PROCEDE D'USINAGE AU TOUR DE PIECES COMPORTANT UNE SURFACE QUI N'EST PROCESS FOR MACHINING LATCHES WITH A SURFACE THAT IS NOT
PAS DE REVOLUTIONNO REVOLUTION
La présente invention est relative à un procédé pour l'usinage au tour de pièces comportant une surface qui n'est pas de révolution.The present invention relates to a process for the lathe machining of parts comprising a surface which is not of revolution.
L'origine de 1'invention se trouve dans un problème d'usinage d'une pièce de la tête de lecture d'un appareil d'enregistrement ou de lecture de bandes magnétiques simples ou à pistes diagonales, à savoir un tambour fixe dénommé "tambour inférieur", mais l'invention peut trouver de nombreuses autres applications, comme on le comprendra dans la suite.The origin of the invention lies in a problem of machining a part of the read head of a device for recording or reading simple magnetic tapes or with diagonal tracks, namely a fixed drum called " lower drum ", but the invention can find many other applications, as will be understood below.
Le tambour inférieur d'une tête de lecture qui sert à guider la bande support en face d'un tambour supérieur rotatif portant les têtes de lecture, comporte une surface fonctionnelle qui a la forme d'une hélice communément appelée "lead", dont la distance à un plan fixe quelconque de référence perpendiculaire à l'axe varie linéairement en fonction de l'angle au centre, et une surface de raccordement qui relie les deux extrémités de la surface fonctionnelle. Ces deux surfaces s'étendent chacune sur environ 180° autour du centre.The lower drum of a read head which is used to guide the support strip in front of a rotary upper drum carrying the read heads, has a functional surface which has the shape of a propeller commonly called "lead", the distance to any fixed reference plane perpendicular to the axis varies linearly as a function of the angle at the center, and a connecting surface which connects the two ends of the functional surface. These two surfaces each extend about 180 ° around the center.
L'usinage de ce tambour se fait usuellement au tour: on monte une ébauche sur un mandrin de tour, et on fait tourner celui-ci pendant qu'on déplace alternativement un outil de coupe parallèlement à 1'axe suivant une loi de vitesses synchronisée avec la rotation du tour.The machining of this drum is usually done on a lathe: a blank is mounted on a lathe chuck, and one rotates this while alternately moving a cutting tool parallel to the axis according to a synchronized speed law with the rotation of the lathe.
Pendant l'usinage de la surface fonctionnelle, la forme de l'hélice a pour conséquence que l'outil de coupe se déplace à vitesse constante, en se rapprochant ou s'éloignant, selon le cas du plan fixe de référence. La forme de la surface de compensation n'est pas imposée par des considérations relatives au fonctionnement de la tête de lecture VHS. On conçoit cependant que, pour éviter des secousses pendant l'usinage, il est bon qu'il n'y ait pas de variations brusques de la vitesse de déplacement de 1'outil.During the machining of the functional surface, the shape of the propeller results in the cutting tool moving at a constant speed, approaching or moving away, depending on the case of the fixed reference plane. The shape of the compensation surface is not dictated by considerations relating to the operation of the VHS read head. It is understood, however, that, to avoid jolts during machining, it is good that there are no sudden variations in the speed of movement of the tool.
Le diagramme des déplacements de 1'outil par
rapport au plan fixe de référence, en fonction du temps, ou, ce qui revient au même dans la pratique, en fonction de l'angle au sommet, comprend en conséquence une partie rectiligne, inclinée sur l'horizontale qui correspond à la surface fonctionnelle et qui s'étend par conséquent sur à peu près un demi-tour, et une partie en S, formée, dans le détail, d'une succession de larges arrondis, et, éventuellement, de portions rectilignes, tous tangents les uns aux autres en leurs points de raccordement respectifs, les extrémités de cette partie en S étant tangentes aux extrémités de la portion rectiligne correspondant à la surface fonctionnelle.The tool movement diagram by relation to the fixed reference plane, as a function of time, or, which amounts to the same in practice, as a function of the angle at the apex, consequently comprises a rectilinear part, inclined to the horizontal which corresponds to the functional surface and which consequently extends over approximately a half-turn, and an S-shaped part, formed, in detail, of a succession of broad rounded edges, and, possibly, rectilinear portions, all tangent to each other at their respective connection points, the ends of this S-shaped part being tangent to the ends of the straight portion corresponding to the functional surface.
Un mode opératoire courant consiste à actionner l'outil de coupe à l'aide d'une came, qui tourne à la même vitesse que le mandrin. Un galet suiveur, porté par le support de l'outil, est pressé par un -essort contre la came.A common procedure is to operate the cutting tool using a cam, which rotates at the same speed as the mandrel. A follower roller, carried by the tool support, is pressed by a spring against the cam.
On a constaté que ce système ne permet pas des usinages satisfaisants à grande vitesse, car il apparaît des vibrations inacceptables dès qu'on dépasse une certaine vitesse angulaire, et cela limite les cadences de fabrication.It has been found that this system does not allow satisfactory machining at high speed, because unacceptable vibrations appear as soon as a certain angular speed is exceeded, and this limits the production rates.
