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BARNES DRILL CO, résidant à ROCKFORD Winnebago (E.U.A.).
CALIBRE A MONTAGE UNIVERSEL POUR; MACHINES A RECTIFIER LES PAROIS DES
ALESAGES.
La présente invention concerne d'une façon générale un cali- bre de-type cylindrique utilisable notamment sur les machines à rectifier les parois des alésages, pouvant se déplacer pour venir aux fins de cali- brage au contact de l'une des extrémités de l'alésage de la pièce en cours d'usinage pendant chaque mouvement de va-et-vient d'un outil de rectifica- tion, et destiné à pénétrer davantage dans l'alésage lorsque celui-ci a été agrandi au diamètre désiré. Suivant une de ses particularités, l'in- vention se rapporte plus particulièrement aux calibres de machines pour ,rectification intérieure du type dans lequel l'élément tâteur est tubulaire ' et entoure la broche rotative de rectification.
Un des buts de l'invention est de permettre la réalisation d'un élément tâteur ou calibreur du type mentionné ci-avant utilisable sur une machine pour rectification intérieure, présentant une surface de cali- brage de forme sphérique et monté de façon à pouvoir pénétrer dans la piè- ce selon différentes positions angulaires et aussi selon différentes posi- tions transaxiales de l'élément calibreur.
En particulier, la surface de calibrage employée est, suivant l'invention, généralement sphérique et est montée à pivotement universel autour d'un centre espacé axialement de cette surface le long d'une ligie d'approche de cette surface vers la pièce à usiner.
Conformément à l'invention, les surfaces en contact du joint de pivotement sont étudiées de manière à être maintenues selon un frotte- ment suffisant pour conserver la positionne l'organe tâteur après qu'il a été dégagé de la pièce.
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L'invention est matérialisée dans un calibre du type indiqué utilisable sur les machines à rectifier intérieurement les alésages, dé- plaçable pour venir en contact avec l'une des extrémités de l'alésage de la pièce aux fins de calibrage pendant chaque mouvement de va-et-vient de l'outil de rectification et étudié pour pénétrer davantage dans l'alésage lorsque celui-ci a été agrandi au diamètre désiré, et caractérisé en ce qu'une surface de calibrage sphérique est montée à pivotement universel autour d'un centre distant de la surface de calibrage le long d'une ligne d'approche de cette surface de calibrage vers la pièce, la surface de tâ- tage ou calibrage pouvant être déplacée angulairement et transaxialement pour se trouver centrée par rapport à l'alésage.
Les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, montrent un mode de réalisation possible de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe partielle par le plan médian d'un élément de machine de rectification intérieure équipé d'un mécanisme calibreur comportant les caractéristiques nouvelles de l'invention.
La fig. 2 est une vue en coupe semblable par le plan passant par l'axe de la broche et montrant les éléments en position de calibrage.
La fig. 3 est une vue semblable à la fig. 1, montrant le ca- libre complètement entré dans l'alésage et actionnant un signal.
La fig. 4 est une vue partielle de devant en élévation d'une machine de rectification intérieure équipée du calibre conforme à l'inven- tion.
La fig. 5 est une vue en coupe partielle montrant le fonction- nement de l'organe tâteur.
La fig. 6 est une vue semblable à la fig. 2, montrant une va- riante de montage de l'organe tâteur.
La fig. 7 est une vue partielle de devant en élévation corres- pondant à la fige 4, mais montrant le mécanisme calibreur au moment où il pénètre dans l'alésage.
La fig. 8 est une vue en coupe partielle dessinée à plus gran- de échelle d'une variante de réalisation par le plan dans lequel est situé l'axe de la broche et montrant les éléments en position de calibrage.
La fig. 9 est une vue d'extrémité du calibre et de l'organe de réglage.
La fig. 10 est une vue en perspective de l'organe de réglage.
