EP0661136B1 - Procédé de rodage de la surface d'une pièce et rodoir pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de rodage de la surface d'une pièce et rodoir pour la mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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EP0661136B1
EP0661136B1 EP19940402696 EP94402696A EP0661136B1 EP 0661136 B1 EP0661136 B1 EP 0661136B1 EP 19940402696 EP19940402696 EP 19940402696 EP 94402696 A EP94402696 A EP 94402696A EP 0661136 B1 EP0661136 B1 EP 0661136B1
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EP
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lapping
protuberance
honing
area
honed
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Jacques Bouvet
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Automobiles Peugeot SA
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Automobiles Peugeot SA
Automobiles Citroen SA
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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
    • B24B33/08—Honing tools
    • B24B33/085—Honing tools in which the honing element consists of a deformable body
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a lapping method of the surface of a part, in particular the internal surface of a cylindrical bore formed therein.
  • Certain parts such as, for example, valves, gears, cams or cylinders of engines to explosion, are intended to undergo repeated displacement and at high speed by rubbing contact.
  • the aforementioned excess material is present under the thicker protuberance, localized in particular in the end zones of the part, in particular when this part has on its surface a coating of hard metal, such than chromium or nickel-silicon, obtained by deposition electrolytic.
  • lappers of the expansion type which have a pin capable of being driven in rotation around its longitudinal axis, a mandrel retained by one of its ends by the spindle, a guide sleeve into which the mandrel can slide axially and an external abrasive surface capable of being radially spaced from said longitudinal axis under the effect of the mandrel pushing when the mandrel is moved axially.
  • Document DE-A-3738074 describes a lapping machine of this type, the external abrasive surface successively comprises, in moving away from the spindle, a conical part which narrows towards the spindle and which is a guide zone, a cylindrical part which is a calibration zone and a other conical part which widens towards the spindle and that is a cutting area.
  • Document EP-A-0 219 825 describes a lapping machine comprising a cylindrical part surmounted by a conical part is shrinking upward and used to remove shavings.
  • the object of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned above and to propose a method of running in to eliminate the protrusions of the surface of the workpiece without excessive wear of the abrasive materials and perform a reliable calibration and precise of it.
  • the present invention relates to a running-in process of the surface of a part, in particular the internal surface a bore formed therein, consisting of drive a lapping tool rotating around its longitudinal axis, to bring the abrasive surface external of the lapper in contact with the facing surface of the part to be lapped and to move the lapper axially along this surface so as to break in an area to protuberance thereof, characterized in that it consists in calibrating a first cylindrical part of said abrasive surface by bringing it into contact with a reference area of the surface to be lapped, to be eliminated gradually said protuberance by bringing it in contact with a second party, preferably frustoconical, of the external abrasive surface, and calibrate the area whose protuberance is eliminated by bringing it into contact with said first part cylindrical previously calibrated.
  • the method consists in calibrating the first cylindrical part, to gradually eliminate the protrusion of the area to be lapped from the end of smaller external diameter of the second part and at calibrate this lapped area in a single pass of the lapping on the lapping surface.
  • the method advantageously consists in adjusting the difference between the diameter outer of the two longitudinal ends of the second part at a value greater than twice the thickness of the protuberance to be eliminated.
  • Figures 1 and 2 show a lapping type expansion according to a first embodiment.
  • This lapper has a spindle 1 capable of being driven rotating around its longitudinal axis 2 by a drive shaft (not shown in the drawing).
  • a mandrel 3 is retained by one of its ends 3a by pin 1 and has at its opposite end two frustoconical surfaces 4a and 4b forming a surface support.
  • the smaller diameter end of the first frustoconical bearing 4a is connected by a section cylindrical 5 at the larger diameter end of the second frustoconical bearing 4b.
  • the mandrel 3 can slide axially in a sleeve cylindrical guide 6 which is connected by its upper end by a nut 7 to the lapping frame 8.
  • a screw 9 protrudes radially from the surface external part of the central part of the mandrel 3 and comes be housed in a longitudinal blind recess 6a formed in the inner wall of the sleeve 6.
  • Each support piece 10 has two parts end 10a separated by a central part 10b, said end portions 10a having a portion scalloped surface 10c of shape corresponding to external frustoconical surfaces of the spans 4a and 4b.
  • end portions 10a are arranged circularly respectively around the spans frustoconical 4a and 4b.
  • the number of supporting pieces 10 is generally understood between 3 and 12.