Les études qui sont à l'origine de la présente invention ont montré que les vibrations étaient dues à des décollements du galet qui s'écarte par instants de la came aux grandes vitesses de rotation. Une augmentation de la force de ressort qui applique le galet contre la came n'est guère possible, car elle entraîne une détérioration plus rapide des surfaces en contact, ainsi qu'une augmentation des efforts dans la machine, ce qui nuit également à la précision. Les systèmes sans came connus ont également une précision moins grande à de telles vitesses.The studies which are at the origin of the present invention have shown that the vibrations were due to detachments of the roller which deviates at times from the cam at high rotational speeds. An increase in the spring force which applies the roller against the cam is hardly possible, since it results in faster deterioration of the surfaces in contact, as well as an increase in the forces in the machine, which also affects precision. . Known camless systems also have less precision at such speeds.
Des problèmes tout à fait analogues peuvent se poser dans le cas d'usinage de pièces comportant d'autres surfaces qui ne sont pas de révolution, par exemple une surface cylindrique à section non circulaire. Dans ce cas.
1'outil de coupe se déplace non plus parallèlement à l'axe, mais perpendiculairement à celui-ci.Quite similar problems can arise in the case of machining of parts comprising other surfaces which are not of revolution, for example a cylindrical surface with non-circular section. In that case. The cutting tool no longer moves parallel to the axis, but perpendicular to it.
La présente invention a pour but de fournir un procédé d'usinage qui permette des vitesses et des cadences d'usinage nettement améliorées par comparaison avec celles qui sont actuellement obtenues.The object of the present invention is to provide a machining process which allows significantly improved machining speeds and rates compared to those which are currently obtained.
Pour atteindre ce résultat, l'invention fournit un procédé d'usinage d'une pièce présentant une surface qui n'est pas de révolution et se compose d'une première partie, dont les extrémités sont à des distances différentes d'un 'plan fixe de référence perpendiculaire à un axe, ou d'un axe fixe, et une seconde partie, ou partie de raccordement, qui relie entre elles les extrémités de la première partie en étant tangente auxdites extrémités, ce procédé comportant les étapes de :To achieve this result, the invention provides a method of machining a part having a surface which is not of revolution and consists of a first part, the ends of which are at different distances from a plane. fixed reference perpendicular to an axis, or a fixed axis, and a second part, or connecting part, which connects the ends of the first part to each other while being tangent to said ends, this method comprising the steps of:
- monter une chambre sur un support rotatif tel qu'un mandrin de tour et l'entraîner en rotation sur ledit axe, etmounting a chamber on a rotary support such as a lathe chuck and driving it in rotation on said axis, and
- attaquer l'ébauche avec un outil de coupe, en déplaçant celui-ci parallèlement et/ou perpendiculairement à l'axe, pour engendrer ladite section droite, cet outil se déplaçant radialement selon une première loi de vitesses pour engendrer la première partie de la section droite, et une seconde loi de vitesses pour engendrer la seconde partie de la section droite, et cette seconde loi de vitesses prévoyant que, aux extrémités de la seconde partie, la vitesse axiale et/ou la vitesse radiale est égale à la vitesse axiale et/ou la vitesse radiale observée aux extrémitiés adjacentes de la première partie, et que, dans la partie centrale, ladite vitesse axiale et/ou radiale est de sens opposé à la vitesse axiale et/ou radiale moyenne correspondant à la première partie afin de compenser la différence de distance desdites extrémités de la première partie au plan de référence ou à l'axe, ce procédé présentant pour particularité que la loi de vitesses utilisée pour engendrer la seconde partie
est constituée essentiellement de sections successives, chacune d'elles montrant une accélération constante, les accélérations étant de sens opposés dans deux sections successives. Suivant une modalité simple, la loi de vitesses utilisée pour constituer la seconde partie est constituée essentiellement de deux desdites sections successives.- attack the blank with a cutting tool, by moving it parallel and / or perpendicular to the axis, to generate said cross section, this tool moving radially according to a first law of speeds to generate the first part of the straight section, and a second law of speeds to generate the second part of the straight section, and this second law of speeds providing that, at the ends of the second part, the axial speed and / or the radial speed is equal to the axial speed and / or the radial speed observed at the adjacent ends of the first part, and that, in the central part, said axial and / or radial speed is in the opposite direction to the average axial and / or radial speed corresponding to the first part in order to compensate for the difference in distance of said ends of the first part to the reference plane or to the axis, this method having the particularity that the speed law used p to generate the second part consists essentially of successive sections, each of them showing a constant acceleration, the accelerations being in opposite directions in two successive sections. According to a simple method, the speed law used to constitute the second part consists essentially of two of said successive sections.
