen d'un outil se déplaçant relativement à la pièce, dans lequel les déplacements relatifs de la pièce à usiner et de l'outil sont contrôlés automatiquement en fonction des indications d'un système électronique de détermination automatique de la position de la pièce.
[0016] Ces buts sont également atteints au moyen d'une machine de fabrication de pièces facettées, notamment d'index de cadrans et de pièces similaires, comportant une face supérieure au moins partiellement convexe, la machine comprenant plusieurs axes motorisés pour déplacer la pièce à usiner relativement à l'outil de facettage, ainsi qu'un système de détermination et de contrôle automatique de la position de la pièce, agencé de manière à contrôler automatiquement les déplacements relatifs de la pièce à usiner et de l'outil.
[0017] Ce procédé et cette machine ont notamment l'avantage de contrôler automatiquement, et avec un minimum d'intervention humaine, les déplacements de la pièce à usiner. La productivité peut ainsi être améliorée sans renoncer à la précision grâce à l'emploi d'un système électronique de détermination de position de la pièce.
[0018] Dans une variante préférentielle, le système électronique de détermination automatique de la position de la pièce permet de déterminer la position de la pièce indépendamment du porte-pièce. Un usinage précis est ainsi possible même si les pièces sont disposées de manière peu précises sur le porte-pièce.
[0019] La position de la pièce peut par exemple être déterminée à l'aide d'un système optique, par exemple d'une caméra ou d'un faisceau laser, ou à l'aide d'un palpeur mécanique. Dans une variante préférentielle, la position de la pièce est déterminée dans un plan à l'aide de deux points, ou dans l'espace à l'aide de trois points.
[0020] La position de la pièce peut de préférence être corrigée à l'aide de mouvements de translation et de rotation dans un plan. Dans une variante préférentielle, la pièce à usiner peut se déplacer dans un plan selon deux axes de translation et selon un, ou de préférence deux, axes de rotation.
[0021] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de mode de réalisation illustré par les figures annexées qui montrent:
<tb>Les fig. 1A et 1B<sep>déjà discutées, une vue de dessus et de face d'un index usiné selon le procédé et à l'aide de la machine de l'invention.
<tb>La fig. 2<sep>une vue en perspective de la machine de l'invention.
<tb>La fig. 3<sep>une vue schématique des axes de la machine de l'invention.
<tb>La fig. 4<sep>une vue de dessus d'un porte-pièce équipé de plusieurs index.
[0022] La fig. 2 illustre une vue en perspective d'une machine de facettage selon un mode de réalisation de l'invention. La machine comporte un bâti 1, représenté sans les pieds et sans le châssis de protection optionnels. Un outil de diamantage 2 entraîné par un moteur 21 tourne dans un plan vertical, autour d'un axe horizontal 20, de manière à facetter des pièces 3 disposées à plusieurs positions d'indexation 40 sur un porte-pièce 4 (fig. 4). L'outil 2 peut être déplacé par rapport au bâti 1 selon deux axes linéaires horizontaux orthogonaux X (le long des coulisses 7) et Y, et selon un axe linéaire vertical Z. Les trois axes sont de préférence indépendants et commandés par une commande numérique non représentée, par exemple un PC industriel programmé de manière adéquate.
[0023] Le porte-pièce 4 avec les pièces à usiner 3 est monté sur une tourelle 9 permettant de lui faire effectuer plusieurs déplacements par rapport au bâti 1. Dans l'exemple illustré, la tourelle 9 comporte un étage supérieur 98 apte à pivoter par rapport à l'étage 96 autour d'un axe de rotation vertical A. L'étage 96 peut lui-même être mis en translation selon un axe V horizontal par rapport à l'étage inférieur 94. L'étage 94, de son côté, peut se déplacer par rapport à l'étage 92 selon un axe U horizontal mais perpendiculaire à l'axe V. Les trois axes A, V, U permettent ainsi de déplacer le porte-pièce librement dans un plan horizontal, dans la limite des courses des axes.
