EP2030727A1 - Dispositif de guidage de précision dans une machine d'usinage de pièces cylindriques - Google Patents

Dispositif de guidage de précision dans une machine d'usinage de pièces cylindriques Download PDF

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EP2030727A1
EP2030727A1 EP07115420A EP07115420A EP2030727A1 EP 2030727 A1 EP2030727 A1 EP 2030727A1 EP 07115420 A EP07115420 A EP 07115420A EP 07115420 A EP07115420 A EP 07115420A EP 2030727 A1 EP2030727 A1 EP 2030727A1
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vee
base
series
workpiece
cylindrical
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Pierre-Louis Piguet
Pierre Pahud
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Rollomatic SA
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    • B24B3/00—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools
    • B24B3/24—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of drills
    • B24B3/247—Supports for drills
    • 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
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/061—Work supports, e.g. adjustable steadies axially supporting turning workpieces, e.g. magnetically, pneumatically
    • 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
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
    • B24B41/066—Work supports, e.g. adjustable steadies adapted for supporting work in the form of tools, e.g. drills

Definitions

  • the guiding device In conventional machines, the guiding device generally comprises a fixed part with two planar V-shaped sidewalls, in which the workpiece is engaged and guided, and a movable part, the bearing finger which presses the part into the This guarantees a rotation whose quality no longer depends on the circularity of the workpiece itself.
  • the positioning vee must be changed since the tool diameter of the new series differs from that of the previous series, and its positioning height must be adjusted with great precision to ensure a perfect position. the axis of rotation.
  • This work of adjusting the position of the vee, with three degrees of freedom to a minimum, is time consuming and thus reduces the productivity of the entire machine. Finally, it reduces the versatility of the production system by making it attractive only for very long runs.
  • the object of the present invention is to remedy this defect by creating a guiding device which ensures the maintenance of the parts in the machining machine, with a maximum precision for all the diameters of the parts, and eliminates the tedious adjustments during the changes of series to minimize unproductive time. Consequently, the device that is the subject of the invention makes it possible in particular to manage, in competitive conditions, the processing of shorter series than until now.
  • the guiding device shown in the drawing is part of a machine for machining cylindrical parts such as drills hard material whose profile must be ground or rectified with extreme precision. It has a support set ( Fig. 1 and 2 ) mounted on a machine base 1.
  • the support assembly of Fig. 1 and 2 is arranged to maintain according to a rigidly determined axis of the workpieces 2, or drilling tools as mentioned above.
  • It comprises a base 3 fixed on the machine base 1 by a clamping bolt 4 and a locking screw 5.
  • the base 1 has two flat surfaces 12 and 13 ( Fig. 2 ), rigorously flat and perpendicular, on which are applied two corresponding flat faces machined to the lower part of the base 3.
  • the base 3 still has, at its front and upper part a machined housing with two oblique planar sides and symmetric 8 ( Fig. 2 ) and a vertical bottom plane 9. Also these surfaces form a closed vee housing at the rear, in which is immobilized an intermediate member 11 which will be described later.
  • the surfaces 8 will be machined with great precision compared to faces 12 and 13 for positioning the base 3 on the machine. They constitute the positioning reference of the tool 2 to be machined on the machine. As for the face 9, it serves as support reference in the axial direction for the intermediate member 11 and must be flat and perfectly perpendicular to the axis defined by the vee 8.
  • the use of a support finger 14 fixed to a stirrup 15 perpendicular to the workpiece is known per se in conventional machines. It is known that such chains are often hydraulically or pneumatically controlled by a piston 6 housed in a chamber formed in the base and fed by connectors such as 17, so as to press the finger 14 against the piece 2 against a release spring 18.
  • a set of intermediate members 11 ( figs 1 , 2 and 4 ) interchangeable, each corresponding to a particular workpiece diameter.
  • a member 11 corresponding to this diameter is mounted between the bearing finger 14 and the faces 8 and 9 of the vee. It is held by a positioning plate 19 fixed to the base by a screw 20 and two pins 21.
  • the intermediate member 11 made of a high-strength material, has the shape of a cylindrical ring sector with a recess 22 in a concave cylinder arc which determines the axis corresponding to the diameter of the workpiece for which the member is designed ( Fig. 4 ). To achieve the best possible guidance, the surface 22 is disengaged and only four concave cylindrical facets 23 are held in symmetrical positions rigorously contained in the same cylindrical surface.
  • the member 11 further comprises a radial flange 24 limited by a portion of convex cylindrical surface 25 intended to bear against the faces 8 of the vee. Since part 11 is a crown sector, it can be made with the greatest precision by internal and external cylindrical grinding operations. It is the diameter of the workpiece 2 which determines the diameter of the surface 23, therefore the choice of the intermediate member 11, and consequently the position of the common axis of the surfaces 23 and 25 in the vee 8, this position being invariable.
  • a change of series involves the change of the piece 11 held by the wafer 19.
  • the screw 20 locks the assembly and the pins 21 serve in addition to take up the rotational friction torque when tightening the screw 20, which would have, if not the tendency to turn the piece 11.
  • the support assembly described above thus maintains the workpieces in a position such that the axis of the workpiece is strictly determined with respect to the base, and therefore with respect to the machine base 1.
  • machining parts can be achieved with the desired accuracy, it is still necessary that the drive of the part is done in such a way that the latter actually turns around the axis defined by the support assembly.
  • the machining machine will be provided with a doll having a spindle in which the workpiece will be fixed and by which it will be driven. If necessary, this doll may be of a floating spindle type.
  • vee 8 of the support assembly of the guiding device of the present invention comprising two oblique and symmetrical plane flanks
  • the term "vee" designates any pair of surfaces arranged to serve as support in two generatrices rectilinear to a cylindrical part, that said surfaces are plane or curved.