Suivant une autre modalité, la loi de vitesses utilisée pour constituer la seconde partie comprend deux desdites sections successives dont une au moins est séparée de la première partie par une section complémentaire montrant une accélération constante et de sens opposé à celle de la section adjacente, cette section complémentaire ayant une extension angulaire nettement inférieure à celle de la section adjacente.According to another modality, the law of speeds used to constitute the second part comprises two of said successive sections of which at least one is separated from the first part by a complementary section showing a constant acceleration and of opposite direction to that of the adjacent section, this complementary section having an angular extension markedly less than that of the adjacent section.
De préférence, il n'y a essentiellement pas de transition entre les sections, ni entre chaque section adjacente à la première partie de la section droite et la loi de vitesses correspondant à cette partie. Suivant un mode de réalisation préféré, le déplacement axial de l'outil de coupe est commandé par une came tournant en synchronisme avec le support rotatif, et sur laquelle un galet solidaire de l'outil de coupe est poussé par un ressort, et l'accélération, dans une section où elle engendre une force qui se soustrait de celle du ressort, est déterminée de façon à ce que l'outil atteigne la vitesse maximale admissible dans les conditions opératoires, et l'accélération dans l'autre section est déterminée par les contraintes de raccordement à la première partie.Preferably, there is essentially no transition between the sections, nor between each section adjacent to the first part of the straight section and the speed law corresponding to this part. According to a preferred embodiment, the axial movement of the cutting tool is controlled by a cam rotating in synchronism with the rotary support, and on which a roller integral with the cutting tool is pushed by a spring, and the acceleration, in a section where it generates a force which is subtracted from that of the spring, is determined so that the tool reaches the maximum speed admissible under the operating conditions, and the acceleration in the other section is determined by the constraints of connection to the first part.
La présente invention a également pour objet une forme de surface de raccordement d'une pièce usinée au tour, et destinée à relier les extrémités d'une surface fonctionnelle, ces extrémités étant à des distances différentes d'une surface de référence. Cette surface de raccordement doit pouvoir être usinée sur un tour à cames ou à commande numérique, plus rapidement que les surfaces
de raccordement connues, sans que son usinage donne lieu à plus de vibrations ou d'erreurs de précision que dans le cas de l'usinage des surfaces connues.The present invention also relates to a form of surface for connecting a workpiece to the lathe, and intended to connect the ends of a functional surface, these ends being at different distances from a reference surface. This connection surface must be able to be machined on a cam or digital lathe, faster than the surfaces of known connections, without its machining giving rise to more vibrations or errors of precision than in the case of the machining of known surfaces.
Selon l'invention, une telle surface de raccordement est caractérisée par une génératrice dont la distance à une surface de référence varie selon une loi se composant d'au moins deux parties sensiblement paraboliques, lorsque cette génératrice se déplace.According to the invention, such a connection surface is characterized by a generator whose distance to a reference surface varies according to a law consisting of at least two substantially parabolic parts, when this generator moves.
L'invention et ses avantages vont maintenant être exposés de façon plus précise à l'aide d'un exemple pratique, illustré avec les dessins parmi lesquels :The invention and its advantages will now be explained more precisely with the aid of a practical example, illustrated with the drawings among which:
Figure 1 est un diagramme en fonction du temps des positions, vitesses et accélérations de l'outil pendant une fraction de tour de 1'ébauche, en traits pleins selon l'invention, en tirets selon l'art antérieur.Figure 1 is a diagram as a function of time of the positions, speeds and accelerations of the tool during a fraction of a turn of the blank, in solid lines according to the invention, in dashed lines according to the prior art.
Figure 2 est un diagramme analogue, montrant une variante de l'invention.Figure 2 is a similar diagram showing a variant of the invention.
Figure 3 est un schéma, en perspective, du montage. Les figures 4 et 5 sont des vues en perspective de surfaces de raccordement conformes à l'invention.Figure 3 is a diagram, in perspective, of the assembly. Figures 4 and 5 are perspective views of connection surfaces according to the invention.
Sur la figure 1, les courbes A et A' montrent la distance de l'outil à un plan fixe de référence à l'axe respectivement selon l'invention et selon un exemple de 1'art antérieur. Les courbes B et B' , les vitesses de l'outil dans le sens axial ou radial et les courbes C et C, les accélérations axiales ou radiales auxquelles l'outil est soumis. L'origine des temps est arbitraire, de même que les échelles. On comprendra que le temps peut être mesuré en unités d'angle, si l'ébauche tourne à vitesse constante, et que les conditions initiales se répètent après 360°. Les courbes B, B' et C, C représentent les dérivées première et seconde respectives, au sens mathématique du terme, de la variation représentée aux
courbes A et A' .In FIG. 1, curves A and A ′ show the distance from the tool to a fixed plane of reference to the axis respectively according to the invention and according to an example of the prior art. Curves B and B ', the speeds of the tool in the axial or radial direction and curves C and C, the axial or radial accelerations to which the tool is subjected. The origin of the times is arbitrary, as are the scales. It will be understood that time can be measured in angle units, if the blank rotates at constant speed, and that the initial conditions are repeated after 360 °. Curves B, B 'and C, C represent the respective first and second derivatives, in the mathematical sense of the term, of the variation represented in curves A and A '.
