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: DISPOSITIF D'USINAGE DE PROFILS :NON CIRCULAIRES.
L'invention concerne un dispositif ou machine-outil susceptible d'usiner avec précision des pièces à profil cy- clique intérieur et extérieur non circulaire. On entend ici par pièces a profil cyclique non circulaire, en particulier des excentriques, des pièces à profil elliptique à deux som- mets, ainsi qu'à profil triangulaire, quadrangulaire, etc...
Ces pièces ont principalement pour but d'accoupler les ar- bres avec des moyeux. L'invention a pour objet la solution du problème du dégrossissage de ces pièces au tour ou à la
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fraise, ainsi que leur finition par rectification intérieure ou extérieure sur la même machine.
Il existe des dispositifs connus qui permettent de rectifier en dehors et en dedans des pièces non circulaires sous foime de profils cycliques triangulaires au moyen de transmissions cinématiques. Mais ces dispositifs ont une par- ticularité qui consiste dans l'obligation de faire varier périodiquement la vitesse angulaire de la pièce au cours de l'usinage du profil. Les accélérations positives et négati- ves de la pièce en mouvement de rotation qui en résultent donnent lieu à des déformations du profil. La vitesse de rota tion de régime de la pièce est ainsi limitée par la condition de maintenir la déformation du profil entre des limites accep tables, ce qui est un inconvénient notable du dispositif connu.
Un autre inconvénient des dispositifs déjà connus en ce que pour obtenir un profil non circulaire l'ensemble du chariot porte-meule participe au mouvement oscillant néces saire de l'outil par rapport à la pièce, en faisant ainsi non seulement naître des forces d'inertie nuisibles à la précisi du profil, mais encore en abaissant la qualité de la surface qu'on peut obtenir du fa.it des secousses qui résultent de l'équilibrage incomplet du moteur de commande qui oscille avec le chariot porte-meule.
De plus les dispositifs connus ne permettent pas d'effectuer le travail de dégrossissage qui doit être exécuté sur d'autres dispositifs et par d'autres procédés. Il en ré- sulte un travail de rectification considérable et surtout irrégulier aux dépens de l'économie de l'opération, qui en outre a pour conséquence de faire éventuellement acquérir au moment de la trempe superficielle qui s'effectue entre les opérations de dégrossissage et de finissage, une dureté su-
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perficielle irrégulière à la surface de la pièce finie.
Le mouvement oscillant des dispositifs connus est commandé par des arbres dits a excentriques, qui déterminent la différence entre la circonférence intérieure et extérieure du profil non circulaire obtenu. Pour obtenir pour chaque dia- mètre la forme de profil la plus avantageuse, l'excentricité doit varier proportionnellement au diamètre nominal. Mais on ne dispose pour les machines connues que d'un nombre réduit de dispositifs excentriques qui en raison de leur forme com- pliquée sont très coûteux. La même excentricité doit donc servir à usiner des diamètres compris entre des limites éten- dues. Il en résulte qu'entre 'ces limites les profils de petit diamètre sont trop pointus et ceux de grand diamètre trop arrondis.
Pour passer d'une excentricité à une autre, il est nécessaire d'échanger l'ensemble de l'arbre a excentrique, opération qui donne lieu à un travail de démontage considé- rable.
Les inconvénients précités limitent très notable- ment l'emploi dans la pratique des dispositifs déjà connus.
Le dispositif suivant l'invention permet non seule- ment de remédier à ces inconvénients, mais encore de fabri- quer des pièces de profil non circulaire polygonal d'un nom- bre de sommets quelconque. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :
1) Suivant l'invention, le mouvement d'oscillation n'est pas imprimé a l'ensemble du bâti porte-outil, mais seu- lement à l'outil avec sa, portée. De plus le profil non circu- laire cyclique reçoit d'une manière connue une forme qui per- met de l'usiner en faisant tourner l'outil d'un mouvement continu.
En diminuant les masses oscillantes d'une part et en faisant tourner l'outil d'un mouvement angulaire continu
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d'autre part, il est possible d'augmenter la vitesse de l'opé- ration d'usinage jusqu'à un multiple de celle des dispositifs connus, sans qu'il en résulte de déformation du profil.
