Comparateur pour la vérification de surfaces coniques.
L'invention a pour objet un comparateur pour la vérification de surfaces coniques, qui permet un contrôle rapide de pièces fabriquées en série.
On connaît déjà un procédé pour mesurer la conicité d'une surface conique intérieure d'une pièce annulaire.
Dans ce procédé, la pièce est posée sur une surface plane, et une bille de diamètre connu est placée dans l'ouverture conique de la pièce.
Une plaque est supportée au-dessus de la surface plane par deux piles de calibres pour former un pont au-dessus de la pièce annulaire et, de la bille, et cette plaque est utilisée comme support pour un micromètre, dont on fait descendre la touche mobile verticalement jusqu'au contact avec le sommet de la bille.
On répète la mesure avec une bille d'un diamètre différent.
Le procédé en question n'est envisagé que pour la mesure de la conicité d'une surface conique d'une pièce individuelle ; il est trop compliqué pour un travail à répétition. La présente invention permet de créer un dispo sitif avec lequel on peut déterminer rapidement les dimensions d'une surface conique ou contrôler un grand nombre de pièces semblables avec le degré voulu d'exactitude.
Le comparateur selon l'invention comprend un dispositif indicateur du déplacement Ielatif amplifié de deux éléments dont le pre- mier possède au moins une surface convexe destinée à entrer en contact avec la surface conique à une certaine distancedusommet d'un cône, et dont le second est disposé pour entrer en même temps en contact avec la pièce présentant la surface conique à une autre distance du sommet du cône.
Les dessins annexés representent, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un comparateur servant à mesurer la conicité d'un cône mâle.
La fig. 2 est une coupe semblable à une partie de la fig. 1, pour représenter une autre forme d'exécution.
La fig. 2A et 2B représentent deux comparateurs servant à mesurer le diamètre d'un cône mâle à une distance donnée de sa base.
La fig. 3 est une coupe semblable d'un comparateur servant à mesurer la conicité d'un cône femelle.
La fig. 4 représente un comparateur servant à mesurer le diamètre d'un cône femelle à une distance donnée d'une section droite de ce cône.
La fig. 5 est une vue d'un comparateur servant à mesurer la conicité d'un cône fe melle.
La fig. 6 est un plan d'une partie de ce comparateur, et
la fig. 7 est une vue et la fig. 8 un plan d'un comparateur servant à mesurer la conicité d'un cône mâle, lorsqu'il y a sur la petite base de ce cône des obstacles qui empêcheraient de se servir du dispositif de la fig. 1.
Considérons en premier lieu la fig. 1. Un cône mâle A, dont la conicité doit être mesurée, est indiqué en traits mixtes. Le comparateur comprend un corps cylindrique creux 1, auquel est fixé un anneau 2, se trouvant à la partie inférieure d'un anneau d'adaptation : 3 qui a pour but de permettre de fixer des anneaux semblables à 2, mais de diamètres differents, pour s'adapter à des cônes A différents. La surface intérieure de l'anneau 2 est usinée de façon à lui donner la forme exacte, semblable à celle de la surface intérieure, d'un tore.
La face supérieure du corps 1 est une surface plane rectifiée, destinée à servir de siège à une surface plane correspondante d'un épaulement d'un bouchon 4, introduit dans la partie supérieure, plus petite, du corps 1. Le bouchon 4 est solidaire du corps d'un indica- teur à cadran 5. Une tige 6 peut coulisser librement dans un trou central du bouchon 4 et porte, fixé à son extrémité inférieure, un support 7 pour un second anneau 8, dont la section demi-circulaire a le même rayon que la section demi-circulaire de l'anneau 2. Toutefois, le diamètre intérieur de l'anneau 8 est plus petit que celui de l'anneau 2.
A son extrémité supérieure, la tige 6 est en contact avec une touche de 1'indicateur = cadran 5. Le déplacement relatif des deux anneaux 2 et 8 est transmis à l'indicateur 5 par un mécanisme amplificateur. On verra que quand le dispositif est placé sur un cône A, l'anneau 2 entre en contact avec le cône sur une ligne circulaire. En même temps, l'an- neau 8 entre également en contact avec le cône sur une ligne circulaire, mais sur une autre partie de ce cône.