La courbe A' (art antérieur) comprend une partie 1 rectiligne descendante (elle serait ascendante si l'ébauche tournait en sens inverse), qui s'étend sur à peu près un demi-tour et qui correspond à la surface fonctionnelle.Curve A ′ (prior art) comprises a straight downward part 1 (it would be upward if the blank rotated in the opposite direction), which extends over approximately a half-turn and which corresponds to the functional surface.
Le reste de la courbe A', qui correspond à la partie de raccordement, comprend un tronçon arrondi 2, à concavité vers le haut, qui se raccorde tangentiellement en 3 à l'extrémité inférieure de la partie 1, un tronçon rectiligne ascendant 4, de pente plus forte, en valeur absolue, que la partie 1, et raccordé tangentiellement en 5 au tronçon 2, et un tronçon arrondi 6, à concavité vers le bas, qui se raccorde tangentiellement en 7 au tronçon 5 et en 8 à l'extrémité supérieure de la partie 1.The rest of the curve A ′, which corresponds to the connection part, comprises a rounded section 2, with an upward concavity, which connects tangentially at 3 to the lower end of the part 1, an upward straight section 4, steeper slope, in absolute value, than part 1, and tangentially connected at 5 to section 2, and a rounded section 6, with concavity downwards, which tangentially connects at section 5 and 8 at upper end of part 1.
La courbe B' , qui donne les pentes des tangentes â la courbe A', comprend une partie horizontale 11, située au-dessous de l'axe des vitesses nulles, qui correspond à la partie rectiligne 1 de la courbe A' , un tronçon ascendant 12, situé au-dessus de l'axe des vitesses nulles, un palier 14 et un tronçon descendant 16 qui correspondent respectivement aux tronçons 2, 4 et 6 de la courbe A' . Les points de raccordement 13, 15, 17 et 18 correspondent aux points 3, 5, 7 et 8 de la courbe A' . La courbe C donne à son tour les pentes des tangentes à la courbe B' .The curve B ', which gives the slopes of the tangents to the curve A', comprises a horizontal part 11, located below the axis of zero velocities, which corresponds to the rectilinear part 1 of the curve A ', a section ascending 12, located above the axis of zero speeds, a bearing 14 and a descending section 16 which correspond respectively to sections 2, 4 and 6 of the curve A '. The connection points 13, 15, 17 and 18 correspond to points 3, 5, 7 and 8 of the curve A '. Curve C in turn gives the slopes of tangents to curve B '.
Elle comprend une partie 21, confondue avec l'axe des accélérations nulles, un pic 22, un palier 34 également confondu avec l'axe des accélérations nulles, et un creux 26, qui correspondent aux tronçons 12, 14 etIt includes a part 21, coincident with the axis of zero accelerations, a peak 22, a bearing 34 also coincident with the axis of zero accelerations, and a recess 26, which correspond to the sections 12, 14 and
16 et se rattachent aux points 23, 25, 27 et 28, qui correspondent aux points 13, 15, 17 et 18 de la courbe B'.16 and are attached to points 23, 25, 27 and 28, which correspond to points 13, 15, 17 and 18 of curve B '.
Si on considère maintenant les courbes A, B, C qui correspondent à l'invention, on retrouve, bien entendu, les parties 1, 11, 21 qui sont imposées puisqu'il s'agit de la loi fonctionnelle et sont extérieures à l'objet de l'invention. Les différences apparaissent en
considérant les parties qui correspondent à la surface de raccordement, et plus spécialement, en comparant les courbes C et C' .If we now consider the curves A, B, C which correspond to the invention, we find, of course, the parts 1, 11, 21 which are imposed since it is the functional law and are external to the subject of the invention. The differences appear in considering the parts which correspond to the connection surface, and more particularly, by comparing the curves C and C '.
La courbe C, en effet, présente deux paliers horizontaux 121, 122 qui sont reliés entre eux par une ligne verticale 123, et aux extrémités 23 et 28 de la partie 21 par d'autres lignes de raccordement verticales 124, 125. La distance Dl du premier palier 121 à l'axe des accélérations nulles est inférieure à la distance Ml au même axe du sommet du pic 22 voisin, et la distance D2 du second palier '122 à l'axe des accélérations nulles est de même inférieur à la distance M2 au même axe du sommet du creux 26. On peut cependant prévoir que les distances Dl et D2 sont, l'une et/ou l'autre, égales respectivement aux distances Ml et M2.Curve C, in fact, has two horizontal bearings 121, 122 which are connected together by a vertical line 123, and at the ends 23 and 28 of the part 21 by other vertical connecting lines 124, 125. The distance Dl from the first level 121 to the axis of zero accelerations is less than the distance M1 to the same axis from the apex of the neighboring peak 22, and the distance D2 from the second level '122 to the axis of zero accelerations is likewise less than the distance M2 at the same axis of the top of the hollow 26. It can however be provided that the distances Dl and D2 are, one and / or the other, equal respectively to the distances Ml and M2.