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Abstract

La pièce à usiner (2) est fixée en ayant son axe dans une position exactement déterminée par rapport à la base de machine (1) et à l'embase (3), grâce aux flancs (8) et à la face arrière (9) du vé ménagé sur l'embase, et grâce à l'organe intermédiaire (11) en forme de secteur de couronne dont les facettes cylindriques concaves (23) sont adaptées à la pièce (2). La pièce (2) est pressée contre les facettes (23) par le doigt (14) actionné par l'étrier (15). La pièce (2) peut être entraînée en rotation par une broche flottante actionnée par un servomoteur dans une position déterminée par rapport à la base de machine (1).

Description

  • L'usinage de certains outils cylindriques en matériaux durs, comme des forets de petit diamètre, plus ou moins longs, doit souvent répondre à des exigences de précision extrêmement grandes. Or, c'est un domaine de la technique qui évolue vers une diminution des nombres de pièces des séries ce qui pose le problème d'une réduction des temps non productifs causés par l'adaptation des outillages aux changements de série. Cette adaptation doit évidemment être réalisée en garantissant l'extrême qualité du positionnement et du guidage des pièces usinées, à chaque modification du dispositif de guidage.
  • Dans les machines usuelles, le dispositif de guidage comporte généralement une partie fixe avec deux flancs plans en forme de vé, dans laquelle la pièce à usiner est engagée et guidée, et une partie mobile, le doigt d'appui qui presse la pièce dans le vé en garantissant une rotation dont la qualité ne dépend plus alors que de la circularité de la pièce à usiner elle-même. Lors d'un changement de série, le vé de positionnement doit être changé puisque le diamètre d'outil de la série nouvelle diffère de celui de la série précédente, et sa hauteur de positionnement doit être ajustée avec grande précision pour assurer une position parfaite de l'axe de rotation. Ce travail de réglage de la position du vé, selon trois degrés de liberté au minimum, est consommateur de temps et diminue ainsi la productivité de la machine toute entière. Finalement, il réduit la versatilité du système de production en ne le rendant attractif que pour de très longues séries.
  • La présente invention a pour but de remédier à ce défaut en créant un dispositif de guidage qui assure le maintien des pièces dans la machine d'usinage, avec une précision maximale pour tous les diamètres des pièces, et supprime les réglages fastidieux lors des changements de série de façon à minimiser les temps improductifs. Par conséquent, le dispositif objet de l'invention permet notamment de gérer dans des conditions concurrentielles le traitement de séries plus courtes que jusqu'à maintenant.
  • Le dispositif selon l'invention est défini par les revendications annexées.
  • On décrit ci-après une forme d'exécution du dispositif selon l'invention, donnée à simple titre d'exemple et illustrée par les dessins annexés, dont :
    • la fig. 1 est une vue en perspective d'un ensemble d'appui avec son embase, faisant partie du dispositif de guidage,
    • la fig. 2 est une vue en élévation de face du même ensemble,
    • la fig. 3 est une vue en coupe verticale selon A-A de l'ensemble représenté à la fig. 2, et
    • la fig. 4 est une vue en perspective d'un organe intermédiaire faisant partie de l'ensemble de la fig. 1.
  • Le dispositif de guidage représenté au dessin fait partie d'une machine d'usinage de pièces cylindriques telles que des forets en matériau dur dont le profil doit être meulé ou rectifié avec une extrême précision. Il comporte un ensemble d'appui (fig. 1 et 2) monté sur une base machine 1. L'ensemble d'appui des fig. 1 et 2 est agencé pour maintenir selon un axe rigidement déterminé des pièces à usiner 2, soit des outils de forage comme dit plus haut. Il comporte une embase 3 fixée sur la base machine 1 par un lardon de serrage 4 et une vis de blocage 5. Pour cela, la base 1 présente deux surfaces planes 12 et 13 (fig. 2), rigoureusement planes et perpendiculaires, sur lesquelles viennent s'appliquer deux faces planes correspondantes usinées à la partie inférieure de l'embase 3. L'embase 3 présente encore, à sa partie antérieure et supérieure un logement usiné avec deux flancs plans obliques et symétriques 8 (fig. 2) et un fond vertical également plan 9. Ces surfaces forment un logement de vé fermé à l'arrière, dans lequel est immobilisé un organe intermédiaire 11 qui sera décrit plus loin. Les surfaces 8 seront usinées avec grande précision par rapport aux faces 12 et 13 de positionnement de l'embase 3 sur la machine. Elles constituent la référence de positionnement de l'outil 2 à usiner sur la machine. Quant à la face 9, elle sert de référence d'appui dans le sens axial pour l'organe intermédiaire 11 et doit donc être plane et parfaitement perpendiculaire à l'axe défini par le vé 8.
