FR2928572A1 - Jaw for machining device that is used for machining e.g. crankshaft, in bearing of e.g. thermal engine, has guiding unit moving band between portions of shaft, and managing units managing jet of fluid on abrasive surface between portions - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une mâchoire d'un dispositif d'usinage par abrasion. The present invention relates to a jaw of an abrasive machining device.
Dans le domaine de la finition et de la superfinition d'usinage, il est connu d'enlever de la matière par abrasion, notamment à l'aide d'une toile abrasive. Ce type de procédé d'usinage dit par toilage est par exemple utilisé pour usiner des portées cylindriques, notamment des portées de vilebrequins destinées à venir dans les paliers de carter moteur ou dans les paliers de pieds de bielles. In the field of finishing and finishing of machining, it is known to remove the material by abrasion, in particular using an abrasive cloth. This type of machining process said by wire is for example used to machine cylindrical bearings, including crankshaft bearings intended to come in the crankcase bearings or in the bearings of connecting rod feet.
On connaît par exemple des documents US 4,682,444 et EP 1 447 172, des dispositifs de toilage par mâchoires enveloppantes, où l'aire de contact toile abrasive/surface à usiner est élevée. Dans un tel dispositif, la lubrification sur la surface à usiner n'est pas homogène. Des microcopeaux tendent à encrasser les parties de la toile abrasive où la lubrification est la moins efficace, c'est-à-dire loin des points de lubrification. Dans ces parties de la toile, l'exploitation du pouvoir abrasif des grains n'est pas complète. Ceci limite les performances du procédé en termes d'enlèvement de matière et de réduction des irrégularités superficielles. US Pat. Nos. 4,682,444 and 1,447,172 are known, for example, wraparound jaw weaving devices, in which the abrasive / surface area to be machined is high. In such a device, the lubrication on the surface to be machined is not homogeneous. Microcopels tend to foul the parts of the abrasive cloth where lubrication is the least effective, that is, far from the lubrication points. In these parts of the canvas, the exploitation of the abrasive power of the grains is not complete. This limits the performance of the process in terms of material removal and reduction of surface irregularities.
Actuellement les tolérances sévères d'état de surface et les spécifications de la forme des composants mécaniques de haute précision, sont obtenues : - en utilisant des quantités importantes d'huile de coupe, en utilisant un système d'arrosage complexe, en limitant significativement l'aire de contact surface/toile abrasive, en utilisant un temps de cycle d'usinage important, et en utilisant un taux de défilement (ou de la valeur de l'indexage après chaque pièce) de la toile abrasive important pour assurer des conditions de coupe plus constantes. MS\RENO26FR.dpt Ces mesures ont pour inconvénients majeurs leurs coûts et notamment : les coûts de production liés à la consommation et à la gestion de l'huile de coupe ; le coût du temps de remplacement de la toile abrasive ; - et le coût de la consommation de la toile abrasive. Currently, the severe surface finish tolerances and the shape specifications of the high precision mechanical components are obtained: - by using large quantities of cutting oil, using a complex irrigation system, significantly limiting the surface contact area / abrasive cloth, using a significant machining cycle time, and using a scroll rate (or the indexing value after each piece) of the abrasive cloth important to ensure conditions of cut more constant. MS \ RENO26EN.dpt These measures have the major disadvantages of their costs and in particular: the production costs related to the consumption and management of the cutting oil; the cost of replacement time of the abrasive cloth; - and the cost of consuming the abrasive cloth.
On connaît du document JP 2004 276122 un dispositif de toilage de portées de vilebrequins dans lequel on utilise deux mâchoires enveloppantes dans lesquelles on fait circuler une bande abrasive. Ces mâchoires présentent chacune cinq évidements dans lesquels, grâce à des systèmes de guidage et de renvoi de la bande, celle-ci n'est pas en contact avec la bande à usiner. On injecte dans ces évidements de l'huile de coupe pour améliorer l'usinage. En conséquence de cette structure l'aire de contact entre la toile et la pièce à usiner est restreinte et le temps d'usinage ,est donc élevé. Document JP 2004 276122 discloses a crankshaft bearing belt device in which two enveloping jaws are used in which an abrasive belt is circulated. These jaws each have five recesses in which, thanks to guide systems and returning the tape, it is not in contact with the band to be machined. In these recesses, cutting oil is injected to improve machining. As a consequence of this structure, the area of contact between the fabric and the workpiece is restricted and the machining time is therefore high.