Le dispositif conforme à l'invention est applicable à tous les types de machines à rectifier les parois des alésages, mais pour les besoins de la description, il est représenté sur les dessins incorporé à une rectifieuse du type vertical sur laquelle une pièce à usiner 10 a été fixée sur un support ho rizontal 11 pour placer son alésage 12, de façon qu'il soit rectifié au cours d'une succession de mouvements de va-et-vient exécutés verticalement par un outil de rectification 13.
Ce dernier est porté par l'extrémité inférieure d'une broche tubulaire 14 faisant sail- lie à l'extrémité inférieure d'une tête rigide 15 et tourillonné dans cet- te tête qui est guidée avec précision par des tiges 16 espacées latérale- ment et montées de la manière usuelle sur une colonne 17 se dressant au- dessus du socle de'la machine.
Les machines de ce genre comportent des organes d'entraînement et de commande bien connus des techniciens pour entraîner la tête selon un mouvement de va-et-vient et ouvrir et refermer l'outil de rectification selon un cycle comprenant l'entrée de l'outil refermé dans l'alésage de la pièce, pour provoquer l'écartement (radial) des meulettes sous une cer- taine pression contre la paroi de l'alésage, le mouvement de va-et-vient
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de l'outil à l'intérieur de l'alésage jusqu'à ce que celui-ci ait atteint un diamètre prédéterminé, la contraction de l'outil, puis son retrait hors de l'alésage fini.
L'expansion et la contraction des meulettes 18 de l'ou- til sont généralement effectuées au moyen de cames situées dans le corps
19 de l'outil et actionnées par une tige 20 s'étendant vers le haut à tra- vers la broche, qui est creuse, vers un dispositif d'entraînement 21.
Conformément à l'invention, un organe tâteur 22 de type cy- lindrique entourant l'axe de l'outil est monté d'une manière nouvelle en vue de se déplacer transaxialement et est avancé pour être amené en contact élastique avec une extrémité de la paroi 12 de l'alésage vers la fin d'une course de l'outil et à chaque mouvement de va-et-vient de celui-ci; il est étudié de manière à se centrer automatiquement de lui-même malgré les lé- gers écarts pouvant se produire dans l'alignement du tâteur et de l'alésa- ge. L'organe tâteur est effectivement maintenu centré pendant les mouve- ments de retrait successifs à l'écart de la pièce, afin d'être bien prépa- ré à entrer convenablement dans l'alésage dès que celui-ci aura été recti- fié au diamètre désiré.
A cet effet, l'organe tâteur a la forme d'une bague 22. en- tourant la broche 24 au-dessus de l'outil 13 et présentant une paroi in- térieure 24 ayant un diamètre un peu plus grand que celui de la broche, afin de rester constamment à l'écart du contact de celle-ci en dépit d'un léger gauchissement que celle-ci pourrait présenter et malgré un déplace- ment de la bague pouvant se produire à la suite de son contact avec dif- férents alésages d'une pièce. La surface externe 25 de la bague est usi- née avec précision et constitue un élément sphérique de diamètre précis, de telle sorte que la bague puisse, quelle que soit sa position angulaire, entrer dans l'extrémité de l'alésage 12 sous l'action d'un ressort une fois que l'alésage a été agrandi au diamètre désiré.
Pour permettre le déplacement transaxial de la bague lors- qu'elle s'adapte à l'extrémité de l'alésage, cette bague est, dans l'exem- ple présent, intégralement solidaire de l'extrémité d'un manchon 26 entou- rant librement la broche et monté à son autre extrémité en vue de son pi- votement universel autour d'un centre coïncidant sensiblement avec l'axe de la broche. La partie intermédiaire du manchon 26 est cylindrique et un peu plus petite que la surface sphérique 25. Le joint de pivotement est formé en partie par une partie renforcée 27 à l'extrémité supérieure du manchon.
