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Support de gabarit pour tours à trains montés.
Pour usiner, sur des tours à trains, le contour ou pro- fil de jantes de roues de chemin de fer usées, on a déjà utilisé un support de gabarit dans lequel deux outils de coupe ronds (dits outils à champignon) sont montés dans un porte-outil. Un des ou- tils travaille le boudin, tandis que l'autre travaille la surface de roulement. Le dianètre des outils est égal ou supérieur au diamètre de la gorge du profil de la jante. Lors de l'usinage du boudin à l'aide d'un tel outil rond, le tranchant de l'outil est soumis à des efforts sur environ 1800 du pourtour d'une circonfé- rence.
Un réaffûtage de l'outil diminue son diamètre, ce qui a. pour conséquence que le boudin usiné avec l'outil de plus faible diamètre n'est plus précis mais est devenu plus grand, sur tout son pourtour, d'une quantité égale à la différence des rayons de l'outil de coupe. On ne peut, par conséquent, pas réutiliser des
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outils de coupe réaffûtés pour l'établissement de profils précis, ce qui donne lieu à une grande consommation d'outils.
Les outils plats présentent, en regard des outils ronds, l'avantage de pouvoir être réaffûtés mais ne pouvaient être utili- sés jusqu'à ce jour pour l'usinage du profil de jantes usées qu'en ce sens que l'on usine des parties distinctes du profil à l'aide des outils plats, tandis que l'on utilise, pour l'usinage des autres parties, un outil de forme spéciale.
Conformément à l'invention, l'usinage de tout le profil d'une jante usée, à l'aide d'outils de coupe plats commandés par un porte gabarit, est rendu possible grâce au fait que l'on a pré- vu, dans le support, deux porte-outils pivotants susceptibles de se déplacer chacun dans son sens longitudinal à l'aide d'un gaba- rit, l'un des porte-outils portant deux outils de coupe plats ré- glables, disposés dans un plan et dont les axes se coupent, tandis que l'autre porte-outil porte un outil plat réglable et disposé dans le même plan, les outils étant guidés par leurs gabarits de manière que, d'une part, la tangente interne du boudin et le demi- /interne arrondi/supérieur dudit boudin soient usinés par l'un des outils croisés, le demi-arrondi supérieur externe,
la tangente externe du boudin et le congé étant usinés par l'autre outil croisé et que, d'autre part, la surface de roulement soit usinée par le troi- sième outil monté dans l'autre porte-outil. Les outils plats peu- vent être réutilisés, après raccourcissement dû à l'usure et au réaffûtage, pour l'obtention de nouveaux profils en ce sens qu'on peut les régler, par exemple à l'aide de vis de réglage ou par introduction de cales entre outil et porte-outil. Le croisement de deux outils plats dans l'un des porte-outils et le guidage spécial des trois outils permettent l'usinage du profil du boudin et de la surface de roulement en une seule opération à l'aide d'un porte-gabarit et sans l'aide d'un outil de forme ou d'un outil analogue.
Le travail et le temps nécessaires au rétablis- sement du profil exact de la jante s'en trouvent considerablement
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diminués. La disposition des trois tranchants dans un plan permet, notamment avec les outils usinant le boudin, d'une part, de con- server les angles de coupe (capitaux pour la conservation du tran- chant) des outils, lors de l'usinage de surfaces planes et cylin- driques et, d'autre part, de faire travailler tous les outils dans le plan le plus favorable qui se trouve à environ 1% au-dessus de l'axe de la pièce à usiner. D'autre part, lors de l'usinage de trains de roues de diamètres divers, on évite une déformation de profil provoqués par un déplacement en hauteur, des tranchants.
