CH690065A5 - Procédé de fixation de pièces par congélation et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. - Google Patents
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Description
La présente invention a pour objet un procédé de fixation de pièces par congélation et un dispositif pour la mise en Öuvre du procédé. Diverses circonstances se présentent pour lesquelles il est nécessaire de faire appel à des moyens spéciaux d'immobilisation d'objets par exemple dans le cas de pièces en matériaux amagnétiques et/ou métalliques de formes complexes ne pouvant pas être maintenues par les moyens habituels mécaniques. Les pièces en matière plastique ou de faible épaisseur posent également de grandes difficultés de maintien et d'usinage sur les machines-outils actuelles qui travaillent avec des grandes vitesses de coupe. La rentabilité étant de plus en plus sollicitée, il n'est plus possible de procéder à la fabrication de gabarits de fixation longs et coûteux. En plus, et en raison de la configuration des machines à commandes numériques, les pièces sont de plus en plus complexes sans base rigide servant de référence. Dans un procédé de fixation présentement connu se rapportant au brevet CH 665 375, il est question d'immobiliser une pièce à usiner en congelant au moyen d'azote liquéfié un liquide intercalé entre la pièce et un support servant à son maintien. Cette solution présente l'inconvénient d'avoir des temps de congélation et de dégel trop grands dans la fabrication de pièces en continu. Dans un dispositif également connu qui est décrit dans la demande de brevet FR 2 546 790 on utilise un plateau de maintien muni de trous qui communiquent avec des canaux servant au passage d'air comprimé qui créé un vacuum lorsque les canaux sont sous pression et permet ainsi de fixer une pièce à usiner. Les principaux désavantages de ce dispositif résident dans le fait qu'il est nécessaire d'avoir un circuit pneumatique parfaitement étanche pour garantir une fixation stable et constante de la pièce pendant l'usinage. En plus, on a constaté, dans le cas de pièces de faible épaisseur, que la vacuum aspire trop fortement la pièce au niveau du trou ce qui a pour effet de soulever ladite pièce entre les points de fixation et de créer des variations d'épaisseur hors tolérance. On citera également qu'il existe des procédés de fication utilisant des éléments Peltier qui refroidissent un liquide se trouvant sur un plateau d'usinage. Ces différents procédés représentent un rendement de travail assez faible en raison du temps de gel et dégel relativement long et de l'installation très coûteuse en fonction de la surface de maintien utilisée. En plus, il n'est pas possible de prendre une grande quantité de matière pour les motifs suivants à savoir: - dégagement de chaleur faisant fondre la congélation, - force de maintien trop faible, - risques évidents de rupture de l'outil de coupe, - dégâts au niveau du plateau de fixation, - liquide de refroidissement pour l'usinage très spécifique, - application uniquement aux domaines de l'horométrie et bijouterie. Le but de procédé et dispositif faisant l'objet de la présente invention remédie aux inconvénients mentionnés ci-dessus et apporte les avantages suivants: - fixation hautement efficace, - congélation et dégel très rapide, - haute tenue de maintien pendant l'usinage, - possibilité de prendre des passes de travail importantes, - dispositif peu coûteux, - dispositif modulable utilisant une seule unité de commande et de compression, - refroidissement partiel de la pièce permettant une faible inertie thermique. Le procédé de fixation de pièces par congélation est caractérisé en ce que l'on fait passer un gaz frigorigène dans un serpentin noyé dans une table de fixation qui provoque, par l'intermédiaire d'une électro-vanne et d'un détendeur, une variation très rapide de température au niveau de la surface supérieure de la table de fixation qui maintient, au moyen d'un liquide congelé, au moins une pièce à usiner. L'invention concerne également un dispositif caractérisé en ce qu'il comprend un plateau gel pourvu d'une plaque de base agencée de manière à recevoir sur son pourtour un isolant servant de support à une table de fixation qui coopère avec un serpentin noyé dans la masse de ladite table et connecté à un compresseur fournissant un gaz passant au travers d'éléments de régulation et du serpentin qui entraîne une variation de température au niveau de la table de fixation. Les dessins annexés représentent deux formes d'exécution non limitatives du dispositif pour la mise en Öuvre du procédé. Dans ces dessins: la fig. 1 montre une vue en plan partiellement coupée au niveau des serpentins. la fig. 2 montre une vue en plan coupée horizontalement au niveau des éléments de régulation. la fig. 3 montre une vue coupée longitudinale selon l'axe C-C de la fig. 1. la fig. 4 montre une vue coupée transversalement selon l