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- MACHINE POUR LAMINER DES DISQUES -
Ia présente invention se rapporte à une machine pour laminer des disques et autres éléments similaires et, en particulier, à une machine pour fabriquer des roues minces pour les turbo-machines.
Pour obtenir plus de poussée par kilog de l'engin, les construc- teurs cherchent constamment des méthodes de réduction du poids. En réduisant le poids de différentes parties de l'engin, le critère poids/puissance est amélioré.
Il devient par conséquent très désirable de construire et de fabriquer des roues de turbo-machines en une substance mince, afin de réduire le poids. Jusqu'à present, les roues étaient usinées facilement car les tensions étaient relative- mont faibles et l'épaisseur de la roue était relativement élevée. Cependant, on a trouvé que des roues minces et légères ne pouvaient pas être réalisées écono. miquement par l'usinage ordinaire. Les avantages qui résultent ,pour l'engin,
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de l'utilisation de telles roues sont plus considérables si l'épaisseur de ce:3 dernière est dans les environs de 0,15 cm à 0,08 cm. Il est presque impossible d'usiner une roue de cette épaisseur, tout en maintenant cette roue plane.
Un objet de la presente invention est, en. conséquence, de présenter une machine qui est capable d'usiner des disques de roues d'épaisseurs relativement faibles.
On a trouvé que les machines-outils à découper, telles qu'un tour- ou autres machines similaires, usinent une galette en cisaillant la matière. En fait, l'outil qui est utilisé, ntest pas réellement un outil coupant mais plutôt un outil de cisaillement, puisqu'il enlève la matière par cisaillement plutôt que par découpage. Dans le procédé de cisaillement, une quantité de force considéra- ble est développée sous la forme de tensions résiduelles à l'intérieur de la ga- lette elle-même, et elles tendent à plisser ou gauchir la pièce travaillée lors- que cette dernière devient plus mince. Le gauchissement résulte des tensions dans une direction radiale tendant à devenir inférieures aux tensions transversa- les de la roue, lorsque cette dernière devient plus mince.
Les tensions transver- sales devenant supérieures, la roue s'allonge et le contrôle des tensions est per- du. En conséquence, la roue voile et devient gauchie ou en forme d'assiette.
On se rend compte facilement que la fabrication d'une roue mince d'un assez grand diamètre est pratiquement impossible par un procédé d'usinage. Dans une roue plus épaisse, les plus grandes sections sont capables de résister aux tensions résiduelles et restent relativement planes,- ce qui n'est pas le cas pour les roues plus minces. Un autre objet de la présente invention est, en conséquence, de pré- senter une méthode pour fabriquer des roues plus minces autrement que par ltusi- nage.
On connaît la fabrication de feuilles métalliques planes très minces par laminage d'une bande de métal. Par ,cette méthode, la matière est placée sous compression entre des rouleaux ,au lieu d'être travaillée sous tension, Des réductions très élevées dans l'extension de la matière peuvent 'être réalisées par ce travail sous compression plutôt que sous tension. Cette méthode de lami- nage est très désirable du fait que la matière est placée sous compression et tra- vaillée sous pression, de telle sortqe qu'une action d'extrudage et une action d'étirage se superposent sur la matière, ce qui évite la rupture de cette derniè- re.
ON autre objet de la presente invention est, en conséquence, d'adapter le principe de laminage des feuilles planes de matière au laminage d'unà roue,
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Un autre objet de l'invention est de présenter une machine qui est capable de laminer une roue mince,en prévoyant plusieurs rouleaux aux faces opposées d'une galette de roue, adaptées pour être déplacées dans une direction horizontale ainsi que dans une direction verticale.
Un autre objet général de l'invention est de prévoir plusieurs paires de rouleaux suivant une disposition particulière telle que, lorsqu'une galette de matière tourne entre chaque paire de rouleaux, une roue est laminée et extrudée, et ces rouleaux sont coniques de telle sorte qu'au point de contact; les vitesses des rouleaux et de la matière travaillée sont sensiblement les mê- mes.
L'invention sera d'ailleurs mieux comprise en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés à titre d'exemple) non limitatifs et dans lesquels - la figure 1 est une vue partiellement en coupe d'une partie du mécanisme intérieur de la machine.
- la figure 2 est une vue en plan, partiellement en coupe, à différents niveaux de la figure 1, représentant trois groupes de rouleaux dans différentes positions.
- la figure 3 est une série de vues représentant les opérations progressives des rouleaux sur la substance.
- la figure 4 est une modification du mécanisme de déplacement vertical pour les rouleaux.