[0024] Dans la variante préférentielle, l'étage 92 est lui-même mobile en rotation par rapport au bâti autour d'un axe de rotation vertical C. La pièce à usiner peut ainsi être déplacée dans son plan horizontal selon deux axes de translation horizontaux U, V et selon deux axes de rotation verticaux A, C. L'utilisation de deux axes de rotation, au lieu d'un seul, permet de réduire le nombre de déplacements selon les axes U, V lors des rotations de la pièce entre deux positions d'indexage et/ou entre l'usinage de deux facettes d'une même pièce. L'axe A peut par exemple être utilisé exclusivement pour les mouvements d'indexation afin de passer d'une pièce à l'autre, tandis que l'axe C peut par exemple être utilisé exclusivement pour corriger les erreurs d'orientation des index ou pour la tourner entre l'usinage de deux facettes.
[0025] La superposition des étages et des axes est illustrée de manière simplifiée sur la fig. 3.
[0026] Dans une variante non illustrée, la machine pourrait comporter des axes supplémentaires, par exemple pour incliner le plan de rotation de l'outil 2, ou pour incliner le plan du porte-pièce 4, de manière à ajuster l'angle de facettage. Afin de réduire les coûts, la machine illustrée emploie toutefois de préférence un porte-pièce 4 toujours horizontal et un outil 2 tournant dans un plan vertical. L'outil 2 est cependant amovible et peut être remplacé par un autre outil pour modifier l'angle de facettage des index.
[0027] L'outil 2 peut être remplace en ouvrant le couvercle d'un cache outil 24; seule l'extrémité tranchante de l'outil sort de la partie inférieure du cache outil à chaque rotation. La partie supérieure du cache-outil est munie d'une fenêtre 240 afin de permettre à une caméra 6, disposée de manière à filmer selon un axe vertical perpendiculaire au plan de déplacement de la pièce 3, de filmer la pièce avant, après et en cours d'usinage. L'outil se déplace également dans le champ de vision de la caméra. La vitesse usuelle de rotation de l'outil est cependant si élevée que son image n'est pas capturée par la caméra; en rotation, il ne masque donc pas la partie importante de la pièce que l'on souhaite filmer.
[0028] La caméra est liée solidairement à l'outil dont elle suit les déplacements selon les axes X, Y. La caméra pourrait également suivre les déplacements de l'outil selon l'axe Z; dans ce cas, la distance entre la caméra et la pièce change, en sorte qu'il est nécessaire d'ajuster la distance de mise au point et le zoom de la caméra.
[0029] Le champ de vision de la caméra permet de voir l'index couramment usiné en entier. Un écran non représenté permet à un opérateur de visualiser les images prises par la caméra, et de vérifier l'usinage effectué. Des indications peuvent être superposées sur l'image affichée, afin par exemple d'afficher à l'opérateur les directions des axes de déplacement, la forme finale à usiner, etc.
[0030] Un exemple de porte-pièce 4 est illustré sur la fig. 3. Le porte-pièce est lié à l'étage 98 de la tourelle 9, dont il accompagne les mouvements de translation et de rotation. Le porte-pièce est constitué par un plateau cylindrique dont la face supérieure plane comporte plusieurs positions d'indexation 40 disposées radialement autour du centre. Le porte-pièce illustré comporte 16 positions angulaires; des porte-pièces à 30, 60 ou davantage de positions peuvent cependant être utilisés. Il est par ailleurs aussi possible dans le cadre de l'invention de disposer les index sur plusieurs cercles concentriques ou de manière non radiale sur un porte pièce, par exemple de les aligner en bande, de les disposer sur une grille, etc.
[0031] Chaque position d'indexation 40 est munie d'au moins une ouverture 42, deux dans l'exemple préférentiel illustré, permettant d'y insérer les pieds 36 d'un index 3 préalablement ébauché sur une autre machine, dans une position prédéterminée. Il est aussi possible de prévoir à chaque position d'indexage différentes ouvertures permettant d'y insérer différents types d'index.
[0032] Dans l'exemple illustré, seules 7 des 16 positions d'indexation possibles sont employées; les pas angulaires entre deux positions employées sont en outre irréguliers.