Cela signifie, en termes pratiques, que l'outil subit, pendant la durée de palier 121, une accélération constante proportionnelle à Dl et donc inférieure ou égale au maximum Ml qu'il subit dans l'art antérieur. De même, l'outil subit, pendant la durée du palier 122, une accélération constante, de sens inverse, proportionnelle à D2, et inférieure ou égale en valeurs absolues au maximum M2.This means, in practical terms, that the tool undergoes, during the stage duration 121, a constant acceleration proportional to Dl and therefore less than or equal to the maximum Ml which it undergoes in the prior art. Similarly, the tool undergoes, during the duration of the step 122, a constant acceleration, in the opposite direction, proportional to D2, and less than or equal in absolute values to the maximum M2.
On expliquera plus loin pourquoi Dl et D2 sont différents.We will explain later why Dl and D2 are different.
La courbe B montre des sections dont les pentes correspondent aux sections de la courbe C : à la partie 21 correspond, naturellement, la partie 11 déjà examinée, et aux paliers 121 et 122 correspondent des parties rectîlignes 111 et 112, l'une ascendante, l'autre descendante, se raccordant en un point 113, qui correspond à la ligne 123.The curve B shows sections whose slopes correspond to the sections of the curve C: to the part 21 corresponds, naturally, the part 11 already examined, and to the bearings 121 and 122 correspond to the straight parts 111 and 112, the ascending one, the other downward, connecting at a point 113, which corresponds to line 123.
La courbe A, à son tour, montre, en dehors de la partie 1, deux tronçons 101 et 102 qui se raccordent tangentiellement entre eux au point 103, qui correspond au point 113 de la courbe B, et qui se raccordent aux points 3 et 18 à la partie 1. Les tronçons 101 et 102 sont des
parties de courbes géométriques bien définies et connues sous le nom de paraboles* Curve A, in turn, shows, apart from part 1, two sections 101 and 102 which connect tangentially to each other at point 103, which corresponds to point 113 of curve B, and which connect to points 3 and 18 in Part 1. Sections 101 and 102 are parts of well-defined geometric curves known as parabolas *
Comme on peut le constater, les courbes A et A' ont une allure assez voisine. Cependant, un traitement mathématique de double dérivation fait apparaître, au niveau des courbes C et C, des différences fondamentales, et qui ont d'importantes conséquences pratiques, à savoir une diminution importante des accélérations subies par l'outil à vitesse de rotation égale, ou une possibilité de vitesse plus grande pour une même accélération.As can be seen, the curves A and A 'have a fairly similar shape. However, a mathematical treatment of double derivation reveals, at the level of curves C and C, fundamental differences, and which have important practical consequences, namely a significant reduction in the accelerations undergone by the tool at equal speed of rotation, or a possibility of greater speed for the same acceleration.
Dans le cas général, les déplacements qui correspondent aux courbes décrites à la figure sont obtenus à 1'aide d'une came tournante sur laquelle un galet est poussé par un ressort. La forme de la came correspond à la courbe A, ou A' dans l'art antérieur.In the general case, the displacements which correspond to the curves described in the figure are obtained using a rotating cam on which a roller is pushed by a spring. The shape of the cam corresponds to the curve A, or A 'in the prior art.
Quand le point de contact du galet sur la came s'éloigne du plan de référence ou de l'axe de rotation de celle-ci, le galet est appuyé sur la came avec une force qui est l'addition de la force du ressort et de celle qui résulte du mouvement de la came et qui est proportionnelle â l'accélération visible sur les courbes CC et à l'inertie des pièces mobiles. Quand le point de contact du galet sur la came se rapproche du centre,les forces ci-dessous se soustraient, et il est possible que le galet décolle de la came.When the contact point of the roller on the cam moves away from the reference plane or the axis of rotation of the latter, the roller is pressed on the cam with a force which is the addition of the force of the spring and of that which results from the movement of the cam and which is proportional to the acceleration visible on the CC curves and to the inertia of the moving parts. When the contact point of the roller on the cam approaches the center, the forces below subtract, and the roller may take off from the cam.
