EP0554629A1 - Machine de rodage par expansion - Google Patents

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EP0554629A1
EP0554629A1 EP92400309A EP92400309A EP0554629A1 EP 0554629 A1 EP0554629 A1 EP 0554629A1 EP 92400309 A EP92400309 A EP 92400309A EP 92400309 A EP92400309 A EP 92400309A EP 0554629 A1 EP0554629 A1 EP 0554629A1
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spindle
lapping
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rotation
control means
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Richard Bonachera
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SPMS Honimatic
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EIGER PROCESS
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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
    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • 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
    • B24B33/10—Accessories
    • B24B33/105—Honing spindles; Devices for expanding the honing elements

Definitions

  • the present invention relates to a modular lapping machine by expansion of bores having with at least one lapping unit comprising at least one spindle carrying a lapping tool or expansion lapping, expansion control means of said lapping, spindle rotation control means, and beat control means for animating the spindle with an oscillating movement of axial translation (beat).
  • the lapping spindle carries, at its free end, at least one abrasive or lapping machining tool whose expansion during machining is controlled by a head. expansion which can for example be mounted on the spindle at a place distant from the lapping.
  • This head includes, for each lapping, an expansion control motor whose movement is transmitted to the lapping 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 an endless screw 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 present invention relates to a lapping device of the type defined above which is of structure modular, allowing a good adaptation of the machine to different jobs to be executed.
  • the invention also relates to a lapping machine of the type defined above, of simpler structure than known machines.
  • the invention further relates to a lapping machine of the type defined above on which the inertia of the elements participating in the flapping movements of the spindle is reduced optimally.
  • the machine according to the invention of lapping by expansion of bores has at least one lapping unit comprising a spindle carrying a lapping tool or expansion lapping, means for controlling the expansion of the lapping, means for controlling the rotation of the spindle, and of beat control means to animate the spindle of an axial translation oscillatory movement (beat).
  • the spindle is mounted movable in rotation and in axial translation in a spindle head comprising guide means for its movable mounting in axial translation on a fixed frame, the rotation control means and the control means of beat being mounted on said spindle holder.
  • each lapping unit forms a single sub-assembly which can be mounted movable horizontally or vertically on a frame and which can be equipped, as required, with a control mechanical, electrical or hydraulic stroke, with a stroke stroke suitable for the work to be performed.
  • the approach and withdrawal control can also be chosen at will and in particular with a significantly greater approach and withdrawal stroke than according to known machines.
  • the expansion control means can be integrated into the spindle head.
  • these means also do not participate in the flapping movement of the spindle, which correspondingly reduces the inertia of the assembly performing the flapping movement.
  • the lapping unit 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 geometric precision.
  • parts such as automobile parts (connecting rods, pinions, differential housings, etc.), hydraulic distributors and other mechanical elements requiring a very high geometric precision.
  • a spindle 1 animated during the running-in of a rotational movement around its axis by a rotation control 2 and an oscillatory movement in axial translation by a beat control 3 carries, at its lower end, an expansion lapping 4 consisting of a train of abrasive stones 5.
  • expansion rods are well known and there is therefore no need to describe their structure in more detail in the context of the present application.
  • the expansion movement of the abrasive stone train 5 during running-in is controlled by an expansion head (motor 9) integrated into a spindle holder head 6 which surrounds the spindle 1 at the top.
  • the rotational and oscillatory translation movement of the spindle 1 is transmitted to the lapping 4 by a flexible transmission 8, for example a double gimbal transmission, located between the spindle head 6 and the lapping 4.
  • the expansion head integrated into the spindle head 6 comprises, for the expansion control of the lapping 4, an expansion control motor 9, for example an electric motor.
  • the spindle-holder head 6 with the beat control 3 and the rotation control 2 which are attached thereto, as well as with the spindle 1, is movable in axial translation by means of guide rails not shown sliding on the fixed part 10 a guide carriage 11, fixed to the upright or frame 12 of the lapping machine.
  • a jack 13 for example an electric jack.
  • the motor 9 of the expansion control integrated into the spindle head 6 drives an endless screw not visible in the drawing, which meshes with the external toothing of a ring 14 mounted movably in rotation but immobilized in axial translation between the casing 15 of the head 6 and a sheath 16.
  • the ring 14 transmits its rotational movement to a ring 17 by means of two keys 18.
  • the ring 17 has an internal thread engaged with a screw 19 movable in axial translation.
  • the ring 17 is immobilized in axial translation on the spindle 1 by a nut 20.
  • the spindle 1 is rotatably mounted inside the spindle holder head 6.
  • the spindle 1 passes through the head 6 in the form of a tubular section 21 provided with a transverse transverse slot 22.
  • Inside the section tubular 21 of the spindle 1 is concentrically disposed a transmission element 23.
  • This transmission element 23 is movable in axial translation in the spindle 1.
  • the transmission element 23 has at its upper end a transverse head 24 whose two ends pass through the slot 22 of the spindle 1 and are mounted in the screw 19 by means of two stops 25 so that the element 23 is integral in axial translation with the screw 19, but can rotate relative to this last.
  • the transmission element 23 is integral in rotation with the spindle 1, but movable in axial translation relative to the latter. Its axial position is controlled by the expansion control motor 9, via the irreversible transmission comprising the worm (not shown), the ring 14, the ring 17 and the screw 19.
  • the screw 19 is immobilized in rotation by a key 26 which passes through a slot 27 formed in the casing 15 of the head 6.
  • the rotation movement of the spindle 1 is ensured by the rotation control 2.
  • This rotation control comprises a rotation motor 28 driving a pulley 29 which drives, via a belt 31, a pulley 30 secured to a sheath 32 mobile in rotation and immobilized in axial translation between a fixed stop 33 and a nut 34.
  • the sheath 32 transmits its rotational movement to spindle 1 by two keys 35.
  • the oscillatory movement of axial translation (flapping) of the spindle 1 is provided by a beat control 3 constituted, in the example shown, by a mechanical control.
  • the beat control 3 includes a drive motor 36 which, by via a belt transmission 37, drives a crank pin 38 with adjustable eccentricity coupled by a connecting rod 39 with the upper end (tubular section 21) of the spindle 1.
  • the spindle 1 is rotatably mounted by two bearings 40 in the upper part of the spindle head 6 (sleeve 33) and by a bearing 41 in the lower part (sheath 16).
  • the spindle 1 is guided in axial translation by the sheath 32 in the upper part of the spindle holder head 6, and by the sliding bearing 42 in the lower part.
  • the spindle holder head 6 filled with lubricant is closed in a sealed manner by a seal 43 mounted on a seal holder 44.