Le but de l'invention est de fournir une mâchoire de dispositif d'usinage par abrasion obviant aux inconvénients identifiés précédemment et améliorant les mâchoires connues de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose une mâchoire de structure simple améliorant l'usinage : en améliorant l'homogénéité de la lubrification tout en assurant une aire de contact toile abrasive/surface à usiner importante (donc une efficacité élevée du processus d'usinage) ; en augmentant la durée de vie de la toile abrasive ; en nettoyant efficacement et à fréquence importante la toile ; en ciblant, contrôlant et minimisant la consommation d'huile de coupe ; en permettant une inspection de l'état de la toile abrasive. L'invention propose également un procédé d'usinage par abrasion. MS\RENO26FR.dpt The object of the invention is to provide an abrasion machining jaw obviating the disadvantages identified above and improving the known jaws of the prior art. In particular, the invention proposes a jaw with a simple structure improving the machining: by improving the homogeneity of the lubrication while ensuring a contact area abrasive cloth / surface to be machined important (thus a high efficiency of the machining process) ; by increasing the life of the abrasive cloth; cleaning effectively and frequently the canvas; targeting, controlling and minimizing cutting oil consumption; by allowing an inspection of the condition of the abrasive cloth. The invention also provides an abrasion machining method. MS \ RENO26FR.dpt
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Selon l'invention, la mâchoire d'un dispositif d'usinage est destinée à entourer partiellement un arbre pour l'usiner par défilement d'une face abrasive d'une bande sur l'arbre. Elle comprend au moins un premier moyen de guidage de la bande pour appliquer sa face abrasive sur une première portion de l'arbre, un deuxième moyen de guidage de la bande pour appliquer sa face abrasive sur une deuxième portion de l'arbre et un troisième moyen de guidage pour éloigner la bande de l'arbre entre les première et deuxième portions de l'arbre. Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend, un moyen pour diriger un premier jet de fluide sur la face abrasive de la bande entre les première et deuxième portions de l'arbre. According to the invention, the jaw of a machining device is intended to partially surround a shaft to machine it by scrolling an abrasive face of a band on the shaft. It comprises at least one first web guide means for applying its abrasive face to a first portion of the shaft, a second guide means of the web for applying its abrasive face to a second portion of the shaft and a third guiding means for moving the strip away from the shaft between the first and second portions of the shaft. It is characterized in that it comprises means for directing a first jet of fluid on the abrasive side of the strip between the first and second portions of the shaft.
Le moyen pour diriger un premier jet de fluide sur la face abrasive de la 15 bande entre les première et deuxième portions de l'arbre peut comprendre une buse de projection de fluide réalisée dans une tête. Le moyen pour diriger un premier jet de fluide sur la face abrasive de la bande entre les première et deuxième portions de l'arbre peut 20 comprendre deux buses pour projeter du fluide en deux endroits distincts sur la bande. The means for directing a first fluid jet on the abrasive side of the web between the first and second portions of the shaft may include a fluid spray nozzle made in a head. The means for directing a first stream of fluid on the abrasive side of the web between the first and second portions of the shaft may include two nozzles for spraying fluid at two distinct locations on the web.
La mâchoire peut comprendre un moyen pour diriger un deuxième jet de fluide sur une troisième portion de l'arbre intercalée entre les première et 25 deuxième portions de l'arbre. Le moyen pour diriger un deuxième jet de fluide sur l'arbre entre les première et deuxième portions de l'arbre peut comprendre une buse de projection de fluide réalisée dans une tête. 30 Le troisième moyen de guidage peut comprendre des galets de guidage et de renvoi de la bande. MS\RENO26FR.dpt Le dispositif d'usinage peut comprendre au moins une mâchoire définie précédemment. The jaw may include means for directing a second fluid jet onto a third portion of the shaft interposed between the first and second portions of the shaft. The means for directing a second fluid jet on the shaft between the first and second portions of the shaft may comprise a fluid spray nozzle made in a head. The third guide means may comprise guide rollers and web return rollers. MS \ RENO26FR.dpt The machining device may comprise at least one jaw defined above.