Etant donné que suivant l'invention le bâti porte- outil ne participe pas au mouvement oscillant de l'outil, son moteur de commande est également en position fixe et par sui- te un léger déséquilibre de ce moteur n'exerce aucune influ- ence sur la qualité de la surface à rectifier.
2) Les mouvements de commande de l'outil sont obte- nus suivant l'invention en dérivant ses mouvements d'oscilla- tion dans la direction de l'avance, ainsi que dans la direc- tion perpendiculaire, d'un excentrique unique, qui est cons- truit de façon à rendre son réglage continu ; il en résulte qu'on dispose de toutes les excentricités à partir de la va- leur nulle (profil circulaire) jusqu'a la valeur maximum et que par suite, on peut régler la machine pour tous les diamè- tres entre ses limites de fonctionnement pour la forme la plus avantageuse correspondant au degré d'excentricité ; deplus, aucun démontage, long à exécuter, n'est nécessaire pour modifier l'excentricité et il suffit au contraire de faire tourner un volant à main.
3) Le mécanisme imprimant son mouvement a la meule oscillante est construit suivant l'invention de façon qu'il soit possible, en faisant simplement varier le rapport de bras de levier, de faire varier le nombre des angles du pro- fil non circulaire à engendrer.
4) La forme de construction simple de la commande de l'outil permet également de commander sans difficulté le mouvement oscillant des outils de dégrossissage du ou des profils de la même manière que celui des meules et par suite de réaliser avec certitude l'uniformité du travail de recti- fication supplémentaire. Ces outils sont disposés par exemple
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de façon qu'on puisse les amener en position de fonctionne- ment en faisant basculer le chariot porte-outil. On peut ainsi exécuter sur la même machine le travail de dégrossissage par tournage ou fraisage, ainsi que le travail de finissage, par rectification a la meule à l'extérieur ou à l'intérieur sans aucun démontage.
Sur le dessin ci-joint, qui représente un exemple de réalisation de l'invention : les figs. 1 à 3 représentent diverses positions de la pièce par rapport à l'outil ; la fig. 4 représente sous forme schématique une transmission de commande d'une meule de rectification d'une surface intérieure et d'une meule de rectification d'une sur- face extérieure; la, fig. 5 représente le dispositif de réglage conti- nu de l'excentrique de commande; les figs. 6 et 7 représentent, en coupe longitudi- nale et en coupe transversale, la commande d'un dispositif de fraisage; la fig. 8 est une élévation de face de l'ensemble de la machine-outil;
la fig. 9 est une élévation latérale, et la fig. 10 est une vue en plan de la machine, l'arbre de la meule inté- rieure étant en position de fonctionnement; les figs. 11 et 12 représentent respectivement une vue en plan et une élévation latérale de la machine exécutant un fraisage.
La pièce représentée sur les figs. 1 à 3 est par exemple une pièce non circulaire à deux angles dans diverses positions de rectification du profil extérieur. Le mouvement de l'outil est réglé de façon a le faire toujours travailler dans la direction de la. normale a la courbe de la pièce et
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par suite la forme du profil ainsi obtenu est indépendante du diamètre de l'outil. Pendant que la pièce 1 fait un tour, il est nécessaire, d'après la loi géométrique, que lorsque la pièce comporte n sommets, l'outil 2 passe n fois sur la cour- be 3 à engendrer. Le principe cinématique de ce mouvement est connu. Sur la fig. 2, la normale n à la courbe est décalée vers le haut de la grandeur du grand axe de la courbe généra- trice 3.
Sur la fige 1, l'axe de la meule se trouve au sommet du côté gauche et sur la fig. 3 au sommet du côté droit de la courbe génératrice. La. forme de la courbe génératrice peut être déterminée mathématiquement d'après celle du profil non circulaire qu'on désire obtenir. Si on choisit cette forme de façon à obtenir dans chaque position dans le cas de pro- fils à sommets en nombre impair la même largeur de mesure, c'est-à-dire une même épaisseur, ce qui présente de grands avantages en permettant de faire usage des calibres ordinai- res pour les profils extérieurs, on obtient mathématiquement comme courbe génératrice une ellipse, dont le rapport entre les axes correspond au nombre de sommets. Cette relation per- met d'obtenir la forme de construction de la transmission de commande de la fig. 4.
