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Procédé pour le rodage de pièces, en particulier d'alésages.
Lors du rodage, les grains abrasifs sont libres et sont conduits, mélangés en une pâte, à la surface de la pièce à roder. Plus la pièce exéoute de mouvements pen- dant l'opération de rodage, plus les grains abrasifs se trouvant entre la surface de l'outil et celle de la pièce se meuvent, c'est à dire tournent et se déplacent en trans- lation, tandis qu'au moyen de leurs tranchants ils enlèvent les particules de rugosité des deux surfaces, ce qui a pour conséquence,le glaçage désiré de la surface de la pièce.
Comme lesgrains abrasifs sont des corps cristallins ayant un grand nombre d'arêtes ou de tranchants vifs s'étendant en différentes directions, il est évident que l'opération de rodage produit principalement un bon résultat lorsqu'au- tant que possible tous les tranchants des grains abrasifs viennent agir pour couper, ce qui est seulement le cas lors- que ces grains exécutent de très nombreux mouvements de ro-
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tation et de translation. On a essayé d'obtenir ce résultat en imprimant non seulement à l'outil -par exemple au rodoir- un certain nombre de mouvements de rotation et de course se recouvrant et qu'on déplaçait également et qu'on faisait tourner à la main la pièce en va-et-vient, sur le rodoir.
Le travail à la main est toutefois très compliqué et fatigant et donne des résultats non satisfaisants. Dans le cas de grandes pièces, il n'est pas réalisable du tout.
On a abandonné par conséquent dans les travaux de précision le travail à la main et on a passé à des machi- nes de rodage à fonctionnement horizontal et vertical. En imi- tation de l'opération de rodage à la main, la machine à roder intérieure fonctionnant horizontalement a d'abord. pris nais- sance, dans laquelle loutil de rodage exécute un mouvement rapide d'oscillation et de rotation dans la pièce fixe, le nombre des courses d'oscillation étant prépondérant. On a tou- tefois remarqué rapidement que la disposition horizontale pré- sente de graves inconvénients pour la production de bons ré- sultats car il peut se produire des défauts d'usinage par fle- xion du rodoir par suite de la pesanteur et en cas de manoeu- vres inexpérimentées par une charge d'un seul c8té.
Ces in- convénients sont évités dans les machines de rodage connues à fonctionnement vertical. Dans ces machines, l'arbre derodage est le plus souvent mis en mouvements de rotation et de trans- lation par une commande hydraulique, la grandeur des courses étant réglable. La pièce à usiner est fixée par serrage dais un dispositif récepteur de la partie inférieure de la machine, coaxialement à l'arbre de ltoutil, de sorte que ce dernier peut s'enfoncer dans l'alésage à roder. On peut produire à l'aide de ces machines des alésages dont la qualité de la surface est en général satisfaisante.
Pour de plusgrandes exigences, qui sont imposées par exemple dans la construction de moteurs d'avions, à la précision et à la qualité de la surface des piè-
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ces usinées, les résultats pouvant être obtenus ne satisfont toutefois pas encore. En outre, pour la fabrication en gran- des séries, la dépense de temps nécessaire dans les machines connues est encore trop élevée.
La présente invention remplit les conditions éten- dues mentionnées au point de vue de la précision et de la qua- lité des surfaces et de la diminution du temps de travail lors du rodage. Le nouveau procédé se rattache en principe au procé- dé réalisé avec les machines connues à fonctionnement vertical, procédé dans lequel l'arbre de rodage mis en mouvements de rotation et de translation s'enfonce dans la pièce serrée co- axialement à l'arbre de rodage. La caractéristique principale du nouveau procédé consiste en ce que la pièce également ou son dispositif récepteur est mis par la machine en mouvements de rotation et de translation.