Selon l'invention, le procédé d'usinage par abrasion dans lequel l'enlèvement de matière se fait par défilement d'une face abrasive d'une bande sur un arbre à usiner est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : défilement de la face abrasive sur une première portion de l'arbre, rupture du contact entre la face abrasive et l'arbre, projection, sur la face abrasive de la bande, d'un premier jet de fluide, reprise du contact entre la face abrasive et l'arbre, défilement de la face abrasive sur une deuxième portion de l'arbre. According to the invention, the abrasive machining method in which the removal of material is carried out by moving an abrasive face of a strip on a shaft to be machined is characterized in that it comprises the following steps: of the abrasive face on a first portion of the shaft, rupture of the contact between the abrasive face and the shaft, projection, on the abrasive face of the strip, of a first fluid jet, resumption of contact between the abrasive face and the tree, scrolling the abrasive face on a second portion of the tree.
Un deuxième jet de fluide peut être projeté sur une troisième portion de l'arbre intercalée entre les première et deuxième portions. Selon l'invention, un produit, en particulier un vilebrequin, est obtenu par le procédé défini précédemment. A second jet of fluid can be projected on a third portion of the shaft interposed between the first and second portions. According to the invention, a product, in particular a crankshaft, is obtained by the process defined above.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation 25 d'une mâchoire de dispositif d'usinage par abrasion selon l'invention. The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of an abrasion machining jaw according to the invention.
Les figures 1 et 2 sont des vues en perspective d'un mode de réalisation de mâchoire selon l'invention. Figures 1 and 2 are perspective views of an embodiment of the jaw according to the invention.
30 La figure 3 est une vue partielle en perspective de ce mode de réalisation de mâchoire. MS\RENO26FR.dpt20 La figure 4 est une vue en perspective d'un exemple de moyens de lubrification de ce mode de réalisation de mâchoire. Figure 3 is a partial perspective view of this jaw embodiment. Figure 4 is a perspective view of an exemplary lubrication means of this jaw embodiment.
5 La figure 5 est un schéma représentatif du fonctionnement de la mâchoire. Figure 5 is a representative diagram of the operation of the jaw.
La mâchoire 100 représentée aux figures 1, 2 et 5 permet l'usinage par abrasion ou le toilage d'arbres cylindriques et notamment l'usinage de finition des portées de tourillons et de manetons de vilebrequins de moteurs thermiques, ceux-ci étant respectivement destinés à venir se loger dans des paliers de carter moteur et de tête de bielle. Elle peut aussi être utilisée pour la réalisation d'autres opérations d'usinage. The jaw 100 represented in FIGS. 1, 2 and 5 allows machining by abrasion or the shaping of cylindrical shafts, and in particular the finishing machining of the bearing surfaces of crank pins and crank pins of thermal engines, these being respectively intended for to be housed in crankcase bearings and big-end bearings. It can also be used for performing other machining operations.
De tels usinages sont réalisés à l'aide d'un dispositif d'usinage comprenant de préférence plusieurs mâchoires et de préférence deux mâchoires montées symétriquement pour entourer un arbre à usiner. Such machining is performed using a machining device preferably comprising several jaws and preferably two jaws mounted symmetrically to surround a shaft to be machined.
Les fonctions de la mâchoire 100 sont notamment d'appliquer une bande abrasive 10 sur la surface de l'arbre 110 à usiner et de guider cette bande dans son mouvement de défilement sur la surface à usiner. Cette mâchoire 100 comprend un bâti 1 supportant un cadre 2 de fixation d'éléments de mâchoire 3a et 3b. Le bâti présente deux bras 30a et 30b reliés par une barre 31 et sur lesquels sont prévus des moyens d'articulation 7a et 7b. Ces moyens permettent de lier au bâti un cadre 2 par une liaison pivot. Des moyens 8 sont prévus sur le bâti et sur le cadre pour limiter le pivotement du cadre par rapport au bâti du fait de cette liaison pivot. The functions of the jaw 100 include applying an abrasive belt 10 to the surface of the shaft 110 to be machined and guiding the strip in its movement of movement on the surface to be machined. This jaw 100 comprises a frame 1 supporting a frame 2 for attaching jaw members 3a and 3b. The frame has two arms 30a and 30b connected by a bar 31 and on which are provided hinge means 7a and 7b. These means make it possible to link to the frame a frame 2 by a pivot connection. Means 8 are provided on the frame and on the frame to limit the pivoting of the frame relative to the frame due to this pivot connection.