Abstract

Machine de rodage par expansion d'alésages dont la broche (1) portant un outil de rodage à expansion (4) est montée mobile en rotation et en translation axiale dans une tête porte-broche (6) comportant des moyens de guidage (10, 11) pour son montage mobile en translation axiale sur un bâti fixe (12), les moyens de commande de rotation (2) les moyens de commande de battement (3) de la broche et éventuellement les moyens de commande d'expansion (9) étant montés sur ladite tête porte-broche (6). <IMAGE>

Description

  • La présente invention se rapporte à une machine modulaire de rodage par expansion d'alésages présentant avec au moins une unité de rodage comprenant au moins une broche portant un outil de rodage ou rodoir à expansion, des moyens de commande d'expansion dudit rodoir, des moyens de commande de rotation de la broche, et des moyens de commande de battement pour animer la broche d'un mouvement oscillatoire de translation axiale (battement).
  • Sur les machines de rodage par expansion connues de ce type, la broche de rodage porte, à son extrémité libre, au moins un outil d'usinage par abrasif ou rodoir dont l'expansion en cours d'usinage est commandée par une tête d'expansion qui peut par exemple être 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 des machines connues de ce type, 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.
  • Ces machines connues sont de conception rigide et leurs possibilités d'adaptation aux travaux à exécuter, en particulier en ce qui concerne le choix des mouvements de translation axiale (mouvements de battement ainsi que mouvements d'approche et de retrait du rodoir de la pièce à roder) sont très limitées. Enfin, sur ces machines connues, une partie au moins des moyens de commande de mouvement (battement, rotation, expansion, approche et retrait) participe aux mouvements de battement de la broche, ce qui fait que cet ensemble mobile présente une inertie relativement importante et implique l'utilisation d'une commande de battement surdimensionnée en conséquence.
  • La présente invention a pour objet un dispositif de rodage du type défini ci-dessus qui soit de structure modulaire, permettant ainsi une bonne adaptation de la machine à différents travaux à exécuter. L'invention a également pour objet une machine de rodage du type défini ci-dessus, de structure plus simple que les machines connues. L'invention a par ailleurs pour objet une machine de rodage du type défini ci-dessus sur laquelle l'inertie des éléments participant aux mouvements de battement de la broche se trouve réduite de façon optimale.
  • La machine conforme à l'invention de rodage par expansion d'alésages présente au moins une unité de rodage comprenant une broche portant un outil de rodage ou rodoir à expansion, des moyens de commande d'expansion du rodoir, des moyens de commande de rotation de la broche, et des moyens de commande de battements pour animer la broche d'un mouvement oscillatoire de translation axiale (battement). Selon l'invention, la broche est montée mobile en rotation et en translation axiale dans une tête porte-broche comportant des moyens de guidage pour son montage mobile en translation axiale sur un bâti fixe, les moyens de commande de rotation et les moyens de commande de battement étant montés sur ladite portebroche.
  • Grâce à ces caractéristiques, chaque unité de rodage forme un seul sous-ensemble qui peut être monté mobile horizontalement ou verticalement sur un bâti et qui peut être équipé, selon les besoins, d'une commande de battement mécanique, électrique ou hydraulique, avec une course de battement adaptée aux travaux à exécuter. La commande d'approche et de retrait peut également être choisie à volonté et en particulier avec une course d'approche et de retrait nettement plus importante que suivant les machines connues.
  • De préférence, les moyens de commande d'expansion peuvent être intégrés à la tête porte-broche. Ainsi, ces moyens ne participent pas non plus au mouvement de battement de la broche, ce qui réduit d'autant l'inertie de l'ensemble effectuant le mouvement de battement.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, illustré par les dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue de côté d'une unité de rodage par expansion à un seul rodoir d'une machine conforme à l'invention ;
    • la figure 2 est une coupe axiale partielle, à plus grande échelle, de l'unité de rodage de la figure 1.
  • L'unité de rodage selon la figure 1 fait partie d'une machine de rodage par expansion d'alésages de pièces, telles que pièces automobiles (bielles, pignons, boîtiers de différentiels, etc.), distributeurs hydrauliques et autres éléments mécaniques nécessitant une très grande précision géométrique.