Bien que les cercles de contact ne soient pas sur le diamètre minimum des deux anneaux, ils sont tous deux à la même distance de ce diamètre, parce que les sections demi-circulaires ont le même rayon, et pour la même raison la différence des diamètres des cercles de contact est égale à celle des diamètres minimum des anneaux.
Si le diamètre minimum de l'anneau 2 est
D et si celui de l'anneau 8 est d, si, d'autre part, la distance des deux diamètres minimum indiquée par l'indicateur à cadran est S, la conicité du cône, si on définit ce dernier par r son angle du sommet 2 a, est donnée alors pa la formule : tg @ = D-d/2S
Il a dÚjÓ ÚtÚ mentionnÚ que l'anneau 2 peut être remplacé par d'autres ayant des diamètres différents. D'une manière semblable, l'anneau 8 peut aussi être échangé. Ainsi, un comparateur ayant plusieurs parties interchan geables peut être utilisé pour mesurer des cônes de conicités et de diamètres divers.
La distance S des anneaux 2 et 8 peut parfois être trop petite spécialement pour un cône ayant un grand angle au sommet. S'il en est ainsi, on peut prévoir un autre support 7 ou tige 6, comme le montre la fig. 2, qui ce représente que la partie inférieure de la fig. 1, mais avec une tige 6 plus longue.
D'autres supports ou tiges intermédiaires pourraient aussi être prévus, s'il y avait lieu.
Pour mesurer le diamètre d'un cône mâle a, une distance donnée de sa base, on peut se servir du dispositif de la fig. 1, modifié comme on le voit à la fig. 2A. Un anneau 8 est disposé comme précédemment pour établir un contact avec une surface conique-. 4, et toutes les pièces se trouvant plus haut sont : telles que les représente la fig. 1. L'anneau 2 est enlevé de l'anneau d'adaptation 3 et remplacé par un disque plat 40, ayant en son milieu un trou 47 ou une mortaise en forme d'U.
Le disque 40 vient en contact avec un épaulement E du cône, qui est pris comme surface de référence pour le diamètre. En même temps, le disque est en contact avec la face inférieure plane de l'anneau 3. Toute différence du diamètre avec une valeur prescrite est montrée par l'indicateur à cadran 5, la conicité ayant été déterminée préalablement.
Quelquefois, l'objet portant le cône peut avoir un épaulement F, comme on le voit à la fig. 2B. Si l'épaulement est utilisé comme surface de référence, il est mis en contact avec un anneau 3, sans interposition d'un disque semblable au disque 40 de la fig. 2A.
La fig. 3 représente un comparateur semfilable à beaucoup d'égards à celui de la fig. 1, mais servant à mesurer la conicité d'un cône femelle B. Une pièce 4 est, comme précédemment, une partie du corps d'un indicateur à cadran 5 et porte un disque 9, fixé à son extrémité inférieure. Toutefois, dans ce cas, la surface-entrant en contact avec la surface conique est une partie extérieure d'un tore.
Un second disque 10, de diamètre plus petit que celui du disque 9, mais dont la section demi-circulaire a le même rayon, est fixé à l'extrémité inférieure d'une tige 11, dont la partie supérieure coulisse dans la pièce 4. Un ressort 12 tend à maintenir les deux disques écartés le plus possible l'un de l'autre.
L'extrémité supérieure de la tige 11, comme dans le cas de la tige 6 de la fig. 1, est parfaitement plane, pour établir un contact avec une touche 13 de l'indicateur à cadran 5 qui, par ce fait, indique la distance séparant les deux disques 9 et 10. La conicité du cône B est donnée par la même formule que celle qui a été indiquée plus haut pour le cône v1, mesuré au moyen du dispo sitif de la fig. 1, et l'explication est exacte ment la même.