Grâce à cette nouvelle mesure du procédé, on obtient une diminution de la dépense de temps nécessaire jusqu'à pré- sent pour l'opération de rodage. Les grains abrasifs contenus dans la pâte de rodage sont mis en tourbillonnement l'un par rapport à l'autre dans une mesure considérablement accrue et sont mis en rotation et en translation suivant les trajectoi- res les plus diverses se coupant, demême aussi que les parti- cules d'huile de la pâte de rôdage, de sorte qu'on obtient également avec le nouveau procédé l'avantage supplémentaire poursuivi, savoir d'améliorer considérablement la qualité de la surface.
Le résultat obtenu suivant la proposition du procédé de la présente invention est encore augmenté lorsque, comme le prévoit en outre la présente invention, l'outil et la pièce traitée sont mis chacun séparément non seulement dans des mou- vements de rotation accélérés et ralentis, mais en même temps dans des mouvements de course se recouvrant, de préférence de telle manière que les mouvements de l'outil et la pièce traitée @ se font en sens inverse.
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suivant une autre particularité de l'invention, il est prévu que l'outil et la pièce traitée sont obligés d'exé- cuter des mouvements de rotation non uniformes qui sont avan- tageusement rendus de sens opposés.
L'invention embrasse en outre la constitution d'une machine servant à la réalisation du procédé dont les carac- téristiques nouvelles résulteront de la desoription, donnée ciaaprès, d'un exemple de réalisation ainsi que des revendi- cations.
La fig. 1 du dessin montre une coupe partielle dans la machine.
La fig. 2 montre schématiquement le mécanisme à roues, en projection verticale,
La fig. 3 montre la constitution d'ensemble de la ma- chine avec une vue de l'intérieur de celle-ci.
Les fig. 4,4a et 4b montrent des courbes d'oscillation de points de la surface des rodoirs ainsi que de la pièce trai- tée.
Suivant la fig. 1, la commande des deux groupes se fait par les moteurs 1 et 1a parmi lesquels le moteur 1 est fi- xé de façon détachable à une nervure 2 de la partie supérieure, capable de s'élever et de s'abaisser, de la machine, tandis que le moteur 1a est en liaison fixe et également détachable avec la nervure 4 de la table tournante 5, la table 5 étant disposée de façon à pouvoir tourner dans la partie inférieure 6 de la ma- chine, Au moyen des pignons 7 et 7a des moteurs 1, 1a, la force motrice est transmise par l'intermédiaire des roues dentées droi- tes 8,8a, 9,9a, 10,10a aux roues dentées droites ovales 11,lla qui mettent de leur c8té en rotation les roues dentées droites ovales 12,12a (voir également fig.
2) parmi lesquelles la roue 12 actionne, au moyen d'une rainure de guidage 13 et d'une languet- te, l'arbre 14 de l'outil qui reçoit par la rainure une possibi- lité de mouvement dans la direction axiale dans la roue 12. La
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roue ovale 12a correspondante est également en liaison de commande et de glissement relatif, par l'intermédiaire de la rainure de guidage 13a, avecl'arbre 14a du manchon de serrage de la pièce à traiter. Les roues dentées droites 8,9 sont calées sur l'arbre 15 et les roues droites correspon- dantes 8a,9a sur l'arbre 15a tandis que les roues 10,11 re- liées ensemble solidement sont disposées de façon à pouvoir tourner sur les broches 16 et les roues 10a, 11a fixées en- semble peuvent tourner également sur les broches 16a.
Aux extrémités internes des arbres 15,15a, on a fixé encore des roues dentées coniques 17,17a qui sont en prise avec les roues coniques 18,18a, disposées sur les arbres 19,19a. Les arbres 19,19a ainsi actionnés sont pourvus, à leurs extrémi- tés opposées, d'excentriques 20,20a qui se meuvent dans des fentes horizontales de prolongements 21,21a des pistons 22, 22a, et soulèvent et abaissent ainsi les pistons qui sont empêchés de tourner.
A l'intérieur des pistons 22,22a, on a prévu des évidements 23,23a dans lesquels sont logés les dis- ques à cames 24,24a des arbres 14,14a, de sorte que ceux- ci se meuvent en va-et-vient sous l'effet de la rotation dans les pistons avec leurs disques fixés aux arbres, de sorte qu'il trend naissance un mouvement de course superposé, car les pis- tons sont déplacés déjà en va-et-vient par l'excentrique 20,20a de telle manière que les prolongements 21,Zla glissent en va- et-vient dans des évidements 25,25a des cylindres 26,26a. Comme les prolongements 21,21asont convenablement adaptés dans les évidements 25,25a, ils empêchent en même temps leurs pistons de tourner.
