FR2525940A1 - PROCESS FOR INCREASING THE FRICTION FORCES TRANSMITTED ON A WORKPIECE, PARTICULARLY IN AN AXLE MACHINE - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un procédé pour augmenter les forces de frotte ment transmises sur une pièce à usiner, sur les machines sur lesquelles la pièce à usiner est entraînée par un galet de friction au moins. The invention relates to a method for increasing the frictional forces transmitted on a workpiece, on machines on which the workpiece is driven by at least one friction roller.
On connaît des procédés du type cité ci-dessus, mis en oeuvre essentiellement sur des machines à usiner les essieux montés sur lesquelles la pièce à usiner est entraînée par des galets de friction. Processes of the type mentioned above are known, implemented essentially on machines for machining the axles mounted on which the workpiece is driven by friction rollers.
L'avantage présenté par les machines dans lesquelles la pièce à usiner est entraînée par des galets de friction réside dans le fait qutà l'issue du processus d'usinage, la pièce usinée ne porte aucune marque de serrage, ce qui a pour effet de ne pas altérer la résistance de la pièce par des effets d'entaille, provoqués en cours d'usinage. Cette suppression d'entailles est recherchée notamment dans le domaine de l'usinage des essieux ferroviaires montés, dans lequel on tend à s'équiper de machines sur lesquelles la puissance d'entrafnement est transmise sur la pièce à usiner par l'intermédiaire de galets de friction. The advantage of machines in which the workpiece is driven by friction rollers is that at the end of the machining process, the workpiece does not have any tightening marks, which has the effect of do not alter the resistance of the part by notching effects, caused during machining. This removal of notches is sought in particular in the field of machining of railway axles, in which there is a tendency to be equipped with machines on which the driving power is transmitted to the workpiece by means of rollers. friction.
Les matériaux de coupe et les dispositifs d'entraînement connus et utilisés dans le cadre de la technique connue sont effectivement en mesure de produire et d'absorber des puissances supérieures à celles susceptibles d'être transmises par le frottement des galets de friction sur les roues, soit sous le seul poids de l'essieu monté, soit sous le poids global du véhicule. Known cutting materials and drive devices used in the known art are effectively able to produce and absorb powers greater than those capable of being transmitted by the friction of the friction rollers on the wheels , either under the weight of the axle alone, or under the overall weight of the vehicle.
On cherche donc constamment à améliorer la puissance dont la transmission est assurée par les galets de friction. L'une des méthodes appliquées, pour l'amélioration de la transmission des forces de frottement, consiste à augmenter la pression d'appui entre la pièce à usiner et les galets de friction, en application, par exemple, du brevet allemand n0 20 36 096, notamment de la Figure 7 et du texte s'y rapportant. Or, cette méthode n'est pas perfectible sans limite, d'autant moins que le dépassement d'une pression d'appui déterminée provoque la plastification du matériau de la pièce à usiner, ce qui conduit à un abaissement considérable de la puissance de frottement, qui ne peut donc être transmise dans les conditions voulues.We therefore constantly seek to improve the power, the transmission of which is ensured by the friction rollers. One of the methods applied, for improving the transmission of frictional forces, consists in increasing the contact pressure between the workpiece and the friction rollers, in application, for example, of German patent No. 20 36 096, in particular of Figure 7 and the related text. However, this method cannot be perfected without limit, especially since exceeding a determined bearing pressure causes the plasticization of the material of the workpiece, which leads to a considerable lowering of the friction power , which therefore cannot be transmitted under the desired conditions.
Les brevets allemands n0 22 04 328 et n0 24 24 305 concernent un procédé en vue d'augmenter la puissance de frottement transmissible sur les machines citées. Dans les deux cas, la force d'appui des galets de friction est modifiée instantanément, de manière que la puissance nécessaire puisse être transmise sans autre intervention. Or, cela ne peut se faire jusqu'à la
limite imposée par la plastification. Une augmentation de cette puissance, par
rapport au document cité précédemment, ne peut être obtenue. Par contre,
ces deux brevets offrent toute une série d'autres avantages.German patents No. 22 04 328 and No. 24 24 305 relate to a process with a view to increasing the power of friction transmissible on the machines mentioned. In both cases, the bearing force of the friction rollers is changed instantly, so that the necessary power can be transmitted without further intervention. However, this cannot be done until the
limit imposed by plasticization. An increase in this power, by
report to the document cited above, cannot be obtained. On the other hand,
these two patents offer a whole series of other advantages.