[0033] Les index 3 sont maintenus de manière fixe sur le porte-pièce 4, par exemple par collage, par aspiration ou par aimantation. En cas de collage, les index peuvent être décollés après usinage au moyen d'un solvant approprié.
[0034] Le jeu entre les pieds 36 des index et les ouvertures 42 du porte-pièce est de préférence compris entre 3 et 5 centièmes de millimètre, de manière à faciliter l'insertion et l'extraction des index. Ce jeu est en tous les cas plus grand que le jeu dû aux tolérances d'usinage requises, qui sont de l'ordre du centième de millimètre. La position des index ne peut donc pas être déterminée de manière précise en connaisssant la position du porte-pièce. Initialement, la machine ignore les positions angulaires 40 du porte-pièce qui sont effectivement employées.
[0035] Selon l'invention, la détermination de la position des index est donc effectuée par mesure directe des index, indépendamment de la position du porte-pièce. Chaque index est par ailleurs aligné individuellement, indépendamment de l'alignement opéré sur les autres index.
[0036] Les images successivement capturées par la caméra 6 sont transmises à un système de traitement numérique non illustré, par exemple une commande numérique dédiée ou de préférence un PC industriel exécutant un logiciel de reconnaissance d'image et de commande de pièce adapté. Le système de commande numérique comporte des interfaces pour commander les moteurs associés aux 7 axes X, Y, Z et C, U, V, A en fonction des indications de la caméra 6.
[0037] Le logiciel de reconnaissance d'image permet de préférence d'acquérir la position de chaque pièce à usiner dans le plan défini par la face supérieure du porte-pièce 4. La position de chaque index dans ce plan est de préférence définie par au moins deux points P1, P2 ou de manière équivalente par un point P et une orientation [theta].
[0038] Afin de facetter tous les index 3 préalablement collés sur un porte-pièce 4, il est tout d'abord nécessaire de charger le porte-pièce sur le plateau 98 de la machine. La caméra 6 capture ensuite la position de tous les index, soit en une seule fois, ou de préférence un index après l'autre en effectuant des déplacements des axes U, V, A et éventuellement C, de manière à scanner toute la surface du porte-pièce 4. La position de chaque index est mémorisée.
[0039] Le porte-pièce et le plateau 98 sont ensuite positionnés par rapport à l'outil de coupe 2, placé par exemple au-dessus du centre du porte-pièce ou au-dessus du premier index à usiner.
[0040] L'usinage de chaque index est effectué en l'orientant préalablement par un mouvement de correction selon l'axe C ou A. Si nécessaire, la position de l'index peut aussi être corrigée dans le plan horizontal par des mouvements de translation selon les axes U et/ou V.
[0041] Les différentes facettes de chaque index sont ensuite usinées par l'outil de coupe 2 qui descend selon l'axe Z pour tailler à la profondeur désirée. La pièce est tournée et éventuellement translatée entre l'usinage des différentes facettes par des combinaisons de déplacements selon les axes X, Y et C de préférence.
[0042] L'opération se répète ensuite entre chaque index. Le porte-pièce 4 est indexé du nombre de pas d'indexation nécessaire par des rotations de l'axe A uniquement, ce qui permet d'éviter de recentrer le porte-pièce. Des corrections de faible ampleur peuvent cependant être effectuées sur les axes U, V et éventuellement C, X et Y afin de tenir compte des imprécisions de positionnement des index.
[0043] Le taillage d'index comprenant un talon, ou une autre facette asymétrique, peut être effectué en déplaçant l'index selon les axes U et V, puis en le recentrant après usinage.
[0044] Lorsque tous les index ont été facettés, le porte-pièce est déchargé et les index dégagés, par exemple en dissolvant la colle.
[0045] L'acquisition de la position de chaque pièce 3 sur le porte-pièce peut être effectuée avant toute opération d'usinage, en scannant les positions d'indexation possibles sur le porte-pièce pour vérifier si une pièce y est installée et pour déterminer sa position exacte. Les positions de tous les index sur le porte-pièce sont déterminées puis mémorisées avant que le facettage ne commence. Cette variante a l'avantage d'optimiser les vitesses de déplacement au cours de l'usinage.