Les mouvements de rotation des arbres 14,14a sont continûment accélérés et continûment ralentis,par suite de la disposition des roues ovales 11, 12, lla,12a jusqu'à, un maxi- mum déterminé et -un minimum déterminé qui correspondent aux nombres de tours des moteurs de commande conformément à la mul- tiplication. Par suite de ces vitesses variables de rotation
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des arbres 14,14a, les vitesses de course produites par les disques à cames sont variables également de façon cor- respondante et à celles-ci s'ajoutent encore les mouvements de course uniformément accélères et ralentis provoqués par les mécanismes à excentriques 20,21,20a,21a.
La vitesse ré- eultante du rodoir 27 ou du manchon de serrage 27a de la piè- ce traitée se compose donc de la vitesse de rotation décri- te précédemment des arbres 14,14a ainsi que des deux vitesses de course différentes de ceux-ci, les mouvements du rodoir et de la pièce serrée (non visible) se faisant de préférence en sens inverse pour donner aux grains abrasifs non liés un mouvement dans toutes les directions autant que possible, c'est à dire pour porter au maximum possible l'action et le résultat du rodage en le temps le plus court.
La table tournante 5 est pourvue d'une couronne dentée 28 avec laquelle vient en prise une roue conique 29 qui est actionnée par le volant à main 30. Pour immobiliser le manchon de serrage 27a dans la position désirée, exacte- ment en face des rodoirs, on a prévu un dispositif d'arrêt ou de mise en position 31 qui peut s'actionner au pied. Si la pédale 31a est actionnée, le levier 31b allonge le ressort 31 et retire du trou d'arrêt 31f la broche 31d qui est mon- tée de façon à coulisser dans le manchon 31e. Apres qu'on a lâché le levier 31b, la broche 31d est attirée de nouveau vers le haut par le ressort 31 et glisse pendant un certain temps sur le rebord opposé jusqu'à ce qu'elle s'abatte dans le trou suivant et arrête de nouveau la table.
Il va de soi qu'on peut remplacer le volant à main 30 par un moteur et le dispositif d'arrêt 31 actionné au pied par un dispositif électromagnéti- que, dans lequel le noyau de l'aimant forme en même temps la broche d'arrêt.
La fig. 3 représente la constitution d'ensemble de la machine. La partie supérieure 3 pouvant s'élever et s'a- baisser et la table rotative 5 sont montées autour de la oo-
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lonne 32, c'est à dire que la partie inférieure 6 de la ma- chine repose sur la fondation de même que la colonne 32 qui est pourvue d'un rebord 32a, d'une embase 32b, d'un filetage 320, et de nervures de guidage 32d. Sur le rebord de la co- lonne repose le .palier à billes 32e et sur l'écrou fileté 32f, qui porte une denture extérieure 32g, se trouve disposé le palier à billes 32h. Le manchon 5a de la table 5 entoure la partie inférieure de la colonne et est monté sur le palier à billes 32e de sorte qu'après dégagement du dispositif d'arrêt 31 et par rotation du volant à main 30, la table tourne au- tour de la colonne.
La partie supérieure 3 de la machine est montée par son manchon 3a sur l'extrémité supérieure de la colonne et les nervures de guidage 32d l'empêchent de tourner.