Un essai différent, en vue d'augmenter les forces de frottement trans
missibles, fait l'objet du brevet allemand n0 20 63 074, qui propose d'augmen
ter ces forces de frottement transmissibles en modifiant la nature, et a fortiori
la qualité, du métal des galets de friction moteurs. En application du niveau
connu de la technique d'alors, ces galets de friction étaient en un acier
trempé. Selon le brevet allemand cité, ces galets devraient être réalisés en
un acier non trempé, présenter une couche d'usure déterminée, et être réali
sés dans le même matériau que le bandage des roues de l'essieu monté à usi
ner. Pour obtenir de nouvelles améliorations, il a été proposé d'introduire,
en fonction de la puissance motrice nécessaire, du sable entre la pièce à usi
ner et le galet de friction.Or, cette mesure provoque une usure certaine des
surfaces de guidage de la machine, d'autant plus que le sable pénètre égale
ment là où les premières mesures citées n'ont apporté qu'une faible augmentation des forces transmissibles.A different test, in order to increase the forces of trans friction
missiles, is the subject of German patent n ° 20 63 074, which offers increased
ter these transmissible friction forces by modifying the nature, and a fortiori
the quality of the metal of the motor friction rollers. In application of the level
known in the art then, these friction rollers were made of steel
soaked. According to the cited German patent, these rollers should be made of
unhardened steel, have a specific wear layer, and be made
in the same material as the tire on the wheels of the axle fitted to usi
ner. To obtain further improvements, it has been proposed to introduce,
depending on the power required, sand between the workpiece
and the friction roller. This measure causes certain wear of the
guiding surfaces of the machine, the more so as the sand penetrates equal
where the first measures cited brought only a small increase in transmissible forces.
On a également tenté d'augmenter la force de frottement transmis
sible en utilisant des galets de friction profilés, par exemple des galets pour
vus de dents, comme décrit dans le brevet allemand n0 25 17 755, notamment
sur la Figure 7 et la description correspondante. Or, cette mesure n'a pas
donné les résultats escomptés. Dans le cas où de tels galets sont appliqués
sur une zone de la pièce à usiner qui, ultérieurement, n'est plus soumise à
un processus d'usinage par enlèvement de copeaux, les galets marquent la
pièce à usiner d'empreintes qui la dégradent sérieusement. Lorsque l'usinage
de la pièce exige plusieurs rotations, les dents n'engrènent plus dans les
espaces entredents appropriés, La pince à usiner est totalement dégradée dans la zone de la surface dlentrainement.La La force de frottement transmis-
sible décroft avec l'augmentation de la dégradation. Cette force de frottement
atteint sa valeur maximum lors du premier tour de rotation de la pièce à
usiner non encore dégradée, sans dépasser pour autant d'une manière sen
sible, et malgré la denture des galets, les résultats obtenus à l'aide de galets
de friction lisses, qui s'appliquent contre la pièce à usiner jusqu'à la limite
de plastification. We also tried to increase the transmitted friction force
sible using profiled friction rollers, for example rollers for
seen from teeth, as described in German Patent No. 25 17,755, in particular
in Figure 7 and the corresponding description. However, this measure did not
given the expected results. In case such rollers are applied
on an area of the workpiece which is subsequently no longer subject to
a machining process by removing chips, the rollers mark the
workpiece of imprints which seriously degrade it. When machining
of the part requires several rotations, the teeth no longer mesh in the
The appropriate work spaces, the work clamp is completely degraded in the area of the drive surface. The friction force transmitted
sible decreases with increasing degradation. This friction force
reaches its maximum value during the first rotation of the part to be
machining not yet degraded, without however exceeding in a sen
sible, and despite the teeth of the rollers, the results obtained using rollers
friction friction, which press against the workpiece to the limit
plasticization.
