Machine à polir
La présente invention a pour objet une machine à polir comprenant au moins un disque rotatif présentant une face abrasive, un dispositif de support agencé de façon à appliquer contre ladite face une portion de la surface extérieure d'une pièce à polir et un mécanisme d'entraînement capable de déplacer le dispositif de support en maintenant la pièce en contact avec le disque.
On sait que le polissage de surfaces, notamment de surfaces planes ou tronconiques sur des pièces en acier de dimensions réduites, comme les boîtiers de certains appareils portatifs, par exemple les boîtes de montre, doit être conduit avec une très grande précision si l'on tient à ce que le fini des surfaces atteigne une qualité optimum.
Non seulement, il est nécessaire que la position dans la- quelle la pièce est présentée en regard du disque qui porte la feuille de papier abrasif ou la couche d'étain en cas de finissage à l'étain, soit exactement déterminée et maintenue constante au cours de l'opération, mais il faut également que la pression axiale de la pièce contre le disque soit exactement dosée. Jusqu'à maintenant le polissage de pièces de ce genre s'effectuait en général à la main, la pièce étant tenue et conduite par le polisseur contre un disque rotatif pourvu d'un papier abrasif au moyen d'un quill sur la broche duquel elle était fixée.
On a déjà cherché à mécaniser au moins partiellement ces opérations en utilisant des machines pourvues d'un arbre parallèle à l'axe du disque et mis en oscillation par un mécanisme d'entraînement. Cependant, le problème de la fixation du quill sur le socle solidaire de l'arbre oscillant n'avait pas pu être résolu d'une façon satisfaisante. D'une part, il était nécessaire de disposer de moyens de fixation qui puissent être mis en place très rapidement, d'autre part, il fallait que ces moyens de fixation assurent la pression axiale désirée, et enfin, il fallait qu'ils puissent légèrement céder sous l'effet d'une pression exagérée, afin d'éviter que le papier ne soit arraché et que la surface de la pièce ne soit irrémédiablement détériorée par suite d'une fausse manoeuvre au moment où le polissage était presque terminé.
La présente invention a pour but la réalisation d'une machine à polir qui évite ces inconvénients.
Pour cela la machine selon l'invention est caractérisée en ce que le dispositif de support comprend un quill dont au moins la douille est en une matière ferromagnétique, un socle destiné à recevoir le quill, ce socle étant solidaire d'un arbre oscillant parallèle à l'axe du disque et une source de champ magnétique capable de créer dans un circuit magnétique comprenant le quill et une partie du socle un flux magnétique qui fixe le quill au socle.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation schématique de la machine vue de sa partie arrière,
la fig. 2 une vue en élévation latérale et partielle à plus grande échelle du dispositif de support, et
la fig. 3 une vue en élévation, dans le sens de l'axe du quill, d'une partie du socle portant le quill.
La disposition générale de la machine est visible à la fig. 1. Dans le bâti 1, représenté schématiquement, est monté un moteur qui entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un disque d'entraînement 2. Celui-ci est relié par une bielle 3 à un bras oscillant 4 qui est normalement solidaire d'un arbre 5 parallèle à l'axe du disque 2. Un second arbre oscillant 6, auquel est fixée une barre 7 est disposé parallèlement à l'arbre 5. L'extrémité libre du bras oscillant 7 est reliée au bras 4 par une bielle 8, de sorte que les bras 5 et 6 oscillent en synchronisme sous l'action du moteur d'entraînement. Les amplitudes des mouvements oscillants des arbres 5 et 6 peuvent être ajustées indépendamment l'une de l'autre, en déplaçant les articulations entre la bielle 8 et la barre 4, d'une part, et entre la bielle 3 et la même barre 4, d'autre part.
Les longueurs des bielles 3 et 8 sont réglables par des moyens (non représentés). Ceux-ci peuvent, par exemple, consister en une tige filetée munie en son centre d'une tête d'écrou et présentant des fils de pas opposés engagés dans des taraudages que présentent deux éléments de barre distincts constituant avec ladite tige filetée l'ensemble de l'une des bielles. En déplaçant les articulations entre les bielles et la barre 4 le long de cette barre grâce aux perforations 9, on peut régler à volonté les amplitudes des oscillations des arbres 5 et 6.