[0046] Dans une autre variante, la position d'un index est déterminée, l'index est usiné, puis la position de l'index suivant est déterminée, et ainsi de suite. Cette variante réduit le temps nécessaire avant que le premier index ne soit usiné, mais risque d'augmenter la durée d'usinage de tous les index.
[0047] Dans le cas d'un porte-pièce sur lequel les pièces sont disposées en bande ou en grille plutôt que radialement, l'axe A utilisé pour indexer le porte-pièce entre le facettage de deux pièces pourrait être remplacé ou complété par un ou deux axes linéaires permettant d'effectuer des mouvements d'indexation linéaires du porte-pièce. Dans une variante, ces mouvements d'indexation indépendants pourraient aussi être effectués au moyen des axes U, V, ce qui présente cependant l'inconvénient de perdre le centrage, et/ou des axes X, Y.
[0048] Le logiciel comporte de préférence une interface permettant à l'opérateur de déterminer au préalable la forme de la pièce à usiner, par exemple le nombre de facettes, la longueur et la largeur de l'index usiné, etc. Dans une variante préférentielle, la forme et de préférence la dimension de la pièce à usiner peut être sélectionnée au préalable dans une liste prédéfinie. Les déplacements de l'outil et du porte-pièce sont alors commandés en fonction des indications fournies par la caméra, 6 et le logiciel associé de manière à exécuter un plan de pièces permettant d'aboutir à la forme désirée.
Liste de pièces
[0049]
<tb>1<sep>Bâti
<tb>2<sep>Outil de diamantage tournant
<tb>20<sep>Axe de l'outil de diamantage
<tb>21<sep>Moteur outil
<tb>24<sep>Boîtier cache outil
<tb>240<sep>Fenêtre dans boîtier
<tb>3<sep>Pièce à usiner
<tb>4<sep>Porte-pièces
<tb>40<sep>position d'indexation sur le porte-pièce
<tb>42<sep>Trous de positionnement des index sur le porte-pièce
<tb>6<sep>Caméra
<tb>7<sep>Coulisse horizontale X pour outil
<tb>9<sep>Tourelle porte-pièces
<tb>90-98<sep>Etages successifs de la tourelle
Technical area
The present invention relates to a machine and a method of manufacturing faceted parts in particular index dials, having an upper face at least partially convex, and parts manufactured according to this method.
State of the art
Watch dials are often provided with raised indexes to indicate the position of the hours. An example of index 3 is illustrated in FIGS. 1A and 1B.
The indexes are provided with several facets, in the example shown 4 facets 30-33, and feet 36 to fix them in holes provided for this purpose in the watch face. They can be made of different materials, for example steel, brass, precious metal, precious or semi-precious stones, synthetic materials, etc. The maximum dimension of the indexes is usually a few millimeters at most.
The present invention relates in particular to the machining of the upper face of such indexes, or other similar parts in watches, jewelery and eyewear (decorations of glasses branches).
[0005] Various methods and machines are known for machining such indexes. The faceting is often performed using a rotary cutting tool, for example a diamond, which performs a faceting of a quality such that no polishing or grinding is necessary.
The quality of the index obtained, however, depends decisively on the relative positioning of the machining tool and the workpiece; positioning errors of a few hundredths of a millimeter on such small parts are visible and unacceptable.
In the prior art, the indexes are generally positioned manually before machining each facet. The operator checks the position of each index by means of a binocular microscope, for example, and adjusts this position with one or more micrometer screws.
An example of machines of this type, without binocular, is described for example in CH 355 098. A machine for machining facets with radii of curvature is described in CH 339 884.
The continuous work binocular is however tedious, while the manual adjustment by means of micrometer screws is slow. There is therefore a need to improve the productivity of this process, without reducing the quality of the parts obtained.