  • the support pieces 10 are housed in openings longitudinal formed in the lower part of the sleeve 6.
  • An upper sleeve 11 is fitted on the part upper part of sleeve 6 and fixed thereon by a nut 12 and a lock nut 13.
  • a lower sleeve it is fitted on the lower part of the sleeve 6, and ensures the plating of an elastic washer 22 on the latter, the washer 22 ensuring the maintenance of the plates 14 resting on the upper sheath 11.
  • the lower sleeve lla is fixed by a nut 12a and a lock nut 13a.
  • Longitudinal through holes 6b, formed radially in the sleeve 6, are capable of receiving plates 14 forming cylinder portions.
  • the plates 14 can be separated radially by the supporting parts 10 and are subjected to a force of return to longitudinal axis 2 by means elastic (not shown in the drawing).
  • the plates 14 have an external coating abrasive (represented in the drawing by dotted lines), such as diamond grains or a lapping stone, intended for lapping the surface of a part, for example the internal surface 15a of a bore 15 formed in a cylinder 16.
  • an external coating abrasive represented in the drawing by dotted lines
  • diamond grains or a lapping stone intended for lapping the surface of a part, for example the internal surface 15a of a bore 15 formed in a cylinder 16.
  • the plates 14 are circularly separated by smooth cylindrical portions of the sleeve 6, which has as a consequence that the lapping has a surface discontinuous external abrasive (see figure 2).
  • the outer surface of the plates 14 has a first cylindrical part 14a and a second part 14b frustoconical (separated in FIGS. 1 and 3 by a mixed line), said parts 14a and 14b being adjacent by their larger diameter end, so as to form a one-piece body.
  • FIG. 3 represents an alternative embodiment of a lapping.
  • This lapper has a 3 'mandrel consisting of a rod 17 which is extended by a part 18 whose surface external is substantially frustoconical.
  • the mandrel 3 ' is capable of sliding axially in a cylindrical guide sleeve 6 'which is secured by its lower end of a deformable sleeve thin metal 19 provided with slots longitudinal 19a. These longitudinal slots 19a allow a slight expansion of the sleeve 19 under the thrust of the frustoconical part 18 when it is moved axially down.
  • the deformable sleeve 19 has an internal surface of shape corresponding to the external surface of the frustoconical part 18.
  • the external surface of the deformable sleeve 19 includes a abrasive coating and has a first part cylindrical 20 and a second frustoconical part 21, with like the lapping illustrated in Figures 1 and 2.
  • the second frustoconical part 14b, 21 of the surface external abrasive of the lapping has a slope by relative to the axis of the lapping advantageously understood between 2% and 10% and the ratio between the length of the cylindrical part and the total length of the part abrasive is advantageously between 1/5 and 1/3.
  • the second part 14b, 21 is not limited to a frustoconical shape and may have a convex or concave external surface, from the moment where its outer diameter decreases along the direction longitudinal of the lapping between one more end large diameter and one end smaller diameter.
  • the lapping is arranged vertically, but of course it can be arranged horizontally or in an inclined position.
  • Figure 4 shows the main stages of the break-in process of the invention according to their respective duration.
  • Step "a” consists of lowering the lapping point to the inside of a bore in a cylinder until the external abrasive surface of the lapping either facing the internal surface of the bore.
  • Step "b” consists in spreading the surface radially external abrasive of the lapping by moving axially towards bottom of the lapping mandrel.
  • Step "c” consists of bringing the surface into contact external abrasive of the lapping with a reference zone on the internal surface of the bore, so that calibrate the first cylindrical part.
  • Step “d” consists in raising the lapping vertically, after blocking the mandrel in the lapping frame, to gradually break in an annular bead which protrudes radially from the upper end of the bore and, once the bead has been removed, come calibrate this previously protruding area.
  • Step "e” consists in stopping the rotation of the lapping machine once it is out of the bore and at relax the external abrasive surface of the lapping previously ruled out.
  • This relaxation is obtained by a displacement vertical up the mandrel inside its guide sleeve, causing a return of the surface external abrasive towards the longitudinal axis of the lapping by elastic means.
  • Step "f” consists in rotating the lapping machine around of its longitudinal axis and this during steps “a” to “d".
  • a hollow lapping having a abrasive surface facing inward to come in for example the outer peripheral surface of a tree or any cylindrical zone of a part of revolution.