La partie supérieure est porté par l'écrou fileté 32f dont la denture extérieure 32g est en prise avec les dents du pi- gnon 33c. Pour que, lors de la rotation de l'écrou 32f par la- quelle en même temps la partie supérieure 3 est soulevée ou abaissée, il ne se produise pas toutefois trop de frottement, on a intercalé entrel'écrou 32f et le manchon 3a, le palier à billes 32h. Dans sa position inférieure, l'écrou 32f vient se placer contre l'embase 32b ; il est actionné par le moteur 33 au moyen de l'arbre 33a sur lequel le pignon 33o peut glis- ser en va-et-vient. Les embases 33d du pignon délimitent la couronne dentée 32g de telle manière que, lors du mouvement vers le haut et vers le bas de l'écrou 32f, le pignon est en- traîné sur l'arbre 33a sur lequel il peut glisser au moyen d'une nervure de guidage 33b mais sans pouvoir tourner par rapport à l'arbre.
Pour enfermer la machine vers l'extérieur, la paroi 3b de la partie supérieure 3, oapable de s'élever et de s'abaisser, recouvre la paroi 5b de la table tournante 5.
On a disposé, sur le partie supérieure, dans l'exem- ple de réalisation, dix rodoirs avec les groupes de commande conjugués et sur la table 6 derrière la partie inférieure 6, de façon correspondante dix manchons de serrage pour pièces à trai-
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ter avec les même groupes de commande.
Si la partie supérieure de la machine est également établie encore de façon rotative, l'ouvrier de service peut desservir la machine d'un seul endroit, c'est à dire de l'endroit où sont placés le dispositif d'arrêt 31, le volant à main 30 et les commutateurs. Il met d'abord en position les rodoirs depuis le numéro 10 jusqu'au numéro 1 (c'est à dire d'abord celui ayapt le plus grand diamètre) ce qui se fait le plus rapidement en cas de partie supérieure tournante de telle manière qu'après le serrage de chaque rodoir, il fait tourner la partie supérieure d'un avancement.
Après que tous les rodoirs sont fixés, l'ouvrier serre en-dessous du rodoir n 10 se trouvant à son poste de travail la première pièce à traiter, par exemple un manchon de glissement et fait ensuite avancer la table de façon que le manchon serré en-dessous du rodoir n 10 se meut vers le rodoir n 1 et qu'au rodoir n 10 est amené le manchon usiné précédemment par le rodoir n 9.
L'opération de rodage commence après l'abaissement de la partie supérieure d'une quantité qui permet la pénétration des ro- doirs dans les manchons à une profondeur déterminée et lorsque le rodoir a atteint sa position la plus basse, la partie supé- rieure de la machine est de nouveau soulevée. Dés que la po- sition du commencement de travail du rodoir est de nouveau at- teinte, les deux moteurs de commande sont arrêtés.
Par le fait que la pièce traitée exécute le même mou- vement que le rodoir, et par suite du mouvement en sens inver- se et de la construction particulière de l'ensemble de la ma- chine, un très grand nombre de pièces peut être traité par unité de temps par un seul ouvrier.
La machine est de préférence actionnée électriquement et l'amenée du courant se fait de la ligne principale 34 vers les commutateurs principaux 35 et 36. Le commutateur principal 35 présente le levier de manoeuvre 35a avec une position de zéro
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position H et une position S pour la mise en service du cou- rant vers le moteur 35 pour la marche avant et pour la marche arrière, c'est à dire pour le soulèvement (H) et l'abaissement (S) de la partie supérieure 3 et le levier de sûreté 35b avec une position E et une position 0 (non visible), qui est mis au zéro après l'arrêt de la machine pour qu'elle ne soit pas sous tension pendant le repos.
En passant par le second commutateur principal 36 comportant également une position E et une posi- tion de zéro (non visible), le courant s'écoule vers les mo- teurs de travail 1, la. Ce commutateur sert en même temps de commutateur de sûreté après la mise à l'arrêt de la machine.
Lorsque la machine est mise hors de fonctionnement, les trois leviers de commutateurs 35a, 35b et 36a doivent être dans la position de zéro. Si le levier 35a est mis sur la position H, le courant s'écoule par le dispositif de contact 33e vers le moteur 33, le pignon 33o tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui a pour conséquence le soulèvement de la partie supérieure 3 avec le rodoir 27. Lorsque le pignon est arrivé dans sa position la plus élevée, c'est à dire,lorsque la partie supérieure a été soulevée, le pignon met automatique- ment hors d'action le dispositif de contact 33e, le courant est interrompu et le moteur 33 s'arrête (voir position de la fig.3).
