EP0430817B1 - Machine de rodage par expansion d'alésages - Google Patents

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EP0430817B1
EP0430817B1 EP19900403420 EP90403420A EP0430817B1 EP 0430817 B1 EP0430817 B1 EP 0430817B1 EP 19900403420 EP19900403420 EP 19900403420 EP 90403420 A EP90403420 A EP 90403420A EP 0430817 B1 EP0430817 B1 EP 0430817B1
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EP
European Patent Office
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expansion
spindle
lapping
head
rods
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EP19900403420
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German (de)
English (en)
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EP0430817A1 (fr
Inventor
Jean-Claude Pineau
Richard Bonachera
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Procedes Machines Speciales S P M S Ste
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Procedes Machines Speciales S P M S Ste
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/06—Honing machines or devices; Accessories therefor with controlling or gauging equipment

Definitions

  • the present invention relates to a machine for lapping by expansion of part bores according to the preamble of claim 1, see DE-A-28 31 681.
  • the lapping spindle carries, at its free end, at least one abrasive or lapping tool for which expansion during machining is controlled by an expansion head mounted on the spindle at a location away from the lapping point.
  • This head comprises, for each lap, an expansion control motor whose movement is transmitted to the lap by a mechanical transmission.
  • an expansion control motor mounted on the casing of the expansion head attacks a so-called dagger push rod by means of an irreversible reducer comprising a worm gear meshing with the teeth outer of a ring whose internal thread is engaged with a screw whose axial movement, in response to the rotation of the motor, causes a corresponding axial displacement of the dagger, which leads to an expansion of the lapping.
  • an irreversible reducer comprising a worm gear meshing with the teeth outer of a ring whose internal thread is engaged with a screw whose axial movement, in response to the rotation of the motor, causes a corresponding axial displacement of the dagger, which leads to an expansion of the lapping.
  • the presence of this kinematic chain between the expansion control motor and the lapping a chain which may also include a flexible transmission of the double gimbal type, causes the formation of clearances. uncontrolled and uncompensated mechanical, thus producing a significant drift between the practical machining range and the theoretical machining range. Under these conditions, a planned
  • the present invention relates to a lapping machine by expansion of bores on which the lapping of each spindle includes an expansion control eliminating all the games so as to allow very tight machining tolerances to be obtained with respect to at the theoretical value.
  • the invention also relates to a lapping machine by expansion of bores on which the expansion control of the lapping is improved in precision by simple, inexpensive and reliable means.
  • the subject of the invention is a machine for lapping by expansion of bores on which each lapper comprises two expansion laps whose expansion is controlled by two motors by means of two transmissions, these two expansion controls comprising means which not only improve the precision of the expansion of the two rods, therefore the machining precision of the two rods, but also eliminate any risk of interference between the expansion commands of the two rods.
  • the lapping machine by expansion of bores as claimed comprises at least one lapping spindle driven in a rotational movement about its axis and in an oscillating movement in axial translation, and carrying at its free end at least one lapping expansion whose expansion is controlled by an expansion head mounted on the spindle at a location away from the lapping.
  • This head comprises for each lapping machine a rotary expansion control motor, the rotational movement of which is converted by an irreversible mechanical transmission into an axial translational movement of a rod controlling the expansion of the lapping machine, means being provided for determining the position of an element of said transmission.
  • said means comprise a linear displacement sensor comprising a rectilinear rule fixed to the casing (12) of the expansion head, parallel to the axis of the spindle, and a detector connected to said rod, for detecting the position of said rod along the axis of the spindle.
  • the machine according to the invention can comprise at least one lapping spindle with two expansion rods controlled by a double expansion head with two rotary motors by means of two irreversible mechanical transmissions converting the rotational movement of said motors. in axial translational movements of two rods controlling the expansion of the laps.
  • a linear displacement sensor (23) is provided to detect the position of each of said rods.
  • the two linear displacement sensors associated with the two transmissions controlling the two rods comprise two detectors each connected to one of said two elements and cooperating with a common rule.