L'utilisation d'outils à champignon présente encore l'inconvénient résultant du fait que, lors de l'usinage du congé, une grande partie du pourtour du tranchant entre en action aussi bien dans l'outil prévu pour le boudin que dans celui prévu pour la surface de roulement. L'outil à champignon a tendance à brou- ter et certains outils particulièrement fragiles en métal dur se brisent facilement pour cette raison. Le tournage du congé avec un outil à champignon nécessite une attention particulière de la part du tourneur. Lorsqu'on utilise un outil de forme pour l'usi- nage du congé, cet outil vient en contact avec la pièce à usiner par un tranchant de grand développement.
Lorsque les outils prévus pour la surface de roulement et le boudin se suivent l'un l'autre, il faut, en principe, sai- gner le congé. C'est ce moment que le développement du tran- chant au travail est particulièrement grand, ce qui nécessite, notamment avec des outils en métal dur, des mesures peu pratiques (réduction de la vitesse de coupe, enlèvement préliminaire de la matière hors du congé avec un autre outil) même pour arriver à saigner le congé. Conformément à la présente invention, on ob- vie à cet inconvénient grâce à un guidage tel, des trois outils plats à l'aide de leurs gabarits, que la tangente externe du bou- din et le congé soient dégrossis par l'outil usinant la surface
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de roulement et qu'ils soient finis par l'outil usinant la moi- tié supérieure de l'arrondi du boudin.
L'outil prévu pour la sur- face de roulement commence, par conséquent, à travailler dans la tangente externe du boudin. Il faut alors que le rayon de la cour- bure du congé du profil de roue soit supérieur au rayon de la cour- be que doit décrire l'outil prévu pour la surface de roulement et il faut que le rayon de cette dernière courbe soit plus grand que le rayon de la courbure du tranchant de l'outil précité. Grâce à l'usinage du congé par deux outils travaillant successivement, d'une part, on raccourcit le développement du tranchant au travail, ce qui ménage les outils et rend possible l'usinage automatique du congé et, d'autre part, la matière à enlever dans la tangente ex- terne du boudin et dans le congé est répartie suivant deux usina- ges, ce qui réduit la puissance absorbée par le tour.
Le chanfreinage ou abattage de l'arête de la surface de roulement fait également partie de l'usinage de la jante. Pour pouvoir utiliser, à cet effet, le support de gabarit, on peut pré- voir sur le support un autre outil plat réglable, ceci, par exem- ple, en prévoyant un chariot à la partie supérieure ou sur le côté support,, chariot qui porte l'outil en question. L'avancement du chariot, par rapport au support, permet d'amener l'outil contre l'arête de la surface de roulement. Mais ceci augmente les dimen- sions du support et complique sa construction.
Conformément à l'invention, le chariot spécial peut être supprimé grâce au fait que l'outil plat,destiné à chanfreiner l'arête de la surface de roulement, est disposé, à côté de l'ou- til servant à usiner ladite surface de roulement, dans le support de cet outil. Après l'usinage du profil du boudin et de la surfa- ce de roulement, les outils et le support ont simplement besoin d'être déplacés sur les deux chariots pour permettre, à l'aide du quatrième outil, l'usinage du chanfrein de la surface de roulement.
Sur le dessin annexé, on a représenté une forme de réa- lisation du porte-gabarit et plusieurs formes de réalisation des porte-outils conformes à l'invention.
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La fig. 1 est une vue en plan du support de gabarit avec les deux porte-outils en position de départ;
La Fig. la, montre le mode de fonctionnement et la zone d'action de l'un des porte-outils;
La fig. lb montre le mode de fonctionnement et la zone d'action de l'autre porte-outil;
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne A-B de la Fig.l;
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne C-D de la fig.l;
La Fig. 4 est une vue en plan à plus grande échelle de l'un des porte-outils;
La fig. 5 en est une vue de profil ;
La fig. 6 en est une vue en direction de la flèche E de la fig. 4 ;
La fig. 7 en est une vue de face;
La fig. 8 est une vue en plan, à plus grande échelle, de l'autre porte-outil ;
La fig. 9 en est une vue de profil;
La fig. 10 représente une variante du porte-outil;
La fig, Il en est une vue de profil;
la fig. 12 est une vue en perspective d'un outil de coupe ;
La fig. 13 est une vue de profil du deuxième porte-outil conforme au mode de réalisation de la fig. 10;
La fig. 14 en est une vue en plan;
Les figs. 15 à 23 représentent les différentes phases de travail pour l'usinage d'un profil de jante usée.