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Description

La présente invention concerne un procédé de rodage de la surface d'une pièce, notamment la surface interne d'un alésage cylindrique ménagé dans celle-ci.
Certaines pièces, telles que par exemple les soupapes, les engrenages, les cames ou les cylindres de moteurs à explosion, sont destinées à subir des déplacements répétés et à grande vitesse par contact frottant.
Afin de minimiser les frottements et l'usure des pièces, il est nécessaire de les calibrer très précisément en effectuant un rodage de leur surface, c'est-à-dire un ultime usinage, pour éliminer sélectivement la matière excédentaire, telle que des aspérités, qui subsiste sur leur surface.
Parfois, la matière excédentaire précitée se présente sous la forme de protubérance plus épaisse, localisée notamment dans les zones d'extrémité de la pièce, notamment lorsque cette pièce comporte sur sa surface un revêtement de métal dur, tel que du chrome ou du nickel-silicium, obtenu par dépôt électrolytique.
Pour effectuer le rodage de la surface d'une pièce, notamment la surface d'un alésage, il est connu d'utiliser des rodoirs du type à expansion, qui comportent une broche apte à être entraínée en rotation autour de son axe longitudinal, un mandrin retenu par l'une de ses extrémités par la broche, un manchon de guidage dans lequel le mandrin peut coulisser axialement et une surface abrasive externe apte à être écartée radialement par rapport audit axe longitudinal sous l'effet de la poussée du mandrin lorsque ce dernier est déplacé axialement.
Le document DE-A-3738074 décrit un rodoir de ce type dont la surface abrasive externe comprend successivement, en s'éloignant de la broche, une partie conique qui se rétrécit en direction de la broche et qui est une zone de guidage, une partie cylindrique qui est une zone de calibration et une autre partie conique qui s'élargit en direction de la broche et qui est une zone de coupe.
Le document EP-A-0 219 825 décrit un rodoir comportant une partie cylindrique surmontée d'une partie conique se rétrécissant vers le haut et servant à enlever des copeaux.
Cependant, les techniques de rodage classiques ne permettent pas d'effectuer un calibrage précis des pièces qui comportent la protubérance précitée localisée sur leur surface, car l'élimination de cette protubérance provoque une usure excessive et locale de la surface abrasive des rodoirs et engendre de ce fait un défaut géométrique de celle-ci.
La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer un procédé de rodage permettant d'éliminer les protubérances de la surface de la pièce à roder sans usure excessive des matériaux abrasifs et d'effectuer un calibrage fiable et précis de celle-ci.
La présente invention a pour objet un procédé de rodage de la surface d'une pièce, notamment la surface interne d'un alésage ménagé dans celle-ci, consistant à entraíner un outil formant rodoir en rotation autour de son axe longitudinal, à amener la surface abrasive externe du rodoir en contact avec la surface en regard de la pièce à roder et à déplacer axialement le rodoir le long de cette surface de manière à roder une zone à protubérance de celle-ci, caractérisé en ce qu'il consiste à étalonner une première partie cylindrique de ladite surface abrasive en l'amenant en contact avec une zone de référence de la surface à roder, à éliminer progressivement ladite protubérance en l'amenant en contact avec une seconde partie, de préférence tronconique, de la surface abrasive externe, et à calibrer la zone dont la protubérance est éliminée en l'amenant en contact avec ladite première partie cylindrique préalablement étalonnée.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé consiste à étalonner la première partie cylindrique, à éliminer progressivement la protubérance de la zone à roder à partir de l'extrémité de plus faible diamètre externe de la seconde partie et à calibrer cette zone rodée en un seul passage du rodoir sur la surface à roder.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste avantageusement à régler l'écart entre le diamètre externe des deux extrémités longitudinales de la seconde partie à une valeur supérieure au double de l'épaisseur de la protubérance à éliminer.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaítront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre de plusieurs modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, donnés uniquement à tire d'exemples illustratifs et non limitatifs, en référence au dessin schématique annexé, dans lequel.
  • La figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un rodoir.
  • La figure 2 es un quart de vue en coupe transversale du rodoir de la figure 1, suivant la ligne II-II. La figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale du rodoir selon un autre mode de réalisation.
  • La figure 4 est un graphique illustrant les différentes étapes du procédé de rodage selon l'invention.
    • Les figures 1 et 2 représentent un rodoir du type à expansion selon un premier mode de réalisation.