Lorsqu'alors le levier 33a est mis dans la position S (au dessin, il est dans la position de zéro), le courant s'é- coule par le dispositif de contact 33f au moteur 33, le pignon tourne en sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, la partie supérieure 3 est abaissée avec les rodoirs jusqu'à ce que le pignon touche le dispositif de contact 33f et coupe le courant. Le moteur reste alors également arrêté et les ro- doirs ont atteint leur position la plus basse. Il la de soi que les rodoirs peuvent également rester dans n'importe quelle position intermédiaire lorsqu'au moment voulu le levier 35a est ouvert.
Etant données les grandes masses en mouvement avec leur
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grande inertie, on a conjugué au moteur 33, à l'intérieur de son logement, pour assurer un fonctionnement aussi précis que possible de la machine, un dispositif de freinage auto- matique qui entre en action chaque fois après l'arrêt du cou- rant.
Si au commutateur 36, le levier 36a est mis en po- sition E, c'est à dire fermé, le courant s'écoule par le dis- positif de contact à glissement 37, le commutateur individuel 38, le commutateur collecteur 39, vers le moteurs de rodage 1 ainsi qu'au dispositif de contact à glissement 40 auquel les moteurs intérieurs la prennent leur courant. Le dispositif de contact 37 comprend la barre de contact 37a (fig.l) fixé avec isolement à la partie supérieure 3 ainsi que le levier de con- tact à ressort 37b avec l'endroit de frottement non oxydable 37c qui est fixé à l'endroit isolant fixe 37d au moyen de la vis 37e ainsi que de l'écrou 37f.
Comme le levier de contact à ressort 37¯b présente en son milieu une fente (non visible) il peut être déplacé continûment par desserrage et resserrage de l'écrou 37f suivant la longueur du manchon de glissement à travailler. Cela signifie que le dispositif 37 de contact à glissement est réglable de telle manière que le courant est fermé ou coupé automatiquement et cela lorsque les rodoirs ont pénétré quelque peu dans la pièce creuse et un peu avant qu'ils soient retirés de nouveau lors du soulèvement. On épargne ainsi à l'ouvrier le travail de la mise en marche et de l'arrêt des moteurs 1,la. Il doit donc seulement actionner les commuta- teurs au commencement du travail et lors de la fin du travail.
Il ne peut se produire de détériorations par le manque de soin ou l'incapacité de l'ouvrier de service. On peut occuper à une semblable machine des ouvriers inexpérimentés.
Le dispositif de contact 40 à glissement est du genre usuel. Tous les onze anneaux de contact sont isolés par rapport
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à la machine et au sol et sont montés de façon centrée autour de la colonne 32. Les dix premiers anneaux de contact à par- tir du haut vers le bas cèdent leur oourant aux moteurs la ,qui actionnent les manchons de serrage des pièces. A travers le onzième anneau de frottement inférieur, le courant revient ou vice-versa. Au moyen du commutateur individuel 38 qui est prévu comme commutateur de secours et de sûreté, l'ouvrier de service peut en une fois mettre à l'arrêt tous les moteurs 1 ainsi que la. Au moyen du commutateur collecteur 39 qui présen- té dix contacts, il peut mettre en circuit et hors circuit cha- que moteur individuel.
Le commutateur 36 aussi bien que le com- mutateur 38 doivent naturellement avoir la fermeture de courant avant que l'ouvrier de service puisse au commencement du travail, actionner efficacement le commutateur 39 et mettre en circuit les différents moteurs 1, la.
Si dans les groupes de rodage, on enlevait les roues dentées coniques 18,18a, ainsi que les arbres 19,19a, la ma- chine fonctionnerait avec une course simple, Les rodoirs aus- si bien que les pièces traitées décrivent alors sur une feuil- le de mesure se trouvant au repos, supposée intercalée entre la périphérie du rodoir et la paroi intérieure de la pièce traitée, les courbes suivant la fig.4. La courbe en traits pleins représente le trajet d'un point du rodoir sur un côté de la feuille de mesure tandis que la courbe en pointillé mon- tre le trajet d'un point correspondant, décalé de 180 , de la paroi intérieure de la pièce traitée, sur l'autre côté de la feuille de mesure.