CH 403 655 discloses a method of manufacturing faceted signs in which the workpieces are mounted on a strip positioned precisely in front of the machining tool. The machining accuracy however crucially depends on the manufacturing tolerances of the band, on the one hand, and the positioning accuracy of the indexes with respect to the band on the other hand. It is therefore necessary to use high precision strips, expensive to produce. In addition, the indexes are positioned in the bands using feet inserted into centering holes. In order to guarantee the required positioning accuracy, the clearance between the index feet and the holes of the strips must be as small as possible, so that the insertion of the indexes into the holes and their extraction after machining is extremely difficult.
The feet and indexes may bend or warp during this operation. However, the necessary residual clearance between the index feet and the positioning holes results in positioning errors that remain unacceptable for high quality parts.
Other systems exist in which different indexes to be machined are mounted on a rotating drum which occupies a large thickness. Inaccuracies in the angular positioning of the drum cause errors of orientation of the machining tool relative to the workpiece.
Brief summary of the invention
An object of the present invention is to provide a method and a machine free from the limitations of the prior art.
An object of the present invention is in particular to produce dial indexes, and other similar parts, with a precision and reproducibility at least equal to that which can be obtained with the best manual processes of the prior art. but without the inconvenience and low productivity that characterize these processes.
Another object of the present invention is to provide a method and a faceting machine in which the accuracy obtained does not depend, or little, the quality of the workpiece carriers and the quality of connection between the indexes and the workpiece.
According to the invention, these objects are attained in particular by means of a process for manufacturing faceted parts, in particular indexes of dials and similar parts, comprising an upper surface that is at least partially convex, comprising the following steps: motorized movement of the workpiece relative to the faceting tool, machining at least one facet on the upper face of the workpiece by means of a tool moving relatively to the workpiece, in which the relative movements of the workpiece machining and tool are automatically controlled according to the indications of an electronic system for automatic determination of the position of the part.
These objects are also achieved by means of a machine for manufacturing faceted parts, including index dials and similar parts, having an upper surface at least partially convex, the machine comprising several motorized axes for moving the workpiece to machine relative to the faceting tool, and a system for determining and automatically controlling the position of the workpiece, arranged to automatically control the relative movements of the workpiece and the tool.
This method and this machine have the advantage of controlling automatically, and with a minimum of human intervention, the movements of the workpiece. Productivity can thus be improved without giving up precision thanks to the use of an electronic system for determining the position of the part.
In a preferred embodiment, the electronic system for automatically determining the position of the workpiece makes it possible to determine the position of the workpiece independently of the workpiece carrier. Precise machining is possible even if the parts are arranged in an imprecise manner on the workpiece holder.
The position of the part may for example be determined using an optical system, for example a camera or a laser beam, or with the aid of a mechanical probe. In a preferred embodiment, the position of the part is determined in a plane by means of two points, or in space by means of three points.
The position of the workpiece can preferably be corrected by means of translational and rotational movements in a plane. In a preferred embodiment, the workpiece can move in a plane along two axes of translation and according to one or preferably two axes of rotation.
The invention will be better understood on reading the description of an exemplary embodiment illustrated by the appended figures which show:
<tb> Figs. 1A and 1B <sep> already discussed, a top and front view of an index machined according to the method and using the machine of the invention.
<tb> Fig. 2 <sep> a perspective view of the machine of the invention.
<tb> Fig. 3 <sep> a schematic view of the axes of the machine of the invention.
<tb> Fig. 4 <sep> a view from above of a workpiece equipped with several indexes.
FIG. 2 illustrates a perspective view of a faceting machine according to one embodiment of the invention. The machine comprises a frame 1, shown without the feet and without the optional protection frame. A diamond tool 2 driven by a motor 21 rotates in a vertical plane about a horizontal axis 20 so as to facetize parts 3 arranged at several indexing positions 40 on a workpiece carrier 4 (FIG. . The tool 2 can be moved relative to the frame 1 along two horizontal orthogonal linear axes X (along the slides 7) and Y, and along a vertical linear axis Z. The three axes are preferably independent and controlled by a numerical control not shown, for example a properly programmed industrial PC.