Pour réaliser les objets mentionnés précédemment, une machine de laminage de disques est prévue, qui est capable d'extruder une roue profilée.
Cette machine comprend des moyens pour emboutir une galette de roue. Une autre partie de la machine comprend plusieurs paires de rouleaux placées dans diffé- rentes positions critiques sur la galette de roue, ce qui sera expliqué plus en détails dans la suite. Les rouleaux sont prévus avec des moyens pour déplacer chaque paire dans une direction radiale par rapport à la galette de roue, et des moyens pour déplacer les rouleaux de chaque paire dans une direction verticale soit l'un vers l'autre, soit en les éloignant l'un de l'autre, comme désiré.
En se référant aux figures et, en particulier, aux figures 1 & 2 qui représentent le mécanisme pour maintenir et emboutir la pièce à réaliser,
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on voit que 3 désigne une galetbe de roue montée dans un mandrin ou autre élément similaire 5 pour emboutir la galette. Le mandrin peut tourné- et être. entraîne par un moteur 7 qui lui est connecté par un mécanisme d'entraînement convenable. Pour rgaliser les opérations nécessaires sur la galette de roue, un mécanisme de façonnage du type à rouleaux est prévu, désigné dans son ensem- ble par 10 ayant un élément de support 12 . Plusieurs assistes 14 sont montées sur l'élément 12 de support.
La plaque de fond 13 des assises 14 sont supportées sur le support 12 par plusieurs boulons 15 ou éléments simi- laires. Les assises 14 supportent le mécanisme de façonnage. Trois des as- sises sont représentées comme faisant entre elles des angles de 120 , Cependant- on notera qu'un nombre plus ou moins grand d'assises peut être utilisé, suivant le nombre de rouleaux désiré pour réaliser la forme finale. L'assise 14 est en forme de "U",avec un épaulement 16 à ses extrémités. Une console de sup- port 18 glisse sur l'épaulement 16 et porte un logement 19 et la structure 20 en "C" . Le logement 19 glisse donc sur l'épeulement 16, comme représenté en 22 ,puisqu'il est fixé à la console 18 de support.
Les consoles 24 sont fixées à la surface du logement 19 par soudure 'ou procédé similaire. Une tige 26 de piston ;est fixée à chacune des consoles 24 à une extrémité, et à un cy- lindre de puissance 28 à leur autre extrémité. Le cylindre de puissance 28 . est monté à l'extrémité de la console 14, comme'.représenté en 30 Ce mécanis- me sert à donner le mouvement radialau mécanisme de façonnage du type à rou- leaux.
De manière à déplacer les rouleaux du mécanisme de façonnage du type à rouleaux dans une direction verticale, c'est-à-dire de manière à déplacer les rouleaux de chaque paire ltun vers l'autre, ou à les éloigner l'un de l'autre un mécanisme de calage est prévu dans lequel un piston de puissance 32 lui est connecté et est monté sur le logement 19. Ce dernier porte la structure 20 en "C". Une tige de piston 34 est connectée à une 'fourchette 36 ayant un guide 35 d'un côté et une crémaillère 37 de l'autre. Le guide et la crémaillère glis- sent dans un élément 38 de guidage. La fourchette 36 engage un pignon 40 qui est fixé à un arbre 42. Des pignons 44 sont fixés à ce dernier de manière à tourner avec lui. Les pignons 44 entraînent une cremaillère 46 .
Cette der- r @@Re est connectre aukcales extérieures 48 qui glissent dans les guides 50 .
Le@ cales exter@eures 48 possèdent une surface angulaire 52 . Les cales in-
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-térieures 54 sont munies de surfaces coopérantes angulaires 56 . Elles glissent dans la structure 20 en "C". Les cales extérieure et intérieure sont maintenues contiguës en prévoyant une disposition en queue d'aronde ou autres @ dispositions similaires, aux surfaces 52 & 56 . Les cales intérieures 54 sont munies de paliers 58 pour supporter les rouleaux 60 ., Ces derniers sont fixés aux tiges tournantes 62 . Ces dernières sont, à leur tour, munies des joints flexibles 64 . Les tiges 62 sont connectées à un carter 66 lequel est, à son tour, relié à un moteur 68 .
On voit que le cylindre de puissance 28 dépalce le logement 19 et par conséquent les rouleaux 60 dans une direction radiale par rapport à la galette de roue, et le cylindre 32 déplace les rouleaux 60 dans une direction verticale. En déplaçant le cylindre 28, le logement 19 glissant sur l'assise 14 en forme de "U" est déplacé dans une direction radiale ou horizontale, comme re- présenté aux figures 1 et 2. Pour déplacer les rouleaux dans une donation ver- ticale, le cylindre 32 est alimenté de manière à déplacer les pignons 40 & 44 et les crémaillères 36 & 46.