Dans le support de gabarit représenté sur les figures 1 à 3, on a prévu, l'un à côté de l'autre, dans le carter formé d'un socle 1 et d'un couvercle 2, deux porte-outils 3 et 4 qui portent, à leur extrémité avant, des supports 5 et 6 pour les ou- tils de travail. Dans leur tiers avant, les porte-outils 3 et 4 votent autour d'axes 7 et 8 engagés dans des coulisseaux 9 et 10.
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Ces coulisseaux peuvent être déplacés dans des guides 11 et 12 prévus dans le couvercle 2. Des goujons 13 et 14 traver- sent l'extrémité arrière des porte-outils 3 et 4 dans lesquels ils sont fixés et font saillie par leurs extrémités supérieures et inférieures. Sur les extrémités supérieures des goujons 13 et 14 peuvent tourner les galets de gabarit 15 et 16, galets qui se dé- placent dans les rainures de guidage 17 et 18 du gabarit 19. Le gabarit 19 peut également être établi en deux parties. L'extrémi- té inférieure des goujons 13 et 14 tourne dans des coulisseaux 20 et 21.
La commande des porte-outils 3 et 4 est assurée par un arbre 22 qui, par l'intermédiaire d'une vis sans fin 23, attaque une roue à denture hélicoïdale 24 calée sur un axe vertical 25 pouvant tourner dans le socle 1. Sur l'axe précité est calée une manivelle 26 qui présente une coulisse de guidage 27 dans laquelle peut se déplacer le coulisseau 21 du porte-outil 4.
La roue - à denture hélicoïdale 24 est reliée à une roue dentée 28 en prise avec un pignon 29 tournant dans le socle 1.
Le pignon 29 est en prise avec un secteur denté 30 calé sur un axe 31 tournant dans le socle 1, cet axe portant une manivelle 32 La manivelle 32 porte une coulisse 33 dans laquelle peut se dépla- cer le coulisseau 20 du porte-outil 3.
Le support peut, en outre se déplacer de la manière usuel- le sur un chariot 34, vers la pièce à usiner et dans le sens oppo- sé, et, sur un chariot 35, perpendiculairement au mouvement précé- dent.
Dans le support 6 du porte-outil 4 sont montés deux outils plats 36 et 37 placés de manière que leurs axes se croisent. Dans la forme de réalisation des figures 4 à 7, l'outil 36 est bloqué dans le support 6 à l'aide de vis de serrage 38 et 39, tandis que l'outil 37 est bloqué par une vis de serrage 40 et une autre vis de serrage 41 montée du côté opposé. Par leurs faces arrière, les outils 36 et 37 s'appuient sur des vis de réglage 45 et 46 engagées dans le support 6. Les outils plats 36 et 37 peuvent, par conséquen+
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être bloqués dans n'importe quelle position par réglage à l'aide des vis 45 et 46. Le support d'outil est fixé dans le porte-outil
4 à l'aide de la queue 47.
Dans le support d'outil 5 du porte-outil 3 sont également montés deux outils plats 48 et 49. Dans la forme de réalisation que montrent les figures 8 et 9, l'outil 48 est fixé dans le sup- port 5 à l'aide de vis de serrage 50 et 51, tandis que l'outil
49 est bloqué à l'aide d'une vis de serrage 52. Par leurs faces arrière, les outils 48 et 49 prennent appui sur des vis de régla- ge 53 et 54, ce qui fait que ces outils peuvent être réglés à vo- lonté. Le support d'outil est fixé dans le porte-outil 3 à l'aide de la queue 55.