Deux éléments de mâchoire 3a et 3b et un boîtier 4 sont fixés sur ce cadre 2. Un premier élément de mâchoire 3a présente un premier moyen MS\RENO26FR.dpt 120 de guidage de la bande pour appliquer sa face abrasive 21 sur une première portion 140 de l'arbre et un deuxième élément de mâchoire 3b présente un deuxième moyen 130 de guidage de la bande pour appliquer sa face abrasive 21 sur une deuxième portion 150 de il'arbre. Chacun de ces premier et deuxième moyens de guidage comprend par exemple un ou plusieurs sabots 32 rapportés sur l'élément de mâchoire. Ces moyens permettent d'appliquer très précisément la bande abrasive sur la surface de l'arbre à usiner. La première portion 140 de l'arbre s'étend sur un angle a par exemple compris entre 50 et 75°. De même, la deuxième portion 150 de l'arbre s'étend sur un angle y par exemple compris entre 50 et 75°. Entre ces deux portions, une troisième portion de surface d'arbre s'étend sur un angle a. Il n'y a pas de contact entre la bande abrasive et la surface à usiner au niveau de cette troisième portion. Two jaw members 3a and 3b and a casing 4 are fixed to this frame 2. A first jaw member 3a has a first web guiding means 120 for applying its abrasive face 21 to a first portion 140. of the shaft and a second jaw member 3b has a second means 130 for guiding the band to apply its abrasive face 21 to a second portion 150 of 1''tree. Each of these first and second guide means comprises for example one or more shoes 32 attached to the jaw member. These means make it possible to very precisely apply the abrasive belt on the surface of the shaft to be machined. The first portion 140 of the shaft extends over an angle, for example between 50 and 75 °. Similarly, the second portion 150 of the shaft extends over an angle y for example between 50 and 75 °. Between these two portions, a third portion of the shaft surface extends over an angle a. There is no contact between the abrasive belt and the surface to be machined at this third portion.
En effet, le boîtier 4 représenté à la figure 3 comprend un moyen 160 de guidage pour éloigner la bande de l'arbre entre les première et deuxième portions de l'arbre. Ce moyen comprend par exemple des galets de renvoi 6a, 6b, 6c et 6d en liaison pivot avec le carter de boîtier. Ainsi, la bande mise en mouvement par des moyens d'entraînement non représentés passe sur ces galets qui tournent de manière à ce qu'il n'y ait pas (ou qu'il y ait peu) de glissement à l'interface bande-galets. L'agencement des galets est de nature à assurer une absence de contact entre la bande et la troisième portion d'arbre et mêrne à ménager un espace relativement important entre la bande et l'arbre à usiner à ce niveau. Cet espace est également permis par un évidement 170 prévu entre les éléments de mâchoire 3a et 3b. Indeed, the housing 4 shown in Figure 3 comprises a means 160 for guiding the strip away from the shaft between the first and second portions of the shaft. This means comprises for example return rollers 6a, 6b, 6c and 6d in pivot connection with the housing casing. Thus, the band set in motion by unrepresented drive means passes over these rollers which rotate so that there is no (or little) slippage at the web interface. rollers. The arrangement of the rollers is such as to ensure an absence of contact between the strip and the third shaft portion and also to provide a relatively large space between the strip and the shaft to be machined at this level. This space is also allowed by a recess 170 provided between the jaw members 3a and 3b.