  • the or each displacement sensor used in the context of the invention may be an optoelectronic, capacitive or, preferably, a magnetic sensor comprising a magnetic detector cooperating with a rule provided with magnetic marks.
  • the lapping spindle 1 according to FIG. 1 is part of a lapping machine by expansion of bores of parts such as automobile parts (connecting rods, pinions, differential housings, etc.) hydraulic distributors and other mechanical elements requiring a very high geometrical precision, machine of which we recognize in figure 2 the part 2 serving to support the spindle 1.
  • parts such as automobile parts (connecting rods, pinions, differential housings, etc.) hydraulic distributors and other mechanical elements requiring a very high geometrical precision, machine of which we recognize in figure 2 the part 2 serving to support the spindle 1.
  • the spindle 1 animated during the running-in of a rotational movement around its axis and of an oscillatory movement in axial translation by means not shown, comprises, at its lower end, a double expansion lapping 3 comprising two laps 4, 4 'each consisting of a train of abrasive parts.
  • Such expansion rods are well known and there is therefore no need to describe the structure in more detail in the context of the present invention.
  • the expansion movement of the two laps 4, 4 ′ during running-in is controlled by a double expansion head 5 which surrounds the pin 1 at the top and which is immobilized in rotation relative to the support 2 by a rod of guide 6.
  • Spindle 1 receives its rotational and oscillatory translation movement by a drive end piece 7, this movement being transmitted to the two rods 3, 4 by a flexible transmission 8, for example a double cardan transmission; located between the double expansion head 5 and the two rods 4, 4 '.
  • the expansion head 5 comprises, for the expansion control of the two rods 3 and 4, two expansion control motors 9 and 9 ', for example electric stepper motors.
  • each of the two expansion control motors (only the motor 9 'is visible) drives an endless screw 10, 10' which meshes with the external toothing of a ring 11, 11 'which is mounted in rotation, but immobilized in axial translation in the casing 12 of the head 5.
  • Each ring 11, 11 ' has an internal thread engaged with a screw 13, 13' movable in axial translation.
  • the body 14 of the spindle 1 is mounted for rotation inside the double head 5.
  • the spindle body 14 provided with a connection cone 15 at its upper end passes through the head 5 in the form of a tubular section 16 provided, from top to bottom, with a first pair of opposite transverse transverse slots 17 and with a second pair of opposite transverse transverse slots 17 '.
  • first hollow transmission element 18 Inside the tubular section 16 of the spindle body 14 are concentrically disposed a first hollow transmission element 18 and a second transmission element 18 'arranged inside the element 18.
  • the two transmission elements 18, 18 ' which are mounted movable in axial translation, one in the spindle body 14 and the other in the transmission element 18.
  • the transmission element 18 has at its upper end a transverse head 20, the two ends of which pass through the slots 17 of the spindle body 14 and are mounted in the screw 13, by means of two stops 21 and a nut 22 , so as to make the element 18 integral in axial translation with the screw 13, but to allow it to rotate relative to the latter.
  • the internal transmission element 18 ′ has, at its upper end, a transverse head 20 ′, the ends of which pass through both transverse slots. opposite through 19 of the outer transmission element 18 and the slots 17 'of the spindle body 14 and are mounted in the screw 13', by means of two stops 21 'and a nut 22', so as to make the element 18 'integral in axial translation with the screw 13', but allow it to rotate relative to the latter.
  • the two transmission elements 18, 18 ′ are integral in rotation with the spindle body 14, but movable in axial translation relative to the latter and relative to each other, their axial positions being controlled by the two expansion control motors 9, 9 ', via irreversible transmissions comprising the worms 10, 10', the rings 11, 11 'and the screws 13, 13'.
  • the expansion head 5 is equipped with a double displacement sensor illustrated by FIGS. 3 and 4 to determine and allow precise control of the axial position of the two transmission elements 18, 18 'and, consequently, the degree of expansion of the two rods 4, 4 '.
  • the double displacement sensor 23 comprises a rectilinear rule 24 of a type known per se, fixed by its two ends by means of support 25, 26 to the casing 12 of the double expansion head 5, so as to extend parallel to the axis of the spindle 1.