Cette partie renforcée ou rotule 27 présente une surface ex- térieure sphérique 28 qui s'adapte exactement sur une surface de contact 29 prévue sur une flasque 30 par rapport à laquelle le manchon fait sail- lie pour amener l'organe tâteur au contact de la pièce. Cette flasque 30 est située à l'extrémité d'un tube 31 de diamètre un peu supérieur à ce- lui du manchon 26 et présentant à son autre extrémité une flasque externe 32 fixée à une console 34 par exemple par des vis 33. Cette console peut coulisser le long de guides 35 fixes et parallèles aux guides 16 de la tête et est reliée à la tête 15 (par exemple par des boulons 36) pour se dépla- cer avec celle-ci en vue d'amener l'organe tâteur au contact de la pièce ou, au contraire, de l'en éloigner.
Cette liaison peut être directe (com- me représenté) ou, si on le désire, il peut être réservé un certain jeu ou battement entre la tête et la console.
Une seconde surface interne 37 coopérant avec la surface 29 complétant le joint sphérique est disposée au-dessus de la rotule 27 et, suivant le mode de réalisation que montrent les figs. 1 à 4, est prévue à l'extrémité d'un manchon 38 dont l'extrémité inférieure formant flasque est guidée par la surface cylindrique 39 du tube 31. Afin d'appliquer l'ex- trémité du manchon 38 contre la rotule 27 un ressort 40 enrqulé autour du manchon agit par sa compression entre un épaulement 41 et une butée in- térieure opposée 42 prévue dans le tube 31. près de son extrémité supérieu-
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re. Lorsque l'organe tâteur n'est pas en contact avec la pièce, la surface 37 est appliquée par le ressort contre la rotule 27 et cette dernière est appliquée sur son siège 29.
La.force du ressort est suffisante ppur créer un frottement assez prononcé pour maintenir l'organe tâteur 22 dans sa po- sition angulaire déterminée par son contact précédent avec. la paroi 12 de l'alésage et par son centrage par rapporta celui-ci. un bras 45. présentant une tête ajustable 46 à son extrémité extérieure et destiné à entrer en contact avec le bouton 47 d'un interrup- teur 48 est solidaire du manchon 38 et fait saillie extérieurement par une fente longitudinale de forme oblongue ménagée dans le tube 31.
Les contacts 49 de l'interrupteur 48 disposés dans un bottier 50. sont montés fixes sur un élément 51 faisant partie du dispositif de fixation de la pièce ou du bâti de la machine et placé de telle sorte que le bouton 47 est contacté et enfoncé au moment de l'entrée de l'organe tâteur 22 dans l'alésage après que celui-ci a été agrandi au diamètre désiré.
Lorsque le dispositif de rectification décrit ci-avant est en fonctionnement, l'organe tâteur 22 et son manchon 26 sont placés comme montré par la fig. 4, lorsque la tête de l'outil est rétractée, les deux surfaces sphériques 29 et 37 étant en contact avec la rotule 27 ainsi que le montrent les figs. 1 et 3. Les éléments restent dans cette position réciproque lo rsque l'o rgane tâteur descend avec la tête pour introduire l'outil dans l'alésage 12 en vue de la finition et pour continuer de le déplacer dans l'alésage. Vers la fin de la course de descente (comme le montre la fig. 1) la surface sphérique 25 pénètre partiellement dans l'a- lésage et vient contre l'extrémité de sa paroi 12.
L'organe tâteur est bloqué de façon à ne pouvoir continuer de se déplacer, de sorte que pen- dant le court déplacement que continue à effectuer la tête 15 pour ache- ver sa course de descente, la surface inférieure 29 du joint sphérique s'éloigne de la rotule 27 comme le montre la fig. 2. Si l'alésage de la pièce est hors de l'alignement de l'organe tâteur 22 et de son manchon de support, qu'il soit sur le côté ou qu'il fasse un angle avec lui, le con- tact initial avec la paroi 12 de l'alésage ne peut se produire qu'avec un de ses côtés. Cependant, par suite de la convergence vers le bas de l'extrémité extérieure de l'organe tâteur, celui-ci se déplace latérale- ment sous l'action du ressort jusqu'à ce que la surface 25 vienne s'ap- pliquer entièrement contre la paroi et sur toute sa périphérie.