Pour mesurer le diamètre d'un cône intérieur B'à une, distaMee donnée d'une surfaee on se sert du dispositif de la fig. 3, mais en supprimant le disque 9, comme on le voit à la fig. 4. Un manchon 14, avec des faces usinées exactement à son extrémité supérieure comme à son extrémité inférieure, est maintenu en place sur une pièce 4 par une vis 15. dont la pointe s'engage dans une rainure 16 de la pièce 4. Quand le dispositif est placé sur la pièce, dans laquelle le trou conique B doit être mesuré, il repose sur la surface supérieure C au moyen du manchon 14 et de la surface plate de la pièce 4 qui, dans la fig. 1, reposait sur la face supérieure du corps 1.
L'indicateur à cadran comprenant le bouchon 4 est identique dans les fig. 1, 3 et 4, afin qu'il soit interchangeable.
Le disque 10 est en contact avec la surface conique B sur une ligne circulaire, et l'indica- teur à cadran indique la distance à laquelle, à partir de la surface C, le trou a un diamètre donné. D'habitude, la conicité sera contrôlée en premier lieu avec le dispositif placé comme à la fig. 3. Avec l'angle a ainsi déterminé et les dimensions connues du disque 10, il est possible de déduire de la lecture de l'indi- cateur à cadran, disposé comme à la fig. 4, le diamètre du cône B à la hauteur de la face
C ou à une distance donnée quelconque de cette face.
Plus souvent, le dispositif sera, calibre, a, l'aide d'un trou conique du diamètre demandé.
Si alors le dispositif, quand on l'applique à un trou devant être mesuré, donne une lecture de h trop haut, la étant soit positif, soit néga- tif, le trou est alors trop petit de 2 h tg a en ce qui concerne son diamètre.
Dans quelques cas, la disposition des fig. 5 et 6 convient mieux, spécialement quand les cônes devant être mesurés se trouvent entre des limites étendues. A la fig. 5, le dispositif est représenté, tandis qu'on s'en sert pour mesurer la conicité d'un cône femelle
D de grand diamètre. Le corps d'un indicateur 5 porte, à sa partie inférieure, une pièce 1. formée de trois bras faisant entre eux des angles égaux, et chacun de ces bras porte un organe palpeur 18, fixé en lui par des écrous et, des contre-écrous moletés 19 et 19. Les extrémités intérieures des organes 18 peuvent être usinées exactement en un bout plat pour s'appuyer contre les fonds de trous de la pièce 17 ; leurs extrémités extérieures sont exactement hémisphériques pour être en contact par un point avec la surface conique.
Les organes palpeurs peuvent aussi être ajustés ; a l'aide d'un calibre annulaire et fixées dans leur position.
A son extrémité inférieure, la tige11 porte d'une manière semblable une pièce 20 à trois bras, à laquelle des organes 21 sont fixés de la même façon que les organes 18. En échangeant les organes 18 et 21 contre d'au- tres de longueurs différentes, on peut mesurer des diamètres et des conicités très divers avec le même instrument. L'évaluation des lectures est exactement la même que dans le cas des fig. 3 et 4, sauf que le diamètre devant être utilisé est celui du cercle circonscrit ou deux fois la longueur de l'organe 18 ou 21, mesurée depuis l'axe de la pièce 17 ou 20.
La figure montre trois organes palpeurs à chaque emplacement, mais il est possible éga- lement d'en prévoir seulement deux, qui seraient alors sur le même diamètre. On pourrait prévoir plus de trois organes palpeurs, mais il n'en résulterait probablement aucun avantage sur les trois.
Avec deux organes palpeurs sur l'emplacement inférieur, on peut contrôler si un trou est ovale en plaçant le dispositif dans différentes orientations et en faisant des lectures sur l'indicateur. Les organes de l'emplacement supérieur seraient enlevés et remplacés par un arrangement correspondant à l'anneau 14 de la fig. 4. Des lectures sont faites dans diverses positions et, si le trou est ovale, les lectures varient entre un maximum et un minimum, qui correspondront au grand axe et au petit axe de l'ovale. Si les lectures sur les deux axes sont respectivement PI et H2, la différence de diamètre entre le grand et le petit axe est donnée par 2 (Hl-112) tg a.