On dispose, depuis plus d'un siècle, des matériaux de coupe, notamment des métaux durs, dont la capacité de coupe n'est pas épuisée par des machines dont la puissance d'entrainement est transmise sur une pièce à usiner par l'intermédiaire de galets de friction. On s'emploie donc, depuis fort longtemps, à augmenter la force de frottement transmissible. En conclusion, il apparat que cette augmentation de la force de frottement transmissible a pu être obtenue soit en augmentant la force d'appui jusqu'à la lim te de la plastification, soit en utilisant des galets d'entrainement dentés, soit encore en utilisant des matériaux spéciaux pour la fabrication des galets moteurs, soit, finalement, en coulant du sable entre le galet d'entrainement et la pièce à usiner.Or, quel que soit le procédé appliqué en vue d'augmenter la force de frottement transmissible, aucune amélioration sensible quelconque n'a pu être obtenue. For over a century, cutting materials, in particular hard metals, have been available, the cutting capacity of which is not exhausted by machines, the drive power of which is transmitted to a workpiece by means of friction rollers. We have therefore been working for a very long time to increase the transmissible friction force. In conclusion, it appears that this increase in the transmissible friction force could be obtained either by increasing the support force until the plasticization limit, or by using toothed drive rollers, or even by using special materials for the manufacture of drive rollers, or, ultimately, by pouring sand between the drive roller and the workpiece. However, whatever the process applied to increase the transmissible friction force, none any appreciable improvement could not be obtained.
Il incombe à l'invention de proposer un procédé du type défini cidessus qui permette d'obtenir une augmentation très nette de la force de frottement transmissible. It is incumbent on the invention to propose a process of the type defined above which makes it possible to obtain a very marked increase in the transmissible friction force.
Le problème ainsi posé est résolu par le fait qu'avant et/ou pendant le processus d'usinage, on élimine sur la pièce à usiner, notamment sur les zones superficielles utilisées pour la transmission de la force de frottement, les couches gênantes qui ont pour effet de réduire cette force de frottement. The problem thus posed is resolved by the fact that before and / or during the machining process, the annoying layers which have the effect of reducing this friction force.
Les pièces à usiner entrant en atelier portent toujours des couches, voire des films d'humidité ou de graisse, ou de tout autre produit provenant de 1' envi- ronnement. Ces couches se rencontrent,notamment sur les roues ferroviaires, sous la forme de dépôt d'huile, de graisse et de produits salissants de tous genres. De telles couches réduisent le facteur de frottement. Comme on a pu le voir ci-dessus, cette réduction ne peut être supprimée ni par l'intermédiaire d'une association ou d'un appariement approprié des matériaux, ni par l'augmentation des forces d'appui. La denture des galets d'entrainement traverse certes ces couches, sans pour autant procurer le résultat escompté, comme on a pu le voir ci-dessus. Si l'on élimine, à lasurface de la pièce à usiner, et notamment dans' la zone dans laquelle s'appliquent les galets d'entrainement, les dépôts qui réduisent la force de frottement, on élimine la totalité des dépôts réduisant le facteur de frottement. On peut ainsi utiliser la totalité du facteur de frottement correspondant à l'appariement des matériaux et à la friction à l'état sec. Sur les essieux ferroviaires montés en trainés par des galets de friction, cette mesure se traduit par le triplement environ du facteur de friction utilisable. Un facteur approprié permet donc d'augmenter la force de frottement transmissible.The workpieces entering the workshop always carry layers, or even films of humidity or grease, or of any other product coming from the environment. These layers are found, especially on railway wheels, in the form of oil, grease and all kinds of dirty products. Such layers reduce the friction factor. As we have seen above, this reduction cannot be eliminated either by means of an appropriate association or pairing of materials, or by increasing the support forces. The teeth of the drive rollers certainly pass through these layers, without however providing the expected result, as we have seen above. If deposits on the surface of the workpiece, and especially in the area where the drive rollers are applied, are removed that reduce friction, all deposits reducing the factor of removal are removed. friction. It is thus possible to use the totality of the friction factor corresponding to the pairing of the materials and to the friction in the dry state. On railway axles mounted in dragged by friction rollers, this measurement results in approximately a tripling of the usable friction factor. An appropriate factor therefore makes it possible to increase the transmissible friction force.
Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la pièce à traiter est mise en place dans une machine à usiner, dans laquelle elle est entrai née selon un mouvement de rotation par les galets moteurs de la machine à usiner, pendant toute la durée du processus de nettoyage. La machine à usiner prévue pour la pièce à traiter est équipée des installations nécessaires au maintien et à ltentrainement de cette pièce à usiner. Une telle pièce à usiner, entraînée selon un mouvement de rotation, est facilement nettoyée. According to an exemplary implementation of the invention, the part to be treated is placed in a machine, in which it is driven in a rotational movement by the drive rollers of the machine, throughout the duration of the cleaning process. The machine to be machined for the part to be treated is equipped with the facilities necessary to maintain and drive this part to be machined. Such a workpiece, driven in a rotational movement, is easily cleaned.
Selon un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, on élimine sur les galets de friction, et au moins dans la zone prévue pour la transmission de la force de frottement, les dépôts réduisant la force de frottement. According to another example of implementation of the invention, deposits are reduced on the friction rollers, and at least in the zone provided for the transmission of the friction force, the deposits reducing the friction force.
On évite ainsi les perturbations susceptibles d'être provoquées par un film réduisant le facteur de frottement, déposé sur les galets de friction.This avoids disturbances likely to be caused by a film reducing the friction factor, deposited on the friction rollers.
Selon encore un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le nettoyage de la pièce à usiner et des galets de friction s'effectue pratiquement en même temps. Dans le cas ou les deux éléments doivent être nettoyés, cette mesure permet une économie de temps appréciable. According to yet another example of implementation of the invention, the cleaning of the workpiece and the friction rollers is carried out practically at the same time. In the case where both elements have to be cleaned, this measure saves appreciable time.
Selon encore un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le nettoyage des galets de friction s'effectue à l'aide d'un solvant approprié, alors que la pièce à usiner est nettoyée par projection de particules solides. According to yet another example of implementation of the invention, the cleaning of the friction rollers is carried out using an appropriate solvent, while the workpiece is cleaned by spraying solid particles.
Il s'agit là d'un procédé de nettoyage particulièrement simple et d'une grande efficacité. En général, la surface extérieure des galets d'entrainement présente un aspect lisse et poli. Leur nettoyage s'effectue avec efficacité et pendant le fonctionnement, à l'aide d'un solvant approprié, par exemple de l'acétone. Pour ce faire, il suffit d'appliquer, au moins dans la phase de nettoyage, un feutre imbibé de solvant contre le galet de friction. La projection de particules solides sur la pièce à usiner, beaucoup plus encrassée, permet d'éliminer efficacement les dépôts de graisse ou autres, et de donner aux surfaces ainsi traitées de la pièce à usiner un aspect métallique et brillant.Cette projection peut s'effectuer en circuit fermé, de manière que les particules solides projetées sur la pièce à usiner restent maintenues dans l'installation qui assure cette projection. Cette méthode permet d'éviter certaines dégradations des glissières de la machine (effets d'usure, par exemple). This is a particularly simple and highly effective cleaning process. In general, the outer surface of the drive rollers has a smooth and polished appearance. They are cleaned efficiently and during operation, using an appropriate solvent, for example acetone. To do this, it is sufficient to apply, at least in the cleaning phase, a felt soaked in solvent against the friction roller. The projection of solid particles on the workpiece, which is much more fouled, makes it possible to efficiently remove grease deposits or other deposits, and to give the surfaces thus treated of the workpiece a metallic and shiny appearance. carry out in a closed circuit, so that the solid particles projected on the workpiece remain maintained in the installation which ensures this projection. This method makes it possible to avoid certain degradations of the slides of the machine (effects of wear, for example).