Ce dé- placement ou cette inclinaison latérale de la bague 23 est rendu possible par l'oscillation du manchon autour du centre de la rotule 27 qui pendant ce mouvement d'oscillation ou de pivotement, reste en contact étroit avec la surface sphérique supérieure 37 Par suite de cette inclinaison du manchon, la bague de l'organe tâteur se centre exactement dans l'alésage et se place de façon à entrer dans celui-ci dès que l'alésage est agran- di au diamètre désiré.
Cette position de centrage de l'organe tâteur à forme sphé- rique est maintenue exactement même si la surface de calibrage 25 est rap- pelée hors de contact avec la pièce peu après le début de la course de retour de la tête 15. Lorsque la tête s'est effacée, la surface sphérique inférieure 29 se déplace avec elle et vient, au bout d'un court déplace- ment de celle-ci, s'appliquer contre la surface sphérique 28 de la rotule 27 en relevant l'organe tâteur maintenu par friction contre la surface 7 dans une position qui assure le contact étroit des surfaces 28 et 29 lors- que celles-ci se rejoignent.
Ainsi, même si l'organe tâteur cesse d'être en contact avec la pièce et d'être guidé par elle, sa position lors de son dernier contact avec la pièce sera maintenue exactement de sorte qu'à la prochaine course de descente de la tête 15 et à toutes celles qui sui- vront, sa surface viendra au contact de la paroi de l'alésage sur toute sa périphérie. Le contact parfait entre les surfaces sphériques 28, 29 et 37 est obtenu, quelle que soit la position angulaire montrée à plus gran- de échelle sur la fig. 5, à laquelle la bague du tâteur est amenée de façon à se placer elle-même initialement dans l'alésage.
Il s'en suit que l'or-
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gane tâteur est toujours placé avec précision pour entrer convenablement dans l'alésage lo rsque celui-ci atteint le diamètre désire et ce sans que l'organe tâteur cesse d'être centré pendant chaque course.de descente de la tête de l'outil. On peut vérifier que ce maintien de la position de l'organe bâteur contribue à faciliter son entrée dans l'alésage dès que celui-ci a atteint le diamètre exact désiré, ce qui permet de rectifier plusieurs alésages successifs exactement au même diamètre.
Etant donné que le diamètre de l'alésage est agrandi par les mouvements successifs de va-et-vient de l'outil, la surface de calibrage 25 de l'organe tâteur entre progressivement de plus en plus profondément comme le montre la fig. 2. A chaque course, l'organe tâteur est arrêté peu après le moment où le bras 46 vient en contact avec la tige 47 de l'interrupteur. Mais lorsque l'alésage atteint le diamètre désiré, cali- bré par la sphère 25, cette dernière continue de pénétrer dans l'alésage sous l'action) du ressort ¯40.(comme le montre la fig. 3 et schématiquement la fig. 5) et vient en contact avec la tige 47 de l'interrupteur (comme le montre aussi la fig. 3) avant la fin de la course de descente de la tête de l'outil.
La fermeture qui en résulte de l'interrupteur 48 est le signal que l'alésage a atteint le diamètre désiré. Ce signal c'est-à-dire la fermeture de l'interrupteur, peut être mis à profit de la manière bien connue des techniciens pour provoquer la contraction de l'outil suivie par sa sortie de l'alésage à la fin de la course ascendante suivante.
La même opération de calibrage est effectuée à l'aide de l'ou- til se présentant suivant la variante de réalisation que montre la fig. 6 d'après laquelle les deux surfaces internes 29 et 37 du joint sphérique sont montées sur un support commun et restent constamment en contact in- tégral avec la rotule 27. A cet effet, les surfaces font partie de bagues 53. et 54 qui s'adaptent exactement dans le manchon 38 décrit ci-avant, la bague supérieure s'appliquant contre un épaulement 55, Un tampon 56 vis- sé dans l'extrémité inférieure du manchon appuie la bague 54 contre la rotule 27 sous la pression nécessaire pour produire le degré de friction désiré dans le joint à rotule. Le tampon, réglé avec soin, est maintenu dans sa position au moyen d'un écrou de blo cage 57.