La fonction de cet espace est multiple : il permet notamment de mettre en place des moyens 5 de nettoyage de la bande et de lubrification de la coupe. Ces moyens 5 de nettoyage et de lubrification sont disposés dans le boîtier 4 et cornprennent une tête d'arrosage 5 représentée à la figure MS\RENO26FR.dpt The function of this space is multiple: it makes it possible to set up means 5 for cleaning the band and for lubricating the cup. These cleaning and lubricating means 5 are arranged in the casing 4 and comprise a watering head 5 represented in FIG. MS \ RENO26FR.dpt
7 4. Cette tête d'arrosage comprend des moyens pour diriger des jets de fluide sur la face abrasive de la bande entre les première et deuxième portions de l'arbre. Ces moyens comprennent des buses 12a, 12b de projection d'huile de coupe. Ces buses peuvent par exemple consister en des perçages réalisés sur la tête et débouchant dans une conduite 40 d'huile de coupe reliée à une alimentation en huile de coupe, par exemple une pompe, par un flexible 9. Ces buses sont agencées de manière à ce que les jets d'huile de coupe qui en sont issus viennent directement impacter la face abrasive de la bande comme indiqué par les flèches 41. Ces jets nettoient la bande. En effet, l'impact du jet sur la bande permet d'en décoller certaines particules et microcopeaux collés ou coincés sur la bande entre les grains abrasifs de celle-ci. Sur les figures seules deux buses de nettoyage ont été représentées. Cependant, la tête peut avantageusement comprendre plus de buses. 4. This sprinkler head comprises means for directing fluid jets on the abrasive side of the strip between the first and second portions of the shaft. These means comprise nozzles 12a, 12b cutting oil projection. These nozzles may for example consist of bores made on the head and opening into a line 40 of cutting oil connected to a supply of cutting oil, for example a pump, by a hose 9. These nozzles are arranged so as to the jets of cutting oil that come from it directly impact the abrasive side of the band as indicated by the arrows 41. These jets clean the band. Indeed, the impact of the jet on the strip allows to take off some particles and microcopies glued or stuck on the band between the abrasive grains thereof. In the figures only two cleaning nozzles have been shown. However, the head may advantageously comprise more nozzles.
Par exemple les jets d'huile de coupe viennent impacter la face abrasive de la bande au niveau des galets 6c et 6d. Notons que si la même bande abrasive circule clans les deux mâchoires d'un même dispositif d'usinage, elle est nettoyée deux fois. For example, the jets of cutting oil impact the abrasive face of the strip at the rollers 6c and 6d. Note that if the same abrasive belt runs in the two jaws of the same machining device, it is cleaned twice.
La tête d'arrosage comprend des moyens pour diriger un jet de fluide sur la troisième portion 180 de l'arbre intercalée entre les première 140 et deuxième 150 portions de l'arbre. Ces moyens comprennent une buse 11 de projection d'huile de coupe. Cette buse peut par exemple consister en un perçage réalisé sur la tête et débouchant dans la conduite 40. Cette buse est agencée de manière à ce que le jet d'huile de coupe qui en est issu vienne directement impacter la troisième portion de l'arbre comme indiqué par la flèche 42. Sur les figures, seule une buse de lubrification de coupe a été représentée. Cependant, la tête peut avantageusement comprendre plus de buses de lubrification de coupe. The sprinkler head comprises means for directing a jet of fluid on the third portion 180 of the shaft interposed between the first 140 and second 150 portions of the shaft. These means comprise a cutting oil nozzle 11. This nozzle may for example consist of a bore made on the head and opening into the pipe 40. This nozzle is arranged in such a way that the jet of cutting oil that comes from it directly impact the third portion of the shaft. as shown by the arrow 42. In the figures, only a cutting lubricating nozzle has been shown. However, the head may advantageously comprise more cutting lubricating nozzles.
MS\RENO26FR.dpt Les buses de nettoyage et de lubrification de la coupe peuvent être alimentées par un même fluide sous pression comme décrit précédemment. Alternativement, elles peuvent être alimentées par différents moyens à des pressions différentes. Dans ce cas, l'arrosage de nettoyage de la bande peut être mis en oeuvre en l'absence d'arrosage de lubrification de coupe. Ainsi, une opération de nettoyage de la bande peut être effectuée en l'absence d'action d'usinage sans surconsommation d'huile de coupe. MS \ RENO26FR.dpt The cleaning and lubricating nozzles of the cup can be fed with the same fluid under pressure as described previously. Alternatively, they can be fed by different means at different pressures. In this case, the cleaning watering of the band can be implemented in the absence of watering cutting lubrication. Thus, a band cleaning operation can be performed in the absence of machining action without over-consumption of cutting oil.