    Ce rodoir comporte une broche 1 apte à être entraínée en rotation autour de son axe longitudinal 2 par un arbre de transmission (non représenté sur le dessin).
    Un mandrin 3 est retenu par l'une de ses extrémités 3a par la broche 1 et comporte à son extrémité opposée deux portées tronconiques 4a et 4b formant surface d'appui.
    L'extrémité de plus faible diamètre de la première portée tronconique 4a est reliée par un tronçon cylindrique 5 à l'extrémité de plus grand diamètre de la deuxième portée tronconique 4b.
    Le mandrin 3 peut coulisser axialement dans un manchon de guidage cylindrique 6 qui est raccordé par son extrémité supérieure par un écrou 7 au bâti du rodoir 8.
    Une vis 9 fait radialement saillie de la surface externe de la partie centrale du mandrin 3 et vient se loger dans un évidement borgne longitudinal 6a ménagé dans la paroi interne du manchon 6.
    Sur la figure 1, lorsque le mandrin 3 coulisse axialement vers le bas, des pièces d'appui 10 sont radialement écartées par rapport à l'axe 2.
    Chaque pièce d'appui 10 comporte deux parties d'extrémité 10a séparées par une partie centrale 10b, lesdites parties d'extrémité 10a présentant une portion de surface échancrée 10c de forme correspondant aux surfaces tronconiques externes des portées 4a et 4b.
    Ces parties d'extrémité 10a sont disposées circulairement respectivement autour des portées tronconiques 4a et 4b.
    Le nombre de pièces d'appui 10 est généralement compris entre 3 et 12.
    Les pièces d'appui 10 sont logées dans des ouvertures longitudinales ménagées dans la partie inférieure du manchon 6.
    Ces ouvertures servent de butée axiale pour les pièces d'appui 10 qui sont forcées de se déplacer radialement sous la poussée du mandrin 3.
    Un fourreau supérieur 11 est emmanché sur la partie supérieure du manchon 6 et fixé sur celui-ci par un écrou 12 et un contre-écrou 13. Un fourreau inférieur lla est emmanché sur la partie inférieure du manchon 6, et assure le plaquage d'une rondelle élastique 22 sur ce dernier, la rondelle 22 assurant le maintien des plaquettes 14 en appui sur le fourreau supérieur 11. Le fourreau inférieur lla est fixé par un écrou 12a et un contre-écrou 13a.
    Des trous traversant longitudinaux 6b, ménagés radialement dans le manchon 6, sont aptes à recevoir des plaquettes 14 formant portions de cylindre.
    Les plaquettes 14 peuvent être écartées radialement par les pièces d'appui 10 et sont soumises à une force de rappel vers l'axe longitudinal 2 par des moyens élastiques (non représentés sur le dessin).
    Les plaquettes 14 présentent un revêtement externe abrasif (représenté sur le dessin par des pointillés), tel que des grains de diamant ou une pierre à roder, destiné à roder la surface d'une pièce, par exemple la surface interne 15a d'un alésage 15 ménagé dans un cylindre 16.
    Les plaquettes 14 sont circulairement séparées par des portions cylindriques lisses du manchon 6, ce qui a pour conséquence que le rodoir présente une surface abrasive externe discontinue (voir figure 2).
    La surface externe des plaquettes 14 comporte une première partie cylindrique 14a et une seconde partie 14b tronconique (séparées sur les figures 1 et 3 par un trait mixte), lesdites parties 14a et 14b étant adjacentes par leur extrémité de plus grand diamètre, de manière à former un corps monobloc.
    La figure 3 représente une variante de réalisation d'un rodoir.
    Ce rodoir comporte un mandrin 3' constitué d'une tige 17 qui se prolonge par une partie 18 dont la surface externe est sensiblement tronconique.
    Le mandrin 3' est apte à coulisser axialement dans un manchon de guidage cylindrique 6' qui est solidaire par son extrémité inférieure d'un manchon déformable métallique 19 de faible épaisseur pourvu de fentes longitudinales 19a. Ces fentes longitudinales 19a permettent une légère expansion du manchon 19 sous la poussée de la partie tronconique 18 lorsqu'elle est déplacée axialement vers le bas.
    Le manchon déformable 19 comporte une surface interne de forme correspondant à la surface externe de la partie tronconique 18.
    La surface externe du manchon déformable 19 comporte un revêtement abrasif et présente une première partie cylindrique 20 et une seconde partie tronconique 21, à l'instar du rodoir illustré sur les figures 1 et 2.