Comme dans l'exemple précédent, le ressort agit contre l'épaulement du manchon 38, mais son déplacement vers l'extérieur, lorsque l'organe tâteur n'est pas au contact de la pièce, est limité par un épaulement 58 du tube 31.
Grâce à cet agencement, les deux bagues 53. et 54 restent ap- pliquées par friction sur la rotule qui, avec l'organe tâteur qu'elle por- te, est poussée vers l'extérieur jusqu'à la position limite que montre la fig. 6. Une fois que l'organe tâteur est entré en contact avec la piè- ce et est bloqué par elle vers la fin de la course de descente de la tête de l'outil, le tube 31 et l'épaulement 58 qu'il porte continuent de se dé- placer avec la tête et s'éloignent de l'épaulement 41, le ressort 40 étant comprimé davantage et maintenant ainsi l'organe tâteur dans l'alésage.
Comme dans l'exemple précédent, l'organe tâteur, après avoir été posé et centré par son contact initial avec la paroi de l'alésage, reste dans cet- te position lorsqu'il s'écarte de la pièce grâce à la friction par laquel- le le joint à rotule est maintenu sous l'action du ressort.
Suivant une variante possible, l'élément calibreur 22 est étu- dié de telle sorte que son diamètre soit réglable et qu'il puisse ainsi être utilisé lors de la rectification d'alisages de diamètres différents.
Ce montage (que montrent les figs. 8 à 10) est réalisé sans augmenter sen- siblement l'espace nécessaire à l'élément calibreur et sans gêner ni l'ac- tion normale de rectification de l'outil 13 ni le déplacement transaxial du calibre. A cet effet, l'élément calibreur est expansible radialement et son diamètre se règle par la simple manipulation d'un organe de régla- ge 60 d'un type nouveau de préférence accessible de l'extérieur de la rec- tifieuse, de sorte que le réglage peut être effectué sans qu'il soit né-
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cessaire de rien démontér. Bien que l'élément calibreur soit expansible, il est rigidement maintenu au .diamètre auquel il est réglé par l'o rgane de réglage 60, de sorte que le calibre indique exactement l'instant où l'alésage 12 a atteint le diamètre désiré.
Afin de rendre l'élément calibreur 22 expansible, l'extrémi- té inférieure ou de calibrage du manchon 26 est divisée en plusieurs élé- ments 61 espacés angulairement qui sont déplacés radialement par l'organe de réglage 60 afin de changer le diamètre de la surface de calibrage 25.
Ces éléments 61 sont réunis intégralement pour conserver le caractère uni- taire de l'élément calibreur et ils sont élastiques afin que le changement de diamètre du calibre soit produit par leur flexion. Cette flexion est obtenue par le fait que l'organe de réglage 60 est en forme de coin creux et entoure la broche 14 en venant en contact avec les éléments 61 du cali- bre qui se déplacent ainsi radialement lorsque le coin est déplacé axiale- ment. Le coin 60 agit, de préférence, contre la partie interne des élé- ments flexibles 61 et leur sert de support rigide afin d'éviter que le ca- libre ne s'affaisse lorsqu'il pénètre dans l'alésage 12.