Le moteur d'entraînement de la machine décrite actionne également deux disques de polissage 10 et 11 qui sont portés par des arbres (non représentés) montés dans des paliers fixes solidaires du bâti 1. Ces deux disques sont disposés l'un à côté de l'autre, leurs axes étant parallèles à ceux des arbres 5 et 6 et ils se recouvrent légèrement, la zone accessible du disque situé le plus près du bâti 1 étant néanmoins suffisante pour l'accomplissement des opérations de polissage.
On voit encore à la fig. 1, les socles 12 et 13 qui sont solidaires respectivement des arbres 5 et 6 et les quills 14 et 15 montés respectivement sur les socles 12 et 13. Cependant, les détails de ces dispositifs de support sont mieux visibles à la fig. 2 où l'on voit le socle 12 portant le quill 14 devant le disque 10. Sur l'arbre 5, qui s'étend en avant du bâti 1, est rigidement fixée une embase 16 sur laquelle est montée une coulisse 17 mobile dans une direction parallèle à l'axe de l'arbre 5 grâce à une tige filetée actionnée par une manivelle 18. Sur la coulisse 17 est montée une table tournante 19 qui pivote autour d'un axe rigoureusement perpendiculaire à celui de l'arbre 5. Les détails de la réalisation de cette table tournante ne sont pas représentés.
Des moyens sont prévus pour la bloquer dans n'importe quelle orientation autour de son axe et pour ajuster avec précision cette orientation. Sur la table 19 est fixée une plaque de support en laiton 20 de forme rectangulaire sur les deux extrémités de laquelle sont montés des étriers 21 et 22 de forme semblable, en fer Armco. Ces étriers sont retenus par des vis 23 et sont rigidement fixés à la plaque de laiton 12. Entre eux est assujetti le noyau 24 également en fer Armco d'une bobine magnétique 25, les vis 26 assurant la rigidité du bloc formé par la plaque de support 20, le noyau 24 et les étriers 21 et 22. Comme on le voit à la fig. 3, les parties supérieures des étriers 21 et 22 présentent une échancrure 27 de façon à recevoir la douille 28 du quill 14.
Cette douille est elle-même constituée d'une pièce tubulaire en acier ayant une face latérale cylindrique mais présente au voisinage de son extrémité antérieure une collerette 29 qui est limitée vers l'avant par un épaulement annulaire plan. A l'intérieur iu manchon 28 et aux deux extrémités de ce manchon, sont fixés des roulements à billes qui supportent une broche 30 traversant le quill de part en part selon son axe. A l'extrémité antérieure de cette broche est montée une pince 31 qui est actionnée par un disque de manoeu- vre 32 monté à l'extrémité postérieure de la broche. Ces organes sont représentés schématiquement aux fig. 2 et 3. On voit que la pince 31 est agencée de façon que lorsqu'on manoeuvre l'organe 32 dans le sens du serrage, les mâchoires s'écartent.
Une pièce à polir 33, de forme annulaire étant montée à l'extrémité de la pince, les mâchoires 31 viennent s'appuyer sur la face interne de cette pièce et l'assujettissent à la broche. La pièce annulaire 33 est également représentée schématiquement au dessin, sa face en contact avec le disque 10 étant une face plane. La pièce 33 pourrait par exemple être la lunette d'un boîtier d'un instrument à cadran de petites dimensions et sa face supérieure, au lieu d'être plane, pourrait être tronconique. Dans ce cas, la table tournante 19 serait orientée de façon à ce que cette surface tronconique se trouve constamment en contact par l'une de ses génératrices avec le plan de la face antérieure du disque 10. Toutefois, la pince du quill décrit pourrait être de construction différente et agencée de façon à fixer à la broche 30, par exemple le fond d'un boîtier tel qu'un boîtier de montre.
Dans d'autres formes d'exécution, le quill pourrait encore comprendre des moyens de blocage de la broche 30 par rapport au manchon 28, ces moyens étant agencés de façon à permettre d'orienter la pince 31 dans trois, quatre ou six orientations différentes régulièrement réparties autour de l'axe du quill. Dans ces conditions, des pièces en forme de cadre, ou pourvues de facettes latérales planes pourraient être polies au moyen de la machine décrite, chaque facette étant polie successivement après que l'on aurait fait tourner la broche de l'angle voulu pour l'amener dans le plan du disque.