  • Une broche 1 animée au cours du rodage d'un mouvement de rotation autour de son axe par une commande de rotation 2 et d'un mouvement oscillatoire en translation axiale par une commande de battement 3 porte, à son extrémité inférieure, un rodoir à expansion 4 constitué d'un train de pierres abrasives 5. De tels rodoirs à expansion sont bien connus et il n'y a donc pas lieu de décrire plus en détail leur structure dans le cadre de la présente demande.
  • Le mouvement d'expansion du train de pierres abrasives 5 au cours du rodage est commandé par une tête d'expansion (moteur 9) intégrée à une tête porte-broche 6 qui entoure la broche 1 à la partie supérieure. Le mouvement de rotation et de translation oscillatoire de la broche 1 est transmis au rodoir 4 par une transmission souple 8, par exemple une transmission à double cardan, située entre la tête porte-broche 6 et le rodoir 4.
  • La tête d'expansion intégrée à la tête porte-broche 6 comporte, pour la commande d'expansion du rodoir 4, un moteur de commande d'expansion 9, par exemple un moteur électrique.
  • La tête porte-broche 6 avec la commande de battement 3 et la commande de rotation 2 qui y sont fixées, ainsi qu'avec la broche 1, est mobile en translation axiale grâce à des rails de guidage non représentés coulissant sur la partie fixe 10 d'un chariot de guidage 11, fixée sur le montant ou bâti 12 de la machine de rodage.
  • Le mouvement de translation axiale de la tête portebroche 6 avec la commande de battement 3 et la commande de rotation 2 montées sur cette tête, et avec la broche 1, en vue de l'approche et du retrait du rodoir 4 de la pièce à roder, est assuré par un vérin 13, par exemple un vérin électrique.
  • Sur la figure 2, on reconnait que le moteur 9 de la commande d'expansion intégrée à la tête porte-broche 6 entraîne une vis sans fin non visible sur le dessin, qui engrène avec la denture extérieure d'une bague 14 montée mobile en rotation mais immobilisée en translation axiale entre le carter 15 de la tête 6 et un fourreau 16. La bague 14 transmet son mouvement de rotation à une bague 17 par l'intermédiaire de deux clavettes 18. La bague 17 comporte un filetage intérieur en prise avec une vis 19 mobile en translation axiale. La bague 17 est immobilisée en translation axiale sur la broche 1 par un écrou 20.
  • La broche 1 est montée en rotation à l'intérieur de la tête porte-broche 6. La broche 1 traverse la tête 6 sous la forme d'un tronçon tubulaire 21 munie d'une fente transversale traversante 22. A l'intérieur du tronçon tubulaire 21 de la broche 1 est disposé concentriquement un élément de transmission 23. Cet élément de transmission 23 est mobile en translation axiale dans la broche 1. L'élément de transmission 23 comporte à son extrémité supérieure une tête transversale 24 dont les deux extrémités traversent la fente 22 de la broche 1 et sont montées dans la vis 19 par l'intermédiaire de deux butées 25 de telle manière que l'élément 23 soit solidaire en translation axiale de la vis 19, mais puisse tourner par rapport à cette dernière.
  • Grâce à ce montage, l'élément de transmission 23 est solidaire en rotation de la broche 1, mais mobile en translation axiale par rapport à cette dernière. Sa position axiale est commandée par le moteur de commande d'expansion 9, par l'intermédiaire de la transmission irréversible comprenant la vis sans fin (non représentée), la bague 14, la bague 17 et la vis 19. La vis 19 est immobilisée en rotation par une clavette 26 qui traverse une fente 27 ménagée dans le carter 15 de la tête 6.
  • Le mouvement de rotation de la broche 1 est assuré par la commande de rotation 2. Cette commande de rotation comprend un moteur de rotation 28 entraînant une poulie 29 qui entraîne, par l'intermédiaire d'une courroie 31, une poulie 30 solidaire d'un fourreau 32 mobile en rotation et immobilisé en translation axiale entre une butée fixe 33 et un écrou 34. Le fourreau 32 transmet son mouvement de rotation à la broche 1 par deux clavettes 35. Le mouvement oscillatoire de translation axiale (battement) de la broche 1 est assuré par une commande de battement 3 constituée, dans l'exemple représenté, par une commande mécanique. La commande de battement 3 comprend un moteur d'entraînement 36 qui, par l'intermédiaire d'une transmission à courroies 37, entraîne un maneton 38 à excentricité réglable couplé par une bielle 39 avec l'extrémité supérieure (tronçon tubulaire 21) de la broche 1. La broche 1 est montée en rotation par deux roulements 40 dans la partie supérieure de la tête porte-broche 6 (manchon 33) et par un roulement 41 dans la partie inférieure (fourreau 16). La broche 1 est guidée en translation axiale par le fourreau 32 dans la partie supérieure de la tête porte-broche 6, et par le palier de glissement 42 dans la partie inférieure.
  • A son extrémité inférieure, la tête porte-broche 6 remplie de lubrifiant est fermée de façon étanche par un joint 43 monté sur un porte joint 44.