Il y a intérêt manifeste à éviter ce phénomène. L'accélération du mouvement en direction du centre de la came est donc calculée en conséquence. L'extension angulaire de la section correspondante est déterminée en fonction de la vitesse maximale atteinte à la fin de cette section. L'accélération en sens inverse, dans l'autre section, est calculée en fonction des contraintes de raccordement. Il n'y a donc pas de raison que les accélérations des parties 121 et 122 soient les mêmes. Dans les réalisations pratiques, il n'est pas absolument nécessaire que les lignes de raccordement 123, 124, 125 sur la courbe C soient verticales, mais, plus
elles s'écartent de la verticale, plus la longueur des paliers 121 est réduite, et pour atteindre la vitesse nécessaire, il faudra augmenter les valeurs Dl, D2 des accélérations, ce qui n'est pas à souhaiter. Des lignes de raccordement doivent donc être le plus verticales possible.There is a clear interest in avoiding this phenomenon. The acceleration of the movement towards the center of the cam is therefore calculated accordingly. The angular extension of the corresponding section is determined according to the maximum speed reached at the end of this section. The acceleration in the opposite direction, in the other section, is calculated according to the connection constraints. There is therefore no reason why the accelerations of parts 121 and 122 should be the same. In practical embodiments, it is not absolutely necessary for the connection lines 123, 124, 125 on the curve C to be vertical, but, more they deviate from the vertical, the more the length of the bearings 121 is reduced, and to reach the necessary speed, it will be necessary to increase the values D1, D2 of the accelerations, which is not to be desired. Connection lines must therefore be as vertical as possible.
L'homme de métier pourra sans peine faire les adaptations nécessaires au cas où les parties imposées 1, 11, 21 des courbes A, B, C ont une forme ou une longueur différente de celle qui est décrite.Those skilled in the art can easily make the necessary adaptations in the event that the imposed parts 1, 11, 21 of the curves A, B, C have a shape or a length different from that which is described.
La figure 2 montre une variante des courbes de la figure 1. Entre les parties imposées 1, 11, 21 des courbes A, B, C, et les sections 101, 111, 121, des mêmes courbes, on a intercalé une section supplémentaire 106, 116, 126, où l'accélération est en sens inverse de la s-action adjacente 101, 111, 121. Sur la courbe A, on constate que la section 106 se raccorde tangentiellement à la partie composée 1 d'un côté et, de l'autre côté, se raccorde par une inflexion 107 à la section 101. Cette inflexion 107 correspond, naturellement, à un point anguleux 117 sur la courbe B des vitesses, et à un décrochement 127 de la courbe C des accélérations. L'extension angulaire de la section supplémentaire 106, 116, 126 est dans l'exemple choisi comprise entre 5 et 15% de celle de la section adjacente 101, 111, 121.FIG. 2 shows a variant of the curves of FIG. 1. Between the imposed parts 1, 11, 21 of the curves A, B, C, and the sections 101, 111, 121, of the same curves, an additional section was inserted 106 , 116, 126, where the acceleration is in the opposite direction to the adjacent s-action 101, 111, 121. On curve A, we note that section 106 is tangentially connected to the compound part 1 on one side and, on the other side, is connected by an inflection 107 to section 101. This inflection 107 corresponds, of course, to an angular point 117 on the curve B of the speeds, and to a step 127 of the curve C of the accelerations. The angular extension of the additional section 106, 116, 126 is in the example chosen between 5 and 15% of that of the adjacent section 101, 111, 121.
Le tambour inférieur des têtes de lecture de magnétoscopes VHS est une pièce cylindrique allongée si bien que, pour son usinage, on doit déplacer l'outil de coupe parallèlement à l'axe, ces déplacements étant synchronisés avec la rotation de la pièce en cours d'usinage.The lower drum of the VHS VCR read heads is an elongated cylindrical part so that, for its machining, the cutting tool must be moved parallel to the axis, these displacements being synchronized with the rotation of the part being d 'machining.
La figure 3 illustre ce montage : une ébauche 200 est montée sur un mandrin de tour 201. Un outil de coupe 202 est monté sur un support 203 comportant un système hydraulique apte à faire coulisser l'outil parallèlement à l'axe 204 du mandrin selon la flèche 205. Une came 206 est portée par la broche 207 et tourne dans un plan
perpendiculaire à l'axe 204, à la même vitesse que le mandrin 201. Un galet 208 est solidaire du support 203 et il est pressé contre la came 206 par un ressort 209. Le support 203 est monté sur des glissières 210 parallèles à l'axe pour se déplacer selon la double flèche 211.FIG. 3 illustrates this assembly: a blank 200 is mounted on a lathe chuck 201. A cutting tool 202 is mounted on a support 203 comprising a hydraulic system capable of sliding the tool parallel to the axis 204 of the chuck according to arrow 205. A cam 206 is carried by spindle 207 and rotates in a plane perpendicular to the axis 204, at the same speed as the mandrel 201. A roller 208 is integral with the support 203 and it is pressed against the cam 206 by a spring 209. The support 203 is mounted on slides 210 parallel to the axis to move according to the double arrow 211.
L'homme de métier concevra qu'un dispositif similaire peut être utilisé pour usiner une surface cylindrique à section droite non circulaire. La came 206 sera conformée dans ce cas pour déplacer perpendiculairement à l'axe l'ensemble formé par le chariot 205, l'outil 202 et le galet 208, ce dernier ayant alors un axe parallèle à l'axe 204, et les glissières 210 étant tournées de 90e.Those skilled in the art will appreciate that a similar device can be used to machine a cylindrical surface with a non-circular cross section. The cam 206 will be shaped in this case to move the assembly formed by the carriage 205, the tool 202 and the roller 208 perpendicular to the axis, the latter then having an axis parallel to the axis 204, and the slides 210 being turned 90 e .