Comme les cales 48 sont connectées aux crémail- lères 46, tout mouvement de ces dernières va déplacer les cales 48. La cale 52 ne peut se mouvoir dans une direction radiale car elle glisse dans la structure
20 en "C". Par conséquent, le mouvement des cales 48 va déplaeer les cales 52 dans une direction verticale, d'où il résulte le déplacement des rouleaux dans une direction verticale, les rouleaux de chaque paire étant déplacés l'un vers l'autre ou s'éloignant l'un de l'autre.
Une autre disposition pour effectuer le mouvement vertical des rouleaux est representée à la figure 4 . Le piston de puissance 32 est connecté à une liaison articulée 80 et un vilebrequin 82 également montés dans le logement 19. Le vilebrequin 82 est monté dans un manchon excentrique 84.
Ce manchon est monté et tourne dans une liaison 85 pivotant dans un élément glissant 86 . Ces derniers possèdent une paire de guides 88 adaptés pour glisser dans des gorges 90 ,ou éléments similaires, pratiqués dans la structure en "C", Une paire de rouleaux opposés 60 sont montés et tournent dans les élements glissants 86 et la structure 20 en "C". La partie de l'élément glis- sant 42 maintenant les rouleaux, peut être réalisée en laiton ou en bronze, de manière à pouvoir agir comme support hydraulique des rouleaux. Ce support peut être lubrifié par un système hydraulique à haute pression (non représenté) .
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Les rouleaux 60 cnt une forme cônique de telle sorte qutà chaque point. de contact avec la galette de roue, les vitesses sont sensiblement les mêmes afin de diminuer le glissement et l'éraflage. Les rouleaux 60 sont fixés aux tiges touranntes 62 par des accouplements flexibles 64. Les tiges 62 sont connectées à un ca@ter 66 entraîné par un moteur 68 (figure 1). Par conséquent, le mouvement de la tige 34 de piston déplace la liaison articulée 80 afin de faire tourner le vilebrequin 82. Comme le manchon SI. est un excentrique, les rouleaux 60 sont déplacés soit l'un vers l'autre, soit en s'éloignant l'un de l'autre. Ce mouvement a lieu. dans une direction verticale puisque les éléments 86 ne peuvent se déplacer dans une autre direction.
On se réfèrera maintenant à la figure 3 dans laquelle la galette de matière 3 est représentée.à différents stades de sa fabrication. Chacun des rouleaux fonctionne suivant un plan prédéterminé par rapport à l'autre. On notera aussi que les rouleaux s'imbriquent durant leur déplacement, de manière à travailler' toutes les surfaces de la roue sous. compression, à tout @oment.
Les rouleaux 60 & 61 sont placés en général de manière à couvrir la même surface de la roue, au début. Lorsque la roue 'est réduite, les rouleaux 61 suivent la matière vers le diamètre plus grand, tandis que.les rouleaux 60 restent sensible- ment stationnaires. Les rouleaux 63 qui sont placés sur la jante, suivent cette dernière vers l'extérieur lorsque son diamètre augmente. On notera qu'une paire de rouleaux peut être utilisée en les déplaçant radialement et en leur subs- tituant fréquemment différentes tailles. Cependant, pour réaliser une fabrica- tion efficiente et pour diminuer le temps nécessaire à la fabrication d'une roue profilée, il est desirable d'utiliser plus d'une paire de rouleaux.
La machine de laminage pour disques comprend donc un arbre central entraîné par un moteur et trois unités compressives à rouleaux, également espacées autour du centre de la machine. Pour fabriquer une roue sur cette machine, une galette 3 est placée sur le mandrin central et fixé en place. Les rouleaux 60, 61 & 63 sont alors disposés suivant un plan prédéterminé à différents points @ la ro@e. A chaque révolution de la roue, cette dernière est comprimée ou
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Cet appareil permet de façonner des roues très minces, ce qui
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était impossible jusqu'à présent par un procédé d'usinage. Ce procède n'éco- nomise pas seulement de la matière par rapport aux pertes de matière nécessaires dans ldusinage, mais il réalise aussi des écônomies de poids considérables de l'engin. Des roues utilisées dans d'autres buts, pour des automobiles par exein- ple, peuvent être aussi réalisées suivant la méthode de l'invention, car leur prix de fabrication est grandement réduit.