Des appareils de projection permettant de nettoyer en circuit fermé des surfaces quelconques à l'aide de particules solides sont vendus dans le commercez
Finalement, selon un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le processus de nettoyage de chacun des galets de friction ainsi que de la pièce à usiner est amorcé, dans le sens opposé au sens de la rotation, à une même distance circonférentielle du point de contact entre le galet de friction et la pièce à usiner. Cette méthode permet d'éviter que des dépôts réduisant le facteur de frottement, ainsi dégagés du galet de friction, adhère à la pièce à usiner, ou inversement.Par ailleurs, ce procédé permet d'amor cer le processus de l'usinage dès que des surfaces nettoyées du galet de friction et de la pièce à usiner sont en contact direct l'une avec l'autre, ce qui se produit d'ailleurs dès le début des opérations de nettoyage. Ainsi, le tempe nécessaire au nettoyage se calque en grande partie sur le temps de l'usinage proprement dit, et il n'est plus nécessaire d'attendre la fin des Opérations de nettoyage pour démarrer le processus d'usinage.Il est ainsi possible d'utilise la machine à usiner simultanément pour le nettoyage et pour la production, même dans le cas où l'on exige un haut rendement de celle-ci, alors que, dani la situation antérieure, on ne disposait en aucun cas du temps nécessaire pour utiliser la machinelassurant l'enlèvement des copeaux, simultanément pour l'usinage et pour le nettoyage. Or, par le fait que les processus de traitement ne se succèdent plus dans le temps, mais se déroulent pratiquement en même temps, on peut supprimer l'installation ou la station spécifique assurant le nettoyage préalable.Projection devices for cleaning in closed circuit any surfaces using solid particles are sold commercially
Finally, according to an exemplary implementation of the method according to the invention, the cleaning process of each of the friction rollers as well as of the workpiece is initiated, in the direction opposite to the direction of rotation, at the same distance of the point of contact between the friction roller and the workpiece. This method prevents deposits reducing the friction factor, thus released from the friction roller, from adhering to the workpiece, or vice versa. In addition, this process makes it possible to start the machining process as soon as cleaned surfaces of the friction roller and the workpiece are in direct contact with each other, which happens moreover from the start of cleaning operations. Thus, the temple necessary for cleaning is largely based on the time of the actual machining, and it is no longer necessary to wait for the end of the cleaning operations to start the machining process. use the machine to be used simultaneously for cleaning and for production, even when high efficiency is required, whereas in the previous situation there was by no means the time required to use the machine ensuring chip removal, simultaneously for machining and cleaning. However, by the fact that the treatment processes no longer succeed in time, but take place practically at the same time, it is possible to eliminate the installation or the specific station ensuring the prior cleaning.
Le procédé défini par l'invention peut s'appliquer par exemple, et d'une manière particulièrement simple, à tous les tours pour essieux montés qui répondent au niveau connu de la technique, sans toutefois se limiter exclusivement à ceux-ci. Pour la mise en oeuvre du procédé, il importe bien entendu que, dans les zones des roues de l'essieu monté qui entrent en contact avec les galets de friction, on- élimine, par exemple par projection de particules solides, les dépôts qui réduisent la force de frottement. Après un tel nettoyage, on peut engager l'essieu monté dans la machine connue et y appliquer les galets de friction de cette machine. Il est par contre également possible, sans autres préparatifs, d'engager l'essieu monté non nettoyé dans ltune de ces machines connues et d'y appliquer les galets de friction selon la méthode traditionnelle.L'essieu monté entrainé par les galets de friction est alors dégagé, selon la méthode appropriée, des dépôts cités ci-dessus. The method defined by the invention can be applied for example, and in a particularly simple manner, to all the towers for wheelsets which meet the known level of the technique, without however being limited exclusively to these. For the implementation of the method, it is of course important that, in the areas of the wheels of the mounted axle which come into contact with the friction rollers, deposits which reduce, for example by removal of solid particles, are removed. friction force. After such cleaning, one can engage the axle mounted in the known machine and apply the friction rollers of this machine. On the other hand, it is also possible, without other preparations, to engage the uncleaned mounted axle in one of these known machines and to apply the friction rollers thereon according to the traditional method. The mounted axle driven by the friction rollers is then freed, according to the appropriate method, from the deposits mentioned above.