Claims (4)

  1. Machine de rodage d'alésages comprenant une broche portant un outil de rodage ou rodoir par expansion monté mobile en rotation et en translation dans une tête porte-broche, des moyens de commande d'expansion du rodoir, des moyens de commande de rotation de la broche et des moyens de commande de battement pour animer la broche d'un mouvement oscillatoire de translation axiale (battement), caractérisée par le fait que ladite tête porte-broche (6) constitue une unité de rodage par expansion portant à la fois des moyens de guidage pour son montage mobile en translation axiale sur un bâti fixe (12), les moyens de commande de rotation (2) et les moyens de commande de battement (3) de la broche (1) ainsi que les moyens de commande d'expansion (9) du rodoir (4).
  2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le mouvement de translation axiale de la tête porte-broche (6) par rapport au bâti fixe (12) en vue de l'approche et du retrait du rodoir (4) de la pièce à usiner est commandé par un moteur (13) monté sur le bâti fixe (12).
  3. Machine suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que la commande de rotation (2) de la broche (1) comprend, entre le moteur de commande de rotation (28) fixé à la tête porte-broche (6) et la broche (1), un système à clavettes (35) ou un système analogue de transmission de rotation à mobilité axiale.
  4. Machine suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la tête porte-broche (6) peut être montée mobile en translation axiale sur un bâti (12) de manière que l'unité de rodage puisse travailler verticalement ou horizontalement.
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DE69228175D1 (de) 1999-02-25
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