The workpiece carrier 4 with the workpieces 3 is mounted on a turret 9 to make it perform several movements relative to the frame 1. In the example shown, the turret 9 has an upper stage 98 rotatable relative to the stage 96 about a vertical axis of rotation A. The stage 96 can itself be translated in a horizontal axis V relative to the lower stage 94. The stage 94, of its side, can move relative to the stage 92 along a horizontal U axis but perpendicular to the axis V. The three axes A, V, U and allow to move the workpiece freely in a horizontal plane, within the limit races of the axes.
In the preferred embodiment, the stage 92 is itself rotatable relative to the frame about a vertical axis of rotation C. The workpiece can thus be moved in its horizontal plane along two axes of translation horizontal U, V and two vertical axes of rotation A, C. The use of two axes of rotation, instead of one, reduces the number of displacements along the axes U, V during rotations of the room between two indexing positions and / or between the machining of two facets of the same part. The axis A can for example be used exclusively for indexing movements to move from one part to another, while the C axis can for example be used exclusively to correct the orientation errors of the indexes or to turn it between the machining of two facets.
The superposition of the stages and the axes is illustrated in a simplified manner in FIG. 3.
In a variant not illustrated, the machine could comprise additional axes, for example to incline the plane of rotation of the tool 2, or to tilt the plane of the workpiece holder 4, so as to adjust the angle of faceting. In order to reduce costs, however, the illustrated machine preferably uses a workpiece holder 4 which is always horizontal and a tool 2 rotating in a vertical plane. The tool 2 is, however, removable and can be replaced by another tool to change the angle of faceting indexes.
The tool 2 can be replaced by opening the cover of a tool cover 24; only the cutting end of the tool protrudes from the bottom of the tool cover with each rotation. The upper portion of the tool cover is provided with a window 240 to allow a camera 6, arranged to film along a vertical axis perpendicular to the plane of movement of the workpiece 3, to film the workpiece before, after and after machining course. The tool also moves in the field of view of the camera. The usual speed of rotation of the tool is however so high that its image is not captured by the camera; in rotation, it does not mask the important part of the piece that one wishes to film.
The camera is integrally linked to the tool whose movements it follows along the X, Y axes. The camera could also follow the movements of the tool along the Z axis; in this case, the distance between the camera and the room changes, so that it is necessary to adjust the focus distance and zoom of the camera.
The field of view of the camera allows to see the index commonly machined in full. A not shown screen allows an operator to view the images taken by the camera, and to check the machining done. Indications can be superimposed on the displayed image, for example to display to the operator the directions of the displacement axes, the final form to be machined, etc.
An example of a workpiece carrier 4 is illustrated in FIG. 3. The workpiece is connected to the stage 98 of the turret 9, which accompanies the translation and rotation movements. The workpiece is constituted by a cylindrical plate whose flat upper face has several indexing positions 40 arranged radially around the center. The illustrated work carrier has 16 angular positions; workpieces with 30, 60 or more positions, however, can be used. It is also possible in the context of the invention to arrange the indexes on several concentric circles or non-radially on a part-piece, for example to align them in strips, to arrange them on a grid, etc.
Each indexing position 40 is provided with at least one opening 42, two in the preferred example illustrated, for inserting the feet 36 of an index 3 previously roughed on another machine, in a position predetermined. It is also possible to provide at each indexing position different openings for inserting different types of index.
In the example shown, only 7 of the 16 possible indexing positions are used; the angular steps between two positions used are also irregular.
The indexes 3 are held fixedly on the workpiece holder 4, for example by gluing, by suction or by magnetization. In case of bonding, the indexes can be peeled off after machining with a suitable solvent.
The clearance between the feet 36 of the indexes and the openings 42 of the carrier is preferably between 3 and 5 hundredths of a millimeter, so as to facilitate the insertion and extraction of the indexes. This game is in any case larger than the game due to the required machining tolerances, which are of the order of a hundredth of a millimeter. The position of the indexes can not therefore be determined accurately knowing the position of the workpiece holder. Initially, the machine ignores the angular positions 40 of the carrier which are actually employed.