En même temps, il est possible, bien entendu, de nettoyer également les galets de friction qui entraident les roues de l'essieu monté, en les essuyant à l'aide d'un solvant approprié, par exemple. Les deux processus, ctest-à- dire le nettoiement des roues de l'essieu monté, notamment dans la zone nécessaire à ltentrafnement au moins, et le nettoiement des galets de friction, notamment dans la zone nécessaire à l'entrainement, peuvent être réalisés simultanément et pendant le temps durant lequel ces galets de friction assurent l'entrainement de l'essieu monté Dans le cas où les galets de friction et les roues de l'essieu monté sont nettoyés simultanément d'une manière appropriée, les deux surfaces métalliques brillantes de l'essieu monté et des galets de friction fraichement nettoyées se trouvent en contact direct entre elles immédiatement après l'amorçage du processus de nettoiement, ce qui permet de réaliser le nettoiement en même temps que l'on effectue l'usinage par enlèvement de copeaux de l'essieu monté. Il n'y a donc pas lieu d'attendre la fin des opérations de nettoiement pour amorcer et pour effectuer des travaux d'usinage. Ce procédé est particulièrement avantageux lorsque les travaux d'usinage par enlèvement de copeaux s'appliquent au reprofilage par fraisage tangentiel des roues. Lors de ce reprofilage par fraisage tangentiel, on rétablit, pendant un seul tour de rotation, le profil de chacune des roues.At the same time, of course, it is also possible to clean the friction rollers which support the wheels of the axle, by wiping them with a suitable solvent, for example. Both processes, that is to say cleaning the wheels of the wheelset, in particular in the area necessary for drive at least, and cleaning the friction rollers, especially in the area necessary for the drive, can be carried out simultaneously and during the time during which these friction rollers ensure the drive of the wheelset In the event that the friction rollers and the wheels of the wheelset are cleaned simultaneously in an appropriate manner, the two shiny metallic surfaces of the axle and the freshly cleaned friction rollers are in direct contact with each other immediately after the initiation of the cleaning process, which makes it possible to carry out the cleaning at the same time as the machining by removal of axle shavings. There is therefore no need to wait for the end of the cleaning operations to initiate and perform machining work. This process is particularly advantageous when the machining work by chip removal applies to the reprofiling by tangential milling of the wheels. During this reprofiling by tangential milling, the profile of each of the wheels is restored, during a single rotation.
A cet effet l'essieu monté effectue un seul tour de rotation à une très faible vitesse appropriée. Le nettoiement de l'essieu monté, notamment dans la zone nécessaire à ltentratnement par pargalets de friction, peut également être réalisé au cours d'un seul tour de rotation à faible vitesse, ce qui permet, sans la moindre difficulté, de ne pas interrompre le processus d'usinage.For this purpose, the mounted axle performs a single turn of rotation at an appropriate very low speed. The cleaning of the mounted axle, in particular in the zone necessary for the drive by friction plates, can also be carried out during a single rotation of rotation at low speed, which allows, without the slightest difficulty, not to interrupt the machining process.
Par ailleurs, lorsque le processus d'usinage exige que la pièce à usiner effectue plusieurs tours de rotation, il est avantageusement recommandé d'effectuer le nettoiement pendant tout le processus d'usinage, ce qui permet d'éliminer, au fur et à mesure qu'elles se déposent, les impuretés diminuant la force de frottement. Furthermore, when the machining process requires that the workpiece performs several rotational turns, it is advantageously recommended to perform cleaning during the entire machining process, which makes it possible to eliminate, as and when as they settle, the impurities reducing the friction force.
L'entrainement de la pièce à usiner, et notamment de l'essieu monté par l'intermédiaire des surfaces nettoyées des galets et de la contre-surface appropriée des roues de l'essieu monte, permet d'obtenir des forces de transmissibles plus de deux fois supérieures à celles obtenues avec les moyens appliqués dans le cadre de la technique connue. Ce même procédé permet également d'améliorer très simplement le rendement et la puissance de coupe. Le but recherché est ainsi atteint, avec des moyens les plus simples et sans machines nouvelles. Le processus s'applique, tout en n'exigeant que des dépenses très faibles, sous forme d'équipement ultérieur, sur toutes les machines connues équipées de galets d'entrainement métalliques. The drive of the workpiece, and in particular of the axle mounted via the cleaned surfaces of the rollers and the appropriate counter-surface of the wheels of the axle goes up, makes it possible to obtain transmissible forces more than twice as much as those obtained with the means applied in the context of the known technique. This same process also makes it possible to very simply improve the yield and the cutting power. The desired goal is thus achieved, with the simplest means and without new machines. The process is applicable, while requiring only very low expenses, in the form of retrofitting, on all known machines equipped with metal drive rollers.
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