    La seconde partie tronconique 14b, 21 de la surface abrasive externe du rodoir présente une pente par rapport à l'axe du rodoir avantageusement comprise entre 2% et 10% et le rapport entre la longueur de la partie cylindrique et la longueur totale de la partie abrasive est avantageusement compris entre 1/5 et 1/3.
    Bien entendu, la seconde partie 14b, 21 n'est pas limitée à une forme tronconique et peut présenter une surface externe convexe ou concave, à partir du moment où son diamètre externe décroít le long de la direction longitudinale du rodoir entre une extrémité de plus grand diamètre et une extrémité de plus faible diamètre.
    On va maintenant décrire le fonctionnement du rodoir de l'invention en référence à la figure 4.
    On suppose ici que le rodoir est disposé verticalement, mais bien entendu il peut être disposé horizontalement ou dans une position inclinée.
    La figure 4 représente les étapes principales du procédé de rodage de l'invention en fonction de leur durée respective.
    L'étape "a" consiste à descendre le rodoir à l'intérieur d'un alésage ménagé dans un cylindre jusqu'à ce que la surface abrasive externe du rodoir soit en regard de la surface interne de l'alésage.
    L'étape "b" consiste à écarter radialement la surface abrasive externe du rodoir en déplaçant axialement vers le bas le mandrin du rodoir.
    L'étape "c" consiste à mettre en contact la surface abrasive externe du rodoir avec une zone de référence sur la surface interne de l'alésage, de manière à étalonner la première partie cylindrique.
    L'étape "d" consiste à élever verticalement le rodoir, après avoir bloqué le mandrin dans le bâti du rodoir, pour venir progressivement roder un bourrelet annulaire qui fait radialement saillie de l'extrémité supérieure de l'alésage et, une fois le bourrelet éliminé, venir calibrer cette zone préalablement protubérante.
    L'étape "e" consiste à arrêter la rotation du rodoir une fois que celui-ci est sorti de l'alésage et à relaxer la surface externe abrasive du rodoir préalablement écartée.
    Cette relaxation est obtenue par un déplacement vertical vers le haut du mandrin à l'intérieur de son manchon de guidage, ce qui provoque un rappel de la surface abrasive externe vers l'axe longitudinal du rodoir par les moyens élastiques.
    L'étape "f" consiste à entrainer en rotation le rodoir autour de son axe longitudinal et ce pendant les étapes "a" à "d".
    On peut notamment imaginer un rodoir creux présentant une surface abrasive dirigée vers l'intérieur pour venir roder par exemple la surface périphérique extérieure d'un arbre ou toute zone cylindrique d'une pièce de révolution.

    Claims (3)

    1. Procédé de rodage de la surface d'une pièce, notamment la surface interne d'un alésage ménagé dans celle-ci, consistant à entraíner un outil formant rodoir en rotation autour de son axe longitudinal, à amener la surface abrasive externe du rodoir en contact avec la surface en regard de la pièce à roder et à déplacer axialement le rodoir le long de cette surface de manière à roder une zone à protubérance de celle-ci, caractérisé en ce qu'il consiste à étalonner une première partie cylindrique (14a, 20) de ladite surface abrasive en l'amenant en contact avec une zone de référence de la surface (15a) à roder, à éliminer progressivement ladite protubérance (16a) en l'amenant en contact avec une seconde partie (14b, 21), de préférence tronconique, de la surface abrasive externe, et à calibrer la zone dont la protubérance (16a) a été éliminée en l'amenant en contact avec ladite première partie cylindrique (14a, 20) préalablement étalonnée.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à étalonner la première partie cylindrique (14a, 20) à éliminer progressivement la protubérance (16a) de la zone à roder à partir de l'extrémité de plus faible diamètre externe de ladite seconde partie (14b, 21) et à calibrer cette zone rodée (16a) en un seul passage du rodoir sur la surface (15a) à roder.
    3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à régler l'écart entre le diamètre externe des deux extrémités longitudinales de ladite seconde partie (14b, 21) à une valeur supérieure au double de l'épaisseur de la protubérance (16a) à éliminer.
    EP19940402696 1993-11-30 1994-11-24 Procédé de rodage de la surface d'une pièce et rodoir pour la mise en oeuvre de ce procédé Expired - Lifetime EP0661136B1 (fr)

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    EP0661136A1 EP0661136A1 (fr) 1995-07-05
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