Le fonctionnement de la machine décrite est le suivant:
Chacun des disques 10 et 11 étant pourvu sur sa face antérieure d'un papier abrasif de grain déterminé et chacun des quills 14 et 15 ayant été pourvu d'une pièce à polir, l'ouvrier qui dessert la machine commence par actionner un mécanisme de débrayage qui arrête la rotation du disque 2 et amène les deux socles 12 et 13 dans les positions représentées à la fig. 1. Au moyen de boutons de réglage montés sur un pupitre de commande qui comporte les éléments de circuits nécessaires pour alimenter, par exemple en courant continu à basse tension les bobines magnétiques de chacun des supports 12 et 13, il réduit alors le courant qui passe dans ces bobines et pose les quills 14 et 15 chacun sur son support. Pour cela, le quill est déplacé d'arrière en avant et s'approche progressivement du papier abrasif.
A la fin du mouvement, le quill est en place sur les étriers 21 et 22 et la collerette 29 se trouve immédiatement derrière l'étrier 22. L'orientation de la table 19 ayant été réglée au préalable, la surface plane, ou, selon les cas, une des génératrices de la surface tronconique à polir se trouve à fleur de la surface du papier abrasif. L'ouvrier règle alors le courant dans les bobines 25, ce qui a pour effet de fixer les quills sur leurs étriers. En outre, la force d'attraction qui s'exerce entre les becs de l'étrier 22 et la collerette 29 et qui est dirigée dans le sens axial presse la surface à polir contre le papier abrasif.
Par des essais, on peut régler la pression à la valeur requise.
Dès que la surface à polir se trouve en contact avec le papier, la broche est entraînée en rotation par le frottement. Cependant, lorsqu'on a augmenté le courant circulant dans la bobine magnétique, le flux magnétique passe également par l'intermédiaire des cages des roulements à bille dans la broche elle-même. Les zones aimant tées de cette broche sont celles qui sont situées entre l'axe du quill et les becs des étriers 21 et 22 et du fait de la rotation de la broche, elles se déplacent constamment à l'intérieur du métal. Il en résulte une légère force de résistance, autrement dit, un freinage de la broche.
Ce freinage a pour conséquence qu'il existe une légère différence de vitesse entre la pièce et le disque dans la zone de contact, ce qui assure un polissage rapide et régulier. Une fois la pièce en place, le disque 2 est accouplé aux organes moteurs, de sorte que les deux socles 12 et 13 oscillent rapidement devant le disque 10. Les variations de vitesses entre les diverses zones annulaires concentriques que traverse la pièce contribuent également à maintenir un frottement constant entre la surface à polir et le disque. Dans le cas où le disque 10 est un disque revêtu d'une couche d'étain destinée à donner le dernier brillant à la surface à polir, on peut, après quelques oscillations des socles 12 et 13 commander au moyen d'un dispositif qui n'est pas représenté en détail ici, le débrayage de l'arbre 5 par rapport à la barre 4.
Seul l'arbre 6 continue à osciller et l'arbre 5 s'arrête.
Cet arbre est toutefois libre, de sorte que l'ouvrier peut le conduire à la main et terminer le polissage par quelques oscillations supplémentaires en tenant le quill sur son socle 12. Il suffit ensuite d'arrêter le courant dans la bobine du socle 12 pour pouvoir enlever le quill 14, puis de débrayer le moteur et de transférer le quill 15 sur le socle 12.
La machine décrite permet ainsi d'accélérer dans une mesure considérable les opérations de polissage sur de petites surfaces planes ou tronconiques, notamment de pièces en acier. En cas de besoin, elle pourrait être complétée par un ou plusieurs autres disques d'axes parallèles aux deux premiers et par des supports correspondants.
L'utilisation d'une bobine magnétique pour assujettir le quill 14 sur le socle 12 et l'utilisation d'une collerette 29 entourant le manchon du quill pour assurer la position axiale du quill par rapport au socle ont permis d'augmenter dans une mesure considérable la qualité des résultats obtenus. Quelques oscillations de la pièce devant chacun des disques permettent de réaliser une surface tronconique ayant un poli miroir de qualité parfaite. La machine permet de terminer des lunettes de boîtes de montre présentant des biseaux tronconiques ou des boîtiers destinés à des pièces de bijouterie de forme carrée ou rectangulaire qui peuvent être polis sur toutes leurs faces.