La feuille de mesure a la forme d'un cylin- dre creux qui, dans ce cas, est supposé découpé et déployé dans un plan, ce qui donne naissance au diagramme présenté temps- trajet. Plus sont grandes les vitesses de rotation, plus les courbes sont déployées et vice-versa. H désigne dans cette courbe la course totale ou l'amplitude, t-maximum est la plus grande durée d'oscillation et t-minimum est la plus petite durée @
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d'oscillation. t-maximum est atteinte lorsque la vitesse angulaire des arbres 14,14a est la plus grande et t-minimum lorsque la vitesse angulaire est descendue à la plus petite valeur. Dans l'unité de temps, quatre oscillations sont exé- cutées suivant la courbe.
Si les disques de cane 24,24a des arbres 14,14a s'éten- daient perpendiculairement aux axes de leurs arbres et étaient plans,le grand mouvement de course de ces arbres serait nul.
Il se produirait seulement encore de petits mouvements de cour- se par les mécanismes à excentrique 20,21, 20a, 21a, tels qu'ils sont représentés à la fig.4a. Pendant l'unité de temps, un point des rodoirs ou des parois intérieures des pièces traitées ef- fectue 36 oscillations complètes. La course h est ioi relati- vement petite en comparaison de la course qui est produite par les disques à cames.
Si alors la machine est actionnée de la manière représentée à la fig.l, il s'ajoute au nombre de tours continûment variable des arbres de travail une course se recouvrant doublement et on obtient les courbes d'oscillation qui sont représentées à la fig. 4b. La grande course qui est provoquée par les disques à cames se superpose à la petite course qui est produite par les mécanismes à excentrique. Dans ce diagramme également, la ligne en traits pleins donne l'allure des oscillations d'un point à la périphérie du rodoir sur la feuille de mesure, et la courbe en pointillé donne la même allure d'oscillation d'un point correspondant, décalé de 180 , de la surface intérieure de la pièce traitée. On n'a représenté ici que deux courbes.
En réalité, il y a un très grand nombre de courbes qui se cou- pent l'une l'autre.
Dans l'exemple de réalisation, pour un même nombre de tours des moteurs de commande, les plus grandes vitesses angu- laires et les plus petites vitesses angulaires des arbres d'ou- til et de rodage ont lieu simultanément. Si toutefois les paires de roues ovales qui sont conjuguées aux arbres de rodage et de Il @
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travail sont décalées l'une par rapport à 7.'eu re, de pré- férence de 90 , les plus grandes vitesses angulaires des ar- bres de rodage coïncident aux plus petites vitesses angulai- res des arbres de travail dans le temps et vice-versa, c'est à dire que les maxima et les minima des temps d'oscillation de points correspondants des rodoirs et des pièces traitées se recouvrent l'un l'autre, il se produit un décalage de phase des courbes considérées.
Par suite de ces mouvements se superposant plusieurs fois, s'effectuant en sens opposés, aussi bien des rodoirs que des pièces traitées, les grains abrasifs se trouvant dans la pâte sont mis en tourbillonnement l'un parmi l'autre dans une très forte mesure et sont mis en rotation et en transla- tion suivant les trajectoires les plus diverses se ooupant que l'on ne peut représenter mathématiquement à cause de l'ir- régularité des grains abrasifs, mais également les particules d'huile de la pâte même exécutent des mouvements de ce genre, de sorte que l'opération de rodage est portée à un maximum extraordinaire.
Il est possible au moyen d'une semblable machine de porter en un temps.le plus court les surfaces de pièces trai- tées au degré le plus élevé de poli ainsi que de produire une grande précision de dimensions qu'il est impossible d'attein- avec dre jusqu'à présent/les autres machines de rodage.
R E V E N D I C A T I 0 N S.
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