Un couvercle est avantageusement réalisé sur le boîtier 4 afin de pouvoir changer et inspecter la toile abrasive plus facilement. A cover is advantageously made on the housing 4 in order to change and inspect the abrasive cloth more easily.
La mâchoire décrite précédemment permet de mettre en oeuvre le procédé d'usinage suivant. Dans une première étape, la bande abrasive est mise en contact avec un arbre à usiner par serrage de deux mâchoires autour de cet arbre. The jaw described above makes it possible to implement the following machining method. In a first step, the abrasive belt is brought into contact with a shaft to be machined by clamping two jaws around this shaft.
Dans une deuxième étape, l'arbre est mis en rotation et la bande est 20 entraînée pour défiler dans la mâchoire. De préférence, une oscillation axiale de l'arbre est aussi mise en oeuvre. Pendant cette étape, des jets d'huile de coupe sont réalisés grâce aux buses précédemment décrites. Dans une troisième étape, les mâchoires sont desserrées et le mouvement de l'arbre est arrêté. 25 Alternativement, la bande peut ne pas se déplacer pendant la deuxième étape. Dans ce cas, celle-ci est entraînée de manière à ce qu'elle défile après chaque étape d'usinage de manière à ce qu'une portion neuve de bande vienne en contact avec l'arbre à usiner lors de l'étape d'usinage 30 suivante. MS\RENO26FR.dpt:15 Si l'on considère un point courant de la bande abrasive au cours du procédé d'usinage, ce point va d'abord arriver en contact avec la première portion 140 d'arbre à usiner, se déplacer le long de cette première portion, dévier de manière à ne plus être en contact avec l'arbre (le long de la troisième portion), être impacté par un ou plusieurs jets d'huile de coupe, revenir au contact de l'arbre à usiner au niveau de la deuxième portion et se déplacer le long de cette deuxième portion. In a second step, the shaft is rotated and the band is driven to scroll through the jaw. Preferably, axial oscillation of the shaft is also implemented. During this step, jets of cutting oil are made through the nozzles previously described. In a third step, the jaws are loosened and the movement of the tree is stopped. Alternatively, the tape may not move during the second step. In this case, it is driven so that it scrolls after each machining step so that a new portion of strip comes into contact with the shaft to be machined during the step of next machining 30. MS \ RENO26FR.dpt: 15 If we consider a common point of the abrasive belt during the machining process, this point will first come into contact with the first portion 140 of the shaft to be machined, move the along this first portion, deflect so as to no longer be in contact with the shaft (along the third portion), be impacted by one or more jets of cutting oil, return to contact with the shaft to be machined at the level of the second portion and move along this second portion.
Des variantes possibles de réalisation de mâchoire selon l'invention peuvent porter sur : les modalités d'asservissement de l'huile de coupe dans le système d'arrosage ; - les systèmes de renvoi de la bande abrasive ; les dimensions de l'évidement 170 de la mâchoire. Possible variants of embodiment of the jaw according to the invention may relate to: the servo-control modalities of the cutting oil in the sprinkler system; - abrasive belt return systems; the dimensions of the recess 170 of the jaw.
Grâce aux principes de l'invention : arroser la portée à usiner et nettoyer la bande abrasive avec la même huile de coupe, il est possible de mieux gérer la lubrification et le nettoyage de la toile abrasive lors d'une opération de finition par toilage. L'invention permet une lubrification ciblée et contrôlée qui réduit par conséquent la consommation de l'huile. MS\RENO26FR.dpt Thanks to the principles of the invention: water the scope to be machined and clean the abrasive belt with the same cutting oil, it is possible to better manage the lubrication and cleaning of the abrasive cloth during a finishing operation by wire. The invention allows targeted and controlled lubrication which consequently reduces oil consumption. MS \ RENO26FR.dpt
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2008
- 2008-03-17 FR FR0801444A patent/FR2928572A1/en active Pending
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