Dans la forme de réalisation que montrent les figures 10 à 12, la tête du support 6 est munie d'un évidement 56 dans lequel on introduit les deux outils 57 et 58, celui des outils désigne par 57 étant en prise, par une nervure 59, dans une rainure 60 de l'autre outil 58. Les deux outils 57 et 58 sont munis de bouts tranchants 61 et 62 qui correspondent aux tranchants des outils plats 36 et 37 et qui sont formés de plaquettes de métal dur fixées par soudure. Une vis 63 traverse longitudinalement le support 6 et les outils 57 et 58, vis dont la tête 64 s'appuie sur les outls
57 et 58 précités. Les outils sont fixés dans le support 6 à l'aide de cette vis.
Dans la zone de passage du corps de vis 63, les ou- tils 57 et 58 comportent, dans leur sens longitudinal, un évide- ment 65 et, dans la zone de la tête de vis 64, un évidement élargi
66, de façon que, lors du déblocage de la vis en question, les outils puissent être déplacés. Grâce à l'interposition de cales 67, entre la face inférieure des outils 57 et 58 et la surface d'appui
68 ménagée dans la tête du support 5, les outils en question peu- vent être bloqués à n'importe quelle hauteur désirée.
L'affûtage d'outils émoussés ou cassés n'a pas lieu de la manière usuelle sur la surface libre (surface orientée vers la surface de coupe de l'outil) mais sur la surface de serrage (sur- face d'où part le copeau). Les outils qui, à la suite d'un tel affûtage sont devenus plus minces sont réglés de la manière indi- nquée plus haut.
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Les bouts tranchants 69 et 70 des deux outils 71 et 72 du support 5 représenté sur les figures 13 et 14 sont également constitués par des plaquettes en métal dur et soudées. Le blocage et le réglage des outils s'opèrent de la même manière que dans le cas des figures 10 à 12. L'affûtage se fait également sur la face de serrage.
La fixation des outils dans le support présente, dans les formes de réalisation des figures 10 à 14, l'avantage particulier résultant du fait que, pour débloquer les outils, il suffit de desserrer une vis unique 63. La sortie des copeaux est également moins gênée que dans le cas du support des figures 4 à 9 car, dans cette dernière forme de réalisation, la sortie des copeaux est quelque peu gênée par la matière qui est nécessaire au montage des vis de fixation 38, 39 et 40.
Les outils 56, 37, 48 et 49, d'une part, et les outils 61, 62, 69 et 70, d'autre part, sont respectivement situés dans un même plan.
Au début du tournage, l'outil 37 est appliqué contre la surface interne de profil de roue surface perpendiculaire à l'axe du tour, et cet outil détermine alors la position du support de gabarit dans le sens longitudinal de la machine. L'outil 48 est réglé pour un diamètre déterminé de cercle de roulement au moyen d'un dispositif servant à mesurer le diamètre et monté sur le support de gabarit. Le diamètre de cercle de roulement spécifié ci-dessus est déterminé préalablement, par mesure, de manière que le train de roues usées puisse, avec le minimum d'enlèvement de matière, rece- voir le nouveau profil.
Les rainures de guidage 17 et 18 du gabarit 19 et le mécanisme entre les deux porte-outils 3 et 4 sont organi- sés de manière que, lors de la rotation de l'arbre 22, les trois outils 56, 37 et 48 exécutent des mouvements conformes à ceux que montrent les figures la et 1b, ces figures montrant simultanément quelle est la matière enlevée par les différents outils. La position
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initiale des porte-outils 3 et 4 est représentée en traits pleins,, tandis que les positions intermédiaires et la position finale sont représentées en traits mixtes.
Sur ces deux figures, on a désigné par "c" le sens de rotation au cours des opérations, tandis que "a" représente le chemin parcouru par les manivelles 26 et 32, les ga- lets de gabarit 15 et 16 des porte-outils 3 et 4 étant guidés posi- tivement dans les rainures de guidage 17 et 18 représentées en traits mixtes. Les chemins parcourus par les goujons 7 et 8 montés dans les porte-outils 3 et 4 et guidée par les coulisseaux 9 et 10 sont dési- gnés par "b". Les surfaces du boudin et du cercle de roulement qui sont usinées par les différents outils sont représentées en traits pleins.