Sur cette figure, 4 désigne l'excentrique de com- mande, d'où dérive le mouvement de commande. La position de cet excentrique peut être réglée d'une manière continue, dé- crite plus loin, entre celle qui correspond à une excentrici- té nulle (pièce de forme circulaire) et celle qui correspond à l'excentricité maximum. Les outils de l'exemple de réalisa- tion représenté sont, à gauche, une meule extérieure 5, ser- vant à usiner un profil extérieur 6, et, à droite, une meule intérieure 7 servant à usiner un profil intérieur 8.
Les mou- vements des outils nécessaires à l'obtention de la forme du profil se décomposent en deux composantes, dont l'une est di-
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rigée dans le sens d'application de l'outil, c'est-à-dire dans le sens horizontal sur la fig. 4 et l'autre est perpen- diculaire à cette direction, c'est-à-dire dans le sens ver- tical sur la fig. 4. La composante dans la direction d'appli- cation de l'outil est transmise par l'excentrique de commande par l'intermédiaire de couiisseaux, respectivement 9 et 9a, directement au coussinet de portée de l'outil et celle qui est dirigée dans le sens perpendiculaire est transmise indi- rectement par l'intermédiaire des coulisseaux 10 et 10a qui, sur la figure, se trouvent l'un derrière l'autre, des leviers a deux bras 11 et 11a. et des coulisseaux 12 et 12a.
Tous les coulisseaux pénètrent dans le bâti porte-outil. Le rapport de multiplication des leviers respectifs 11 et 11a peut être ré- glé en fonction du nombre de sommets du profil a engendrer, par exemple au moyen d'axes 13 et 13a qui peuvent être intro- duits entre les leviers respectifs 11 et 11a et les supports respectifs 14 et 14a des leviers. Ce rapport est égal à 1 : n, n étant le nombre d'angles du profil à engendrer.
Les portées des meules sont suspendues par des le- viers oscillants, respectivement 15 et 15a, montés dans le bâti porte-outil et par des pattes respectivement 16 et 16a, montées a rotation sur ces leviers. On obtient par cette sus- pension un guidage à axes parallèles, mais mobiles librement dans la direction perpendiculaire aux axes des meules. Des ressorts de traction 17 et 17 réalisent un accouplement néga tif de la portée des outils avec l'excentrique de commande 4.
Les meules 5 et 7 de l'exemple de réalisation sont commandées par un moteur 18, fixé dans le bâti porte-outil, c'est-à-dire n'oscillant pas avec les meules, par l'intermé- diaire de deux commandes respectives à courroie trapézoïdale 19, 19a et 20, 20a. La portée intermédiaire des poulies des courroies est disposée de façon à ne pas faire varier la
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longueur des courroies par les mouvements de commande de l' outil .
La fig. 5 représente l'excentrique de commande ré- lable (4 de la fig. 4). Un excentrique 21, d'excentricité e comporte un second excentrique 22, de même excentricité, monté sur lui a rotation. En faisant tourner les deux excen- triques l'un par rapport à l'autre, on peut faire varier d'une manière continue l'amplitude de l'excentricité effica- ce de zéro à 20. Ce résultat est obtenu en manoeuvrant un volant a main 23 par l'intermédiaire de roues dentées 24,25, 26, et d'une denture intérieure 27. Une fois réglée l'excen- tricité qu'on désire obtenir, on fixe les deux excentriques l'un par rapport à l'autre au moyen d'une douille de serrage 28 et d'une vis de serrage 29.
Le mouvement des excentriques est transmis aux coulisseaux 9,9a, 10,10a, fig. 4, par l'in- termédiaire de roulements à billes 30,30a, 31 et 31a, dispo- sés sur l'excentrique 22. L'arbre d'excentrique monté dans le bâti porte-outil est commandé par un moteur de commande 32 par l'intermédiaire de roues dentées 33. En faisant va- rier le rapport de démultiplication entre le moteur 32 et la roue 33, on fait correspondre le nombre de tours de l'arbre à excentrique au nombre de sommets du profil à rectifier.