Il peut surgir des cas où on ne peut se servir des dispositifs décrits pour la mesure de la conicité à cause d'un obstacle quelcon- que. Par exemple, le cône d'un axe de machine-outil ne pourrait être mesuré au moyen du dispositif de la fig. 1, à cause des parties de l'axe, qui sont dans le prolongement du cône, au-delà de son petit bout. Pour tenir compte de ce cas, on a prévu une forme d'exé- cution qui est représentée par les fig. 7 et 8.
Ici, l'axe devant être mesuré est représenté en 22. Pour supporter l'axe et le dispositif pendant qu'on effectue la mesure, on dispose une plaque de base 23 avec des supports 24 en
V et une pince 25 pour maintenir solidement l'axe. Le dispositif de mesure est monté sur une base distincte 26, qui peut se déplacer librement par rapport à la plaque de base 23, sur des billes 27. Une glissière transversale 28 est fixée sur la base 26 et sur cette glis sière peuvent être fixés dans des positions d'ajustement deux coulisseaux qui sont d'une pièce avec des cylindres verticaux 29 usinés exactement.
La base 26 porte aussi une paire de glis sières 30, perpendiculaires à la glissière 28 et dirigées dans le sens de la longueur de l'axe 22, quand le dispositif de mesure est dans la position qui convient pour mesurer le cône A.
Une seconde glissière transversale 31 est montée sur les glissières 30, parallèlement à la glissière 28. La glissière 31 peut se déplacer librement sur les glissières 30, et on peut fixer sur elle, en des positions d'ajustement. deux coulisseaux qui sont d'une pièce avec des cylindres verticaux 32 usinés exactement et ayant le même diamètre que les cylindres 29.
La distance des deux cylindres 29 est déterminée exactement par l'interposition entre les coulisseaux qui les portent d'au moins un calibre 33. Un calibre 34 peut être utilisé de la même manière entre les coulisseaux portant les cylindres 32, ou bien, pour l'éoartement : minimum, les deux coulisseaux peuvent être en contact direct l'un avec l'autre.
Un indicateur à cadran 5 est monté sur la glissière 31 ; il comprend une touche 13 disposée pour venir en contact avec le côté de la glissière 28. L'indicateur à cadran donne 1 distance longitudinale des paires de cylindres 29 et 32, tandis que l'écartement des cylindres de chaque paire est connu, et on peut, à l'aide de ces valeurs, calculer l'angle au sommet du cône, comme dans le cas de la fig. 1.
Quand on désire faire une mesure, on pousse vers la droite la base 26 et les pièces montées sur elle, on abaisse l'axe sur les sup- ports 24 en V et on le serre ; on déplace alors la base 26 vers la gauche, jusqu'à ce que les cylindres 29 soient en contact avec le cône A.
Après cela, on déplace la glissière 31 vers la gauche pour amener les cylindres 32 à toucher le cône A, et on fait une lecture.
On se sert du même dispositif pour mesurer le diamètre du cône mais, dans ce cas, on met les cylindres 29 en contact avec une face extrême C, au lieu de la-surface conique-A., et la mesure se poursuit comme précédemment.
Dans toutes les formes d'exécution décrites, les éléments utilisés pour venir en contact avec la surface conique, afin de mesurer la conicité ou l'angle au sommet, avaient la même courbure Cela avait l'avantage que la distance des centres de courbure des éléments était égale à celle des lignes ou des points de contact. Il serait cependant possible de se servir de rayons de courbure différents. Pour la mesure d'un cône femelle, par exemple, les éléments pourraient être des sphères de deux diamètres différents, ou bien l'un des deux pourrait être une sphère et l'autre un tore. La, formule servant à calculer l'angle au sommet comprendrait alors les rayons de courbure des éléments.