Le déplacement axial du coin 60 faisant s'écarter les éléments 61 est obtenu au moyen d'un organe d'accouplement 62 qui réunit le coin et les éléments 61. Cet organe d'accouplement provoque le déplacement du coin avec précision le long de l'axe de l'organe calibreur 22 et assure ainsi un déplacement radial égal de tous les éléments 61;
afin que le chan- gement de diamètre des surfaces de calibrage 25 s'effectue de façon unifor- me, Dans ce cas, l'organe d'accouplement 62 est un raccord fileté réunis- sant le coin et le manchon 26, de sorte que le coin se déplace axialement lorsque ces deux organes tournent en sens contraires.,
Suivant ce mode de réalisation, on met à profit le fait que le manchon 26 n'est supporté qu'à son extrémité supérieure pour former les éléments 61 mobiles radialement en fendant le manchon longitudinale- ment depuis son extrémité inférieure jusqu'à un point situé à une certai- ne distance au-dessus de la surface de calibrage 25. les fentes 63.
se ter- minant par de petits trous 64 Les parties du manchon séparant les fentes sont en effet constituées par des doigts élastiques faisant saillie axia- lement qui peuvent s'écarter vers l'extérieur pour agrandir le diamètre de la surface de calibrage sans changer le contour effectif du calibre et qui constituent ainsi les éléments 61 mobiles radialement. A l'extrémité inférieure du manchon 26, les faces internes 65 des doigts 61 vont en s'amincissant extérieurement et le coin 60 s'engage sur ces surfaces coni- ques pour écarter les doigts lorsque le coin est déplacé vers le haut le long de la broche 14.
Le coin 60 est constitué, de préférence, par une bague pré- sentant une surface extérieure conique 66 correspondant aux faces internes coniques 65 des doigts 61. L'organe d'accouplement fileté 62 situé entre la bague 60 et le manchon 26 peut être étudié (comme le montrent les figs.
1 à 4) de manière à occuper le même espace axial que le coin en taillant des filetages directement sur le coin et les faces 65 et 66des doigts. A son extrémité inférieure, la bague formant coin fait saillie au-dessous du manchon du calibre et présente une flasque 67 dans laquelle sont tail- lées des fentes 68 pour recevoir une clef permettant de faire tourner la bague pour la déplacer axialement. L'extrémité de la bague étant exposée de cette manière, le réglage de la bague, par conséquent du diamëtre de la surface de calibrage, est facilement effectué de l'extérieur de la rec- tifieuse.
En faisant tourner la bague 60 formant coin pour la faire monter le long du manchon 26, on écarte les doigts 61, de sorte que le diamètre de la surface de calibrage 25 augmente rapidement. Si l'on fait tourner la bague dans l'autre sens, le coin descend sur le manchon et per- met aux doigts de se resserrer, ce qui réduit le diamètre de la surface
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de calibrage. Le diamètre convenable de la surface 25 peut être détermi- né facilement au moyen d'un micromètre ou d'un maître-calibre convenable.
On remarquera que l'invention permet de régler rapidement le diamètre de la surface de calibrage et qu'on peut ainsi n'utiliser qu'un seul calibre pour des alésages de diamètres différents. Le réglage s'ef- fectue par simple rotation du coin 60 pour le visser ou le dévisser dans la bague 22 du calibre. Ce réglage peut être facilement effectué de l'ex- térieur de la rectifieuse sans démonter aucun élément. Le coin étant dis- posé de façon à agrandir la surface de calibrage en agissant sur l'intérieur du manchon du calibre, celui-ci est rigide et ne peut s'affaisser lorsqu'il pénètre dans l'alésage de la pièce.
Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'é- carter de l'invention, dans le domaine des équivalences mécaniques.
REVENDICATIONS.
1. Calibre utilisable notamment sur les machines à rectifier les alésages, déplaçable pour venir en contact avec une des extrémités de l'alésage de la pièce à usiner pour le calibrer pendant chaque mouve- ment de va-et-vient d'un outil de rectification et destiné à pénétrer da- vantage dans l'alésage lorsque celui-ci a été agrandi à un diamètre dési- ré, caractérisé en ce qu'une surface sphérique de calibrage est montée pour effectuer un mouvement universel en pivotant autour d'un centre es- pacé de la surface de calibrage le long d'une ligne d'approche de la sur- face de calibrage vers la pièce, cette surface de calibrage pouvant se dé- placer angulairement ou transaxialement pour se placer centralement par rapport à l'alésage.