Le mode de fonctionnement est le suivant: L'outil 48 enlève d'abord une couche de la tangente du boudin (figure la), tandis que l'outil 37 glisse, sans enlever de copeaux, le long de la surface interne du profil de roue contre lequel il a été appliquée phase d'opérations au cours de laquelle les deux outils sont amenés de la position que montre la figure 15 que montre la figure 16. L'outil 37 commence alors à enlever la matière suivant la tangente interne du boudin, tandis que l'outil 48 enlève une couche du congé, comme le montre la figure 17.
Dans ce cas, il faut que le rayon du congé du profil de roue soit plus grand que le rayon de la courbe décrite par l'outil 48 et que ce dernier rayon soit plus grand que l'arrondi du tranchant de l'outil.
Au cours de la continuation du mouvement des outils dans la posi- tion de la figure 18, c'est le demi-arrondi supérieur intérieur du boudin qui est usiné (jusque la ligne x-x sur la figure 1b) par l'outil 37, tandis que l'outil 48 commence à usiner la surface de roulement. L'outil #7 devient alors libre. Pendant que l'outil 48 continue à usiner la surface de roulement, comme le montre la figu- re 19, l'outil 36 commence à usiner (à partir de la ligne x-x) le demi-arrondi supérieur extérieur du boudin.
Lors du passage dans
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la position que montre la figure 20, l'outil 48 a achevé l'usinage de la surface de roulement et l'outil 36 a enlevé la couche qu'avait encore laissé subsister l'outil 48 vers la tangente extérieure du boudin et sur le congé pour amener ces parties de roues à la cote dé finitive.
Tout le profil de la jante de roue a ainsi été usiné au cours d'une seule opération, grâce à la rotation de l'arbre de com- mande 22. Au cours de ce travail, ce sont tout au plus deux outils qui sont simultanément en action. Grâce au fait que la tangente ex- terne du boudin et le congé sont dégrossis par l'outil 48 et finis par l'outil 36, ce n'est toujours qu'une petite partie du dévelop- pement du tranchant des outils qui se trouve au contact de la jante, ce qui fait que les outils sont ménagés et que la matière à enlever se trouve répartie en deux passes.
On évite la saignée du congé et un usinage complètement automatique du profil se trouve rendu possi- ble
Pour chanfreiner l'arête de la surface de roulement, on commence par retirer légèrement le support de gabarit sur le chariot 34 (figure 2) . Par rotation inverse de l'arbre de commande d'avance- ment 22, on ramène les outils à peu près dans la position de la figu- re 19, de manière qu'ils se trouvent ensuite dans une position conforme à celle que montre la figure 21 (position représentée en traits pointillés sur les figures la et 1b), Le support de gabarit est déplacé latéralement sur le chariot 35 jusqu'à ce que l'outil 49 se trouve exactement en regard de l'arête à chanfreiner sur la sur- face de roulement (figure 22).
Cette arête est chanfreinée par dépla- cement du support de gabarit sur le chariot 34 (figure 23)
L'outil 49 peut également être fixe dans un chariot dis- tinct au-dessus ou sur le côté du support de gabarit.
Lorsque les tranchants des outils 36, 37, 48 et 49 sont usée on sort ces outils de leurs supports 5 et 6 (figures 4 à 9) et on les réaffûte. Après remise en place, on fait avancer les vis de réglage 45, 46, 53 et 54, dans les supports, d'une quantité égale
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à l'usure, de manière que les outils occupent de nouveau leur posi- tion correcte pour l'usinage de la jante. Pour ce réglage, on uti- lise, dans la forme de réalisation des figures 10 à 14, une cale 67 dont l'épaisseur est proportionnelle à l'usure des outils. En raison de la possibilité de ce réglage, la consommation en outils est faible.