Il convient aussi d'observer qu'il est possible d'usiner, selon le procédé de l'invention, des surfaces plus compliquées, l'outil 202 se déplaçant axialement selon une loi de vitesses, et se déplaçant radialement selon une autre loi de vitesses, et au moins une de ces lois, et de préférence les deux, répondant aux exigences de l'invention. L'outil devra alors se déplacer dans les deux directions. La conception des systèmes à came appropriés est simple et à la portée de l'homme de métier. Suivant une variante du dispositif, la ou les cames sont supprimées, et les mouvements de l'outil sont obtenus à 1'aide de dispositifs électromagnétiques programmables, connus en eux-mêmes. Il n'y a pas, alors, de problèmes de décollement sur la came, mais l'invention permet de réduire les effets d'inertie des pièces mobiles pour une vitesse de rotation donnée, et donc d'améliorer la précision et/ou d'augmenter la vitesse d'usinage. Cette variante est particulièrement avantageuse au cas de variations fréquentes de la forme de la surface à usiner.It should also be noted that it is possible to machine, according to the method of the invention, more complicated surfaces, the tool 202 moving axially according to a speed law, and moving radially according to another law of speeds, and at least one of these laws, and preferably both, meeting the requirements of the invention. The tool should then move in both directions. The design of suitable cam systems is simple and within the reach of those skilled in the art. According to a variant of the device, the cam or cams are eliminated, and the movements of the tool are obtained using programmable electromagnetic devices, known in themselves. There are, then, no problems of detachment on the cam, but the invention makes it possible to reduce the effects of inertia of the moving parts for a given rotation speed, and therefore to improve the precision and / or d '' increase the machining speed. This variant is particularly advantageous in the case of frequent variations in the shape of the surface to be machined.
Bien qu'on ait parlé de tour dans le présent texte, toute machine capable d'imprimer à l'ébauche un mouvement de rotation autour d'un axe peut, évidemment, être utilisée sans sortir de l'invention.Although we have spoken of lathe in the present text, any machine capable of imparting to the blank a rotational movement around an axis can, of course, be used without departing from the invention.
On a représenté sur la figure 4 un tambour 401
d'appareil d'enregistrement sur bande magnétique, par exemple un magnétoscope. Le tambour 401, qui est le susdit "tambour inférieur", comporte essentiellement deux parties : un corps 402 cylindrique de révolution, et un épaulement 403 dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du corps 402. La face frontale 404 de l'épaulement 403 a une surface complexe dont une partie référencée 405 constitue ladite surface fonctionnelle ou surface de guidage de la bande magnétique. Cette surface 405 s'étend sur environ 180° et présente un profil hélicoïdal (la trace de sa développée est une droite). Les extrémités de la surface 305 sont référencées 406, 407. Ces extrémités sont à des niveaux différents, c'est-à-dire que les plans passant par ces extrémités et perpendiculaires à l'axe AA' du tambour 401 sont distincts. La surface de raccordement 408, faisant partie de la face 404, relie les extrémités 406 et 407, pour former, avec la surface 405, une surface continue de guidage de largeur constante (largeur égale à la différence entre les diamètres des parties 402 et 403). La développée de la surface 408, obtenue en déroulant sur un plan la face latérale 409 de la partie 403, a une trace, dans ce plan de déroulement, formée, selon l'invention, d'une succession de tronçons de paraboles.FIG. 4 shows a drum 401 a tape recorder, such as a VCR. The drum 401, which is the abovementioned "lower drum", essentially comprises two parts: a body 402 cylindrical of revolution, and a shoulder 403 whose diameter is slightly greater than that of the body 402. The front face 404 of the shoulder 403 has a complex surface of which a part referenced 405 constitutes said functional surface or guide surface of the magnetic strip. This surface 405 extends over approximately 180 ° and has a helical profile (the trace of its developed is a straight line). The ends of the surface 305 are referenced 406, 407. These ends are at different levels, that is to say that the planes passing through these ends and perpendicular to the axis AA 'of the drum 401 are distinct. The connection surface 408, forming part of the face 404, connects the ends 406 and 407, to form, with the surface 405, a continuous guide surface of constant width (width equal to the difference between the diameters of the parts 402 and 403 ). The projection of the surface 408, obtained by unwinding on a plane the lateral face 409 of the part 403, has a trace, in this unwinding plane, formed, according to the invention, of a succession of sections of parabolas.