Les figs. 6 et 7 représentent le dispositif de por- tée et de commande d'un dispositif de fraisage, destiné de préférence a dégrossir les profils extérieurs et qui, dans l'exemple considéré, est disposé devant le dispositif de rec- tification intérieur. Etant donné que l'usinage de la pièce 1 s'effectue par la surface de bout plane de la fraise 42, et que par suite le diamètre efficace de l'outil est infini- ment grand dans le cas considéré, le mouvement de commande perpendiculaire à la direction d'application est inutile, ce qui a une grande importance au point de vue de la précision
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du guidage de l'outil, étant donnée la pression de coupe relativement considérable qui s'exerce au cours du fraisage.
L'outil n'exécute donc qu'un mouvement d'oscillation dans la direction d'application qu'il reçoit directement du coulis- seau 9, fig. 4, ou, comme dans l'exemple de réalisation re- présenté, d'une douille 34 montée a rotation sur le coussinet de portée de l'arbre 7 de la meule intérieure. Un arbre creux 36, monté a rotation dans un boîtier auxilia.ire, solidaire du bâti porte-outil, est commandé par le moteur 18, fig. 4, par l'intermédiaire d'une commande à courroie non représentée et d'une vis hélicoïdale 37 avec un pignon hélicoïdal 38.
L'arbre 39 de la fraise est mobile, dans le sens longitudi- nal, dans l'arbre creux précité, mais est accouplé de façon à pouvoir tourner. L'arbre 39 de la fraise comporte d'un côté un trou conique de logement de la tige de la fraise 42 et de l'autre côté la portée d'un champignon rotatif 40, qui s'applique contre la douille 34 du dispositif de support de la meule intérieure 7 ou directement contre le coulisseau 9a, fig. 4. Un ressort 41 réalise un accouplement négatif perma- nent entre la fra.ise 42 et l'élément d'où dérive le mouvement d'oscillation.
Le dispositif de fraisage peut être remplacé ou complété par un dispositif de tournage, non représenté dans l'exemple de réalisation choisi, et servant a tourner les profils extérieurs et intérieurs.
Les figs. 8 et 9 représentent en élévation de face et latérale l'ensemble de la machine-outil. Le bâti 43 de la machine comporte un chariot 44, mobile dans le sens longitu- dinal, avec poupée fixe 45 et poupée mobile 46. Le bâti porte outil 47 qui se trouve derrière est mobile dans le sens lon- gitudinal dans la direction d'application des outils et peut tourner autour d'un axe vertical 48, de sorte que les divers
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outils parmi lesquels la meule extérieure 5 est visible sur la fig. 8 et la meule extérieure 5 et la fraise 42 sont visi- bles sur la fig. 9, peuvent être amenés en position de fonc- tionnement.
La fig. 10 est une vue en plan de l'ensemble de la machine-outil, le bâti porte-outil 47 ayant tourné de 1800 par rapport aux figs. 8 et 9 et la meule intérieure 7 étant en position de fonctionnement. Les figs. 11 et 12 représen- tent également en plan et en élévation latérale l'ensemble de la machine, mais sur ces figures, la tête de fraisage 42 est en position de fonctionnement. De même que sur les figs.
8 et 9, le bâti de la machine est désigné par 43, le chariot par 44, les poupées fixe et mobile par 45 et 46 et le bâti ou chariot porte-outil par 47. Sur ces trois figures, la meule extérieure 5 se trouve du côté opposé du bâti porte- outil par rapport à la, pièce.
Il ressort des vues d'ensemble des figs. 8 a 12 qu'étant donné la forme de construction suivant l'invention du dispositif, il est possible de disposer sur le même bâti porte-outil les outils qui servent au travail de dégrossissa- ge (fraisage ou tournage) et au travail de rectification in- térieure et extérieure et d'amener à volonté ces outils en position de fonctionnement par un mouvement de rotation et un mouvement de translation longitudinal.
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