  • the casing 12 has two slots 27, 27 'each of which is traversed by a part 28, 28' serving as a detector support and integral with the nut 22, 22 'and serving as the support for a detector 29, 29 'cooperating with the rule 24.
  • the rule 24 is a filiform rule and the two detectors 29, 29' surround the rule 24.
  • Such sensors are sold commercially for example in the form magnetic displacement and position sensors.
  • the detectors 30, 30 ′ are initialization detectors for the control, while the detectors 31, 31 ′ and 32, 32 ′ are electrical stops, the detectors 31, 31 ′ constituting high stops and the detectors 32, 32 'of the low stops. All the detectors 30, 30 ', 31, 31', 32, 32 'provided on the casing 12 cooperate with the sensor supports 28, 28'.
  • the user of a double displacement sensor 23 on a double expansion control head for a lapping pin with double expansion lapping not only makes it possible to precisely control the expansion of each lapping, by compensating all the play that may occur between the expansion drive motors and the laps, but also prevent any interference between the two laps, for example a collision of the two laps. Such a collision could in fact occur in the event of one of the two lappers being worn faster than the other, in which case the expansion control of the other lapper would become inoperative.
  • the invention is not limited to detecting the position of double expansion laps, but also applies to simple expansion laps.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Description

  • La présente invention se rapporte à une machine de rodage par expansion d'alésages de pièces selon le préambule de la revendication 1, voir DE-A-28 31 681.
  • Sur les machines de rodage par expansion connues de ce type telles qu'elles sont commercialisées entre autres par la demanderesse depuis des années, la broche de rodage porte, à son extrémité libre, au moins un outil d'usinage par abrasif ou rodoir à dont l'expansion en cours d'usinage est commandée par une tête d'expansion montée sur la broche en un endroit éloigné du rodoir. Cette tête comprend, pour chaque rodoir, un moteur de commande d'expansion dont le mouvement est transmis au rodoir par une transmission mécanique.
  • Sur les machines commercialisées par la demanderesse, un moteur de commande d'expansion monté sur le carter de la tête d'expansion attaque une tige de poussée dite poignard par l'intermédiaire d'un réducteur irréversible comprenant une vis sans fin engrènant avec la denture extérieure d'une bague dont le filetage intérieur est en prise avec une vis dont le mouvement axial, en réponse à la rotation du moteur, provoque un déplacement axial correspondant du poignard, ce qui conduit à une expansion du rodoir. La présence de cette chaîne cinématique entre le moteur de commande d'expansion et le rodoir, chaîne qui peut par ailleurs comprendre encore une transmission souple du type à double cardan, entraîne la formation de jeux mécaniques non contrôlés et non compensés, produisant ainsi une dérive importante entre la gamme d'usinage pratique et la gamme d'usinage théorique. Dans ces conditions, une valeur prévue d'usinage ne pourra être obtenue qu'après une série d'essais tenant compte des jeux et des flexions éventuelles de la chaîne cinématique.
  • Il a par ailleurs déjà été proposé par le document DE-A-28 31 681 de prévoir, sur la tête d'expansion d'une machine de rodage de ce type, des moyens pour déterminer la position d'un élément de la transmission prévue entre le moteur et la tige. Ces moyens comprennent un curseur solidaire en translation axiale d'une vis commandant le mouvement axial de la tige de poussée, curseur se déplaçant en regard d'un vernier solidaire du carter de la tête d'expansion. Ces moyens de détection de position ne permettent donc pas d'intervenir dans la commande du rodoir, notamment en vue d'améliorer la précision de l'opération de rodage.
  • La présente invention a pour objet une machine de rodage par expansion d'alésages sur laquelle le rodoir de chaque broche comporte une commande d'expansion éliminant l'ensemble des jeux de manière à permettre l'obtention de tolérances d'usinage très serrées par rapport à la valeur théorique.
  • L'invention a également pour objet une machine de rodage par expansion d'alésages sur laquelle la commande d'expansion du rodoir est améliorée en précision par des moyens simples, peu coûteux et fiables.