En d'autres termes, la surface 408 peut être définie comme la succession de surfaces engendrées par un segment de droite (arête de coupe de l'outil d'usinage du tour), chacune de ces surfaces étant telle que :In other words, the surface 408 can be defined as the succession of surfaces generated by a straight line (cutting edge of the lathe machining tool), each of these surfaces being such that:
- la droite 410 portant le segment de droite générateur SS' passe par l'axe AA' du tambour 401, ou à proximité immédiate de cet axe (le segment SS' est situé dans un plan passant par AA1 ou à proximité immédiate de AA'),- the straight line 410 carrying the generator straight line segment SS 'passes through the axis AA' of the drum 401, or in the immediate vicinity of this axis (the segment SS 'is located in a plane passing through AA 1 or in the immediate vicinity of AA '),
- le segment générateur SS' se déplace de telle façon que son milieu C se trouve à une distance D constante de l'axe AA',- the generator segment SS 'moves so that its medium C is at a constant distance D from the axis AA',
- pour un premier déplacement angulaire élémentaire ( du segment générateur SS' autour de 1'axe AA' , la hauteur
H du milieu C de ce segment par rapport à un plan de référence P perpendiculaire à l'axe AA' (on a seulement représenté l'intersection R de ce plan P avec l'axe AA' ) varie selon une loi parabolique H telle que : H « a ω 2 + bGJ + c les coefficients a, b, c étant déterminés de façon que chaque portion élémentaire de la surface 408 soit tangente aux sections adjacentes en ses deux extrémités, et que la forme générale de la surface 408 soit compatible avec les caractéristiques de l'appareil enregistreur utilisant le tambour 401 et de la machine d'usinage de ce tambour. En outre, les coefficients a, b, c sont définis de façon optimale lorsque, tout en respectant la contrainte précitée, la valeur H" « 2a est minimale. La surface 408 est formée d'une succession de plusieurs surfaces élémentaires telles que la surface élémentaire définie ci-dessus, par exemple trois ou quatre surfaces élémentaires, qui s'étendent sur des arcs différen s. Dans le cas décrit ci-dessus,la génératrice SS1 est un segment de droite perpendiculaire à 1'axe AA' . Selon d'autres modes de réalisation, la surface fonctionnelle peut avoir une génératrice courbe dont chaque point est situé dans un plan perpendiculaire à AA' . La surface de raccordement a alors également une génératrice courbe. Cette génératrice peut être décomposée en plusieurs segments de droite très courts dont chacun répond à une définition analogue à celle du segment SS'. Bien entendu, ces génératrices sont situées dans des plans passant par AA' .- for a first elementary angular displacement (of the generator segment SS 'around the axis AA', the height H of the middle C of this segment with respect to a reference plane P perpendicular to the axis AA '(we have only shown the intersection R of this plane P with the axis AA') varies according to a parabolic law H such that : H "a ω 2 + bGJ + c the coefficients a, b, c being determined so that each elementary portion of the surface 408 is tangent to the adjacent sections at its two ends, and that the general shape of the surface 408 is compatible with the characteristics of the recording device using the drum 401 and of the machine for machining this drum. In addition, the coefficients a, b, c are optimally defined when, while respecting the above-mentioned constraint, the value H "" 2a is minimal. The surface 408 is formed of a succession of several elementary surfaces such as the surface elementary defined above, for example three or four elementary surfaces, which extend over different arcs In the case described above, the generator SS 1 is a line segment perpendicular to the axis AA ′. In other embodiments, the functional surface can have a curved generator, each point of which is situated in a plane perpendicular to AA ′. The connection surface then also has a curved generator. This generator can be broken down into several very straight line segments shorts, each of which meets a definition similar to that of the segment SS '. Of course, these generators are located in planes passing through AA'.
On a représenté sur la figure 5 un autre mode de réalisation de surface de raccordement conforme à l'invention, dans le cas où la génératrice de la surface fonctionnelle et de la surface de raccordement est pratiquement parallèle à l'axe de la pièce comportant ces surfaces (c'est également l'axe autour duquel tourne la pièce pendant son usinage).
La pièce 500 représentée sur la figure 5 est une came. La came 500 comporte une surface fonctionnelle 501 dont les extrémités sont référencées 502, 503. Ces extrémités sont à des distances différentes de l'axe de la pièce 500. Une surface de raccordement 504 relie ces extrémités. La génératrice GG' de la surface 504 est parallèle à l'axe 505 de la pièce 500. La distance D* de GG' à un cylindre de référence 506 à section circulaire enveloppant la pièce 500 suit une loi analogue à celle que suit la distance H du dispositif de la figure 4.
FIG. 5 shows another embodiment of the connection surface according to the invention, in the case where the generator of the functional surface and of the connection surface is practically parallel to the axis of the part comprising these surfaces (this is also the axis around which the part rotates during its machining). The part 500 shown in FIG. 5 is a cam. The cam 500 has a functional surface 501 the ends of which are referenced 502, 503. These ends are at different distances from the axis of the part 500. A connection surface 504 connects these ends. The generator GG 'of the surface 504 is parallel to the axis 505 of the part 500. The distance D * of GG' to a reference cylinder 506 with circular section enveloping the part 500 follows a law similar to that followed by the distance H of the device of FIG. 4.