  • Comme on le voit encore aux fig. 1 à 3, la pièce 2 est maintenue en appui par rapport au vé 8 et 9 par un doigt 14 fixé, par l'intermédiaire d'un élément 14', à un étrier 15 pivotant autour d'un axe 16 par rapport à l'embase 3. L'utilisation d'un doigt d'appui 14 fixé sur un étrier 15 perpendiculairement à la pièce à usiner est connue en soi dans des machines conventionnelles. On sait que de tels étiers sont souvent à commande hydraulique ou pneumatique par un piston 6 logé dans une chambre ménagée dans l'embase et alimentée par des raccords tels que 17, de manière à presser le doigt 14 contre la pièce 2 à l'encontre d'un ressort 18 de dégagement.
  • Pour éliminer les manoeuvres d'ajustage et de réglage au moment d'un changement de série de pièces à usiner on associe à l'ensemble d'appui des fig. 1 et 2 un jeu d'organes intermédiaires 11 (figs 1, 2 et 4) interchangeables, correspondant chacun à un diamètre de pièce à usiner particulier. Ainsi, pour adapter l'ensemble d'appui à une série de pièces à usiner d'un diamètre donné, un organe 11 correspondant à ce diamètre est monté entre le doigt d'appui 14 et les faces 8 et 9 du vé. Il est maintenu par une plaquette de positionnement 19 fixée à l'embase par une vis 20 et deux goupilles 21.
  • L'organe intermédiaire 11, en un matériau de haute résistance, a la forme d'un secteur de couronne cylindrique avec un évidement 22 en arc de cylindre concave qui détermine l'axe correspondant au diamètre de la pièce à usiner pour laquelle l'organe est conçu (fig. 4). Pour réaliser le meilleur guidage possible, la surface 22 est dégagée et seules quatre facettes cylindriques concaves 23 sont maintenues dans des positions symétriques rigoureusement contenues dans une même surface cylindrique. L'organe 11 comporte en outre une bride radiale 24 limitée par une portion de surface cylindrique convexe 25 destinée à s'appuyer contre les faces 8 du vé. La pièce 11 étant un secteur de couronne, sa réalisation peut être faite avec la plus grande précision par des opérations de rectification cylindrique intérieure et extérieure. C'est le diamètre de la pièce à usiner 2 qui détermine le diamètre de la surface 23, donc le choix de l'organe intermédiaire 11, et par conséquent la position de l'axe commun des surfaces 23 et 25 dans le vé 8, cette position étant invariable.
  • On voit à la fig. 1 que la plaquette 19 est pressée par la vis 20 contre la face antérieure de la bride 24, laquelle est par conséquent pressée contre la face 9 du logement formant le vé 8.
  • Un changement de série implique le changement de la pièce 11 tenue par la plaquette 19. La vis 20 assure le blocage de l'ensemble et les goupilles 21 servent en plus à reprendre le couple de frottement en rotation lors du serrage de la vis 20, lequel aurait, sinon la tendance à faire tourner la pièce 11.
  • L'ensemble d'appui décrit ci-dessus maintient donc les pièces à usiner dans une position telle que l'axe de la pièce est rigoureusement déterminé par rapport à l'embase, et donc par rapport à la base machine 1. Pour que l'usinage des pièces puisse être réalisé avec la précision voulue, il faut encore que l'entraînement de la pièce se fasse de telle manière que cette dernière tourne effectivement autour de l'axe défini par l'ensemble d'appui. La machine d'usinage sera pourvue d'une poupée ayant une broche dans laquelle la pièce à usiner sera fixée et par laquelle elle sera entraînée. Le cas échéant, cette poupée pourra être d'un type à broche flottante.
  • L'homme du métier comprendra aisément que le vé 8 de l'ensemble d'appui du dispositif de guidage de la présente invention, comportant deux flancs plans obliques et symétriques, peut bien entendu être constitué ou remplacé par une paire de surfaces courbes, concaves ou convexes, et par exemple par deux goupilles. Par conséquent, dans le cadre de la présente invention, le terme "vé" désigne toute paire de surfaces agencées pour servir d'appui selon deux génératrices rectilignes à une pièce cylindrique, que lesdites surfaces soient planes ou courbes.