  • Enfin, l'invention a pour objet une machine de rodage par expansion d'alésages sur laquelle chaque rodoir comporte deux rodoirs à expansion dont l'expansion est commandée par deux moteurs par l'intermédiaire de deux transmissions, ces deux commandes d'expansion comportant des moyens qui, non seulement améliorent la précision de l'expansion des deux rodoirs, donc la précision d'usinage des deux rodoirs, mais encore éliminent tout risque d'interférence entre les commandes d'expansion des deux rodoirs.
  • La machine de rodage par expansion d'alésages telle que revendiquée comprend au moins une broche de rodage animée d'un mouvement de rotation autour de son axe et d'un mouvement oscillatoire en translation axiale, et portant à son extrémité libre au moins un rodoir à expansion dont l'expansion est commandée par une tête d'expansion montée sur la broche en un endroit éloigné du rodoir. Cette tête comprend pour chaque rodoir un moteur de commande d'expansion rotatif, dont le mouvement de rotation est converti par une transmission mécanique irréversible en un mouvement de translation axiale d'une tige commandant l'expansion du rodoir, des moyens étant prévus pour déterminer la position d'un élément de ladite transmission. Selon l'invention, lesdits moyens comprennent un capteur de déplacement linéaire comprenant une règle rectiligne fixée au carter (12) de la tête d'expansion, parallèlement à l'axe de la broche, et un détecteur relié à ladite tige, pour détecter la position de ladite tige suivant l'axe de la broche.
  • De préférence, la machine selon l'invention peut comprendre au moins une broche de rodage à deux rodoirs à expansion commandés par une tête d'expansion double à deux moteurs rotatifs par l'intermédiaire de deux transmissions mécaniques irréversibles convertissant le mouvement de rotation desdits moteurs en des mouvements de translation axiale de deux tiges commandant l'expansion des rodoirs. Dans ce cas, un capteur de déplacement linéaire (23) est prévu pour détecter la position de chacune desdites tiges.
  • Ces deux capteurs évitent une interférence des deux commandes d'expansion (collision éventuelle des deux rodoirs dans le cas où le train de pierres abrasives de l'un des rodoirs s'userait plus vite que le train de pierres abrasives de l'autre rodoir).
  • Suivant un mode de réalisation préféré, les deux capteurs de déplacement linéaire associés aux deux transmissions commandant les deux rodoirs comprennent deux détecteurs reliés chacun à l'un desdits deux éléments et coopérant avec une règle commune.
  • Le ou chaque capteur de déplacement utilisé dans le cadre de l'invention peut être un capteur-optoélectronique, capacitif ou, de préférence, un capteur magnétique comprenant un détecteur magnétique coopérant avec une règle munie de repères magnétiques.
  • En se référant aux dessins annexés, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif d'une broche de rodage à deux rodoirs à expansion d'une machine de rodage d'alésages; sur les dessins:
    • la figure 1 est une vue de face d'une broche de rodage par expansion à deux rodoirs d'une machine conforme à l'invention;
    • la figure 2 est une coupe axiale de la tête d'expansion et d'une partie de la broche de la figure 1, à plus grande échelle et suivant un plan de coupe parallèle au plan de dessin de la figure 1;
    • la figure 3 est une vue arrière à plus grande échelle de la tête d'expansion de la figure 1, montrant les capteurs de déplacement;
    • la figure 4 est une vue de côté, partiellement en coupe, suivant IV-IV de la figure 3, de la tête d'expansion.
  • La broche de rodage 1 selon la figure 1 fait partie d'une machine de rodage par expansion d'alésages de pièces telles que pièces d'automobiles (bielles, pignons, boîtiers de différentiels, etc.) distributeurs hydrauliques et autres éléments mécaniques nécessitant une très grande précision géométrique, machine dont on reconnaît sur la figure 2 la partie 2 servant de support à la broche 1.