According to the invention, the determination of the position of the index is therefore performed by direct measurement of the indexes, regardless of the position of the workpiece holder. Each index is also aligned individually, regardless of the alignment made on the other indexes.
The images successively captured by the camera 6 are transmitted to a non-illustrated digital processing system, for example a dedicated digital control or preferably an industrial PC running image recognition software and adapted part control. The digital control system has interfaces for controlling the motors associated with the 7 axes X, Y, Z and C, U, V, A according to the indications of the camera 6.
The image recognition software preferably makes it possible to acquire the position of each workpiece in the plane defined by the upper face of the workpiece holder 4. The position of each index in this plane is preferably defined by at least two points P1, P2 or equivalently by a point P and a [theta] orientation.
To facet all index 3 previously glued on a workpiece holder 4, it is first necessary to load the workpiece holder on the plate 98 of the machine. The camera 6 then captures the position of all the indexes, either at one time, or preferably one index after the other by moving the U, V, A and optionally C axes, so as to scan the entire surface of the 6. The position of each index is stored.
The workpiece holder and the plate 98 are then positioned relative to the cutting tool 2, placed for example above the center of the workpiece holder or above the first index to be machined.
The machining of each index is performed by orienting it beforehand by a correction movement along the axis C or A. If necessary, the position of the index can also be corrected in the horizontal plane by movements of translation along the U and / or V axes
The different facets of each index are then machined by the cutting tool 2 which descends along the Z axis to cut to the desired depth. The part is turned and possibly translated between the machining of the different facets by combinations of displacements along the X, Y and C axes preferably.
The operation is then repeated between each index. The workpiece holder 4 is indexed by the number of indexing steps required by rotations of the axis A only, which makes it possible to avoid recentering the workpiece holder. Small-scale corrections can, however, be made on the U, V and possibly C, X and Y axes in order to take account of the positioning inaccuracies of the indexes.
Index cutting comprising a heel, or another asymmetrical facet, can be performed by moving the index along the U and V axes, and then recentering after machining.
When all the indexes have been faceted, the workpiece is unloaded and the indexes released, for example by dissolving the glue.
The acquisition of the position of each piece 3 on the workpiece can be carried out before any machining operation, by scanning the possible indexing positions on the workpiece holder to check if a part is installed therein and to determine its exact position. The positions of all indexes on the workpiece carrier are determined and then stored before faceting begins. This variant has the advantage of optimizing the speeds of displacement during machining.
In another variant, the position of an index is determined, the index is machined, then the position of the next index is determined, and so on. This variant reduces the time required before the first index is machined, but may increase the machining time of all indexes.
In the case of a workpiece on which the parts are arranged in strip or grid rather than radially, the axis A used to index the workpiece between the faceting of two parts could be replaced or supplemented by one or two linear axes for performing linear indexing movements of the workpiece carrier. In a variant, these independent indexing movements could also be performed using the U, V axes, which however has the disadvantage of losing the centering, and / or X, Y axes.
The software preferably comprises an interface allowing the operator to determine in advance the shape of the workpiece, for example the number of facets, the length and width of the machined index, etc. In a preferred embodiment, the shape and preferably the dimension of the workpiece can be selected beforehand in a predefined list. The movements of the tool and the workpiece carrier are then controlled according to the indications provided by the camera, 6 and the associated software so as to execute a parts plan to achieve the desired shape.
List of parts
[0049]
<Tb> 1 <September> Frame
<tb> 2 <sep> Rotating diamond tool
<tb> 20 <sep> Axis of the diamond tool
<tb> 21 <sep> Engine tool
<tb> 24 <sep> Tool cover
<tb> 240 <sep> Window in casing
<tb> 3 <sep> Workpiece
<Tb> 4 <September> Work holders
<tb> 40 <sep> indexing position on the holder
<tb> 42 <sep> Index positioning holes on the workpiece holder
<Tb> 6 <September> Camera
<tb> 7 <sep> Horizontal slide X for tool
<tb> 9 <sep> Workpiece turret
<tb> 90-98 <sep> Successive stages of the turret