Claims (5)

  1. Dispositif de guidage de précision dans une machine d'usinage de pièces cylindriques, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble d'appui (8, 9, 11, 14, 15, 17) définissant un axe fixe pour lesdites pièces (2), et comprenant un vé (8) solidaire d'une embase (3), un jeu d'organes intermédiaires interchangeables (11) adaptés au vé et correspondant chacun à un diamètre déterminé d'une série desdites pièces cylindriques et un doigt d'appui (14), pressant la pièce à usiner contre l'organe intermédiaire dans le vé.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour permettre des changements de séries instantanés, chaque organe intermédiaire interchangeable (11) a la forme d'un secteur de couronne ajusté au diamètre des pièces d'une série des pièces à usiner et agencé extérieurement pour être monté dans le vé (8), entre ce dernier et la pièce cylindrique (2) à usiner.
  3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun desdits organes intermédiaires présente, dans une surface concave cylindrique qui correspond au diamètre de la pièce, des facettes d'appui (23) ajustées avec précision pour recevoir les pièces (2) de la série auquel cet organe est destiné, et une portion de surface cylindrique convexe (25) exactement coaxiale auxdites facettes d'appui concaves (23) et destinée à être appuyée contre les flancs (8) du vé.
  4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans chaque organe intermédiaire (11), ladite portion de surface cylindrique convexe (25) est une face extérieure formant la tranche d'une bride radiale (24) de l'organe intermédiaire et en ce que ce dernier est fixé à l'embase dans le vé par une plaquette (19) munie d'un trou pour une vis de fixation (20) à l'embase et de deux trous pour des goupilles de positionnement (21) de la plaquette, ces goupilles étant engagées dans l'embase en dehors du vé.
  5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doigt d'appui (14) est fixé sur un étrier (15) pivotant sur l'embase, autour d'un axe (16) exactement perpendiculaire à celui défini par les plans internes (8) du vé, et est pressé contre la pièce (2) à usiner.
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