  • La broche 1 animée au cours du rodage d'un mouvement de rotation autour de son axe et d'un mouvement oscillatoire en translation axiale par des moyens non représentés comporte, à son extrémité inférieure, un double rodoir à expansion 3 comprenant deux rodoirs 4, 4' constitués chacun par un train de pièces abrasives. De tels rodoirs à expansion sont bien connus et il n'y a donc pas lieu de décrire la structure plus en détail dans le cadre de la présente invention.
  • Le mouvement d'expansion des deux rodoirs 4, 4' au cours du rodage est commandé par une double tête d'expansion 5 qui entoure la broche 1 à la partie supérieure et qui est immobilisée en rotation par rapport au support 2 par une tige de guidage 6. La broche 1 reçoit son mouvement de rotation et de translation oscillatoire par un embout d'entraînement 7, ce mouvement étant transmis aux deux rodoirs 3, 4 par une transmission souple 8, par exemple une transmission à double cardan; situé entre la double tête d'expansion 5 et les deux rodoirs 4, 4'.
  • La tête d'expansion 5 comporte, pour la commande d'expansion des deux rodoirs 3 et 4, deux moteurs de commande d'expansion 9 et 9', par exemple des moteurs électriques pas à pas.
  • Sur la figure 2, on reconnaît que chacun des deux moteurs de commande d'expansion (seul le moteur 9' est visible) entraîne une vis sans fin 10, 10' qui engrène avec la denture extérieure d'une bague 11, 11' qui est montée en rotation, mais immobilisée en translation axiale dans le carter 12 de la tête 5. Chaque bague 11, 11' comporte un filetage intérieur en prise avec une vis 13, 13' mobile en translation axiale.
  • Le corps 14 de la broche 1 est monté en rotation à l'intérieur de la double tête 5. Le corps de broche 14 muni d'un cône de raccordement 15 à son extrémité supérieure traverse la tête 5 sous la forme d'un tronçon tubulaire 16 muni, de haut en bas, d'une première paire de fentes transversales traversantes opposées 17 et d'une seconde paire de fentes transversales opposées traversantes 17'.
  • A l'intérieur du tronçon tubulaire 16 du corps de broche 14 sont disposés concentriquement un premier élément de transmission 18 creux et un second élément de transmission 18' disposé à l'intérieur de l'élément 18. Les deux éléments de transmission 18, 18' qui sont montés mobiles en translation axiale, l'un dans le corps de broche 14 et l'autre dans l'élément de transmission 18.
  • L'élément de transmission 18 comporte à son extrémité supérieure une tête transversale 20 dont les deux extrémités traversent les fentes 17 du corps de broche 14 et sont montées dans la vis 13, par l'intermédiaire de deux butées 21 et d'un écrou 22, de manière à rendre l'élément 18 solidaire en translation axiale de la vis 13, mais à lui permettre de tourner par rapport à cette dernière.
  • De façon analogue, l'élément de transmission intérieur 18' comporte, à son extrémité supérieure, une tête transversale 20' dont les extrémités traversent à la fois des fentes transversales traversantes opposées 19 de l'élément de transmission extérieur 18 et les fentes 17' du corps de broche 14 et sont montées dans la vis 13', par l'intermédiaire de deux butées 21' et d'un écrou 22', de manière à rendre l'élément 18' solidaire en translation axiale de la vis 13', mais à lui permettre de tourner par rapport à cette dernière.
  • Grâce à ce montage, les deux éléments de transmission 18, 18' sont solidaires en rotation du corps de broche 14, mais mobiles en translation axiale par rapport à ce dernier et l'un par rapport à l'autre, leurs positions axiales étant commandées par les deux moteurs de commande d'expansion 9, 9', par l'intermédiaire des transmissions irréversibles comprenant les vis sans fin 10, 10', les bagues 11, 11' et les vis 13, 13'.
  • La tête d'expansion 5 est équipée d'un double capteur de déplacement illustré par les figures 3 et 4 pour déterminer et permettre de commander avec précision la position axiale des deux éléments de transmission 18, 18' et, par conséquent le degré d'expansion des deux rodoirs 4, 4'.
  • Le double capteur de déplacement 23 comprend une règle rectiligne 24 de type connu en soi, fixée par ses deux extrémités à l'aide de support 25, 26 au carter 12 de la double tête d'expansion 5, de manière à s'étendre parallèlement à l'axe de la broche 1. Le carter 12 présente deux fentes 27, 27' dont chacune est traversée par une partie 28, 28' servant de support de détecteur et solidaire de l'écrou 22, 22' et servant du support à un détecteur 29, 29' coopérant avec la règle 24. Dans l'exemple représenté, la règle 24 est une règle filiforme et les deux détecteurs 29, 29' entourent la règle 24. De tels capteurs sont vendus dans le commerce par exemple sous forme de capteurs magnétiques de déplacement et de position.
  • Il convient encore de noter que les détecteurs 30, 30' sont des détecteurs d'initialisation de la commande, tandis que les détecteurs 31, 31' et 32, 32' sont des butées électriques, les détecteurs 31, 31' constituant des butées hautes et les détecteurs 32, 32' des butées basses. Tous les détecteurs 30, 30', 31, 31', 32, 32' prévus sur le carter 12 coopérent avec les supports de capteurs 28, 28'.
  • Comme déjà mentionné, l'utilisateur d'un double capteur de déplacement 23 sur une double tête de commande d'expansion pour une broche de rodage à double rodoir à expansion permet non seulement de commander avec précision l'expansion de chaque rodoir, en compensant tous les jeux susceptibles de se produire entre les moteurs de commande d'expansion et les rodoirs, mais encore d'empêcher toute interférence entre les deux rodoirs, par exemple une collision des deux rodoirs. Une telle collision pourrait en effet se produire en cas d'usure plus rapide de l'un des deux rodoirs que l'autre, auquel cas la commande d'expansion de l'autre rodoir deviendrait inopérante.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la détection de position de rodoirs à expansion doubles, mais s'applique également à des rodoirs à expansion simples.

Claims (4)

  1. Machine de rodage par expansion d'alésages, comprenant au moins une broche de rodage (1) animée d'un mouvement de rotation autour de son axe et d'un mouvement oscillatoire en translation axiale, et portant à son extrémité libre au moins un rodoir à expansion (4, 4') dont l'expansion est commandée par une tête d'expansion (5) montée sur la broche en un endroit éloigné du rodoir, cette tête comprenant pour chaque rodoir un moteur de commande d'expansion (9, 9') rotatif, dont le mouvement de rotation est converti par une transmission mécanique irréversible (10, 11, 13; 10', 11', 13') en un mouvement de translation axiale d'une tige (18, 18') commandant l'expansion du rodoir, des moyens étant prévus pour déterminer la position d'un élément de ladite transmission, caractérisée par le fait que lesdits moyens comprennent un capteur de déplacement linéaire (23) comprenant une règle rectiligne (24) fixée au carter (12) de la tête d'expansion (5), parallèlement à l'axe de la broche (1), et un détecteur (29, 29') relié à ladite tige (18, 18'), pour détecter la position de ladite tige suivant l'axe de la broche.
  2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins une broche de rodage (1) à deux rodoirs à expansion (4, 4') commandés par une tête d'expansion double (5) à deux moteurs rotatifs (9, 9') par l'intermédiaire de deux transmissions mécaniques irréversibles (10, 11, 13; 10', 11', 13') convertissant le mouvement de rotation desdits moteurs en des mouvements de translation axiale de deux tiges (18, 18') commandant l'expansion des rodoirs, et qu'un capteur de déplacement linéaire (23) est prévu pour détecter la position de chacune desdites tiges.
  3. Machine suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les deux capteurs de déplacement comprennent deux détecteurs (29, 29') reliés chacun à l'une desdites tiges (18, 18') et coopérant avec une règle commune (24).
  4. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le ou chaque capteur de déplacement comprend un détecteur magnétique coopérant avec une règle magnétique.
EP19900403420 1989-11-30 1990-11-30 Machine de rodage par expansion d'alésages Expired - Lifetime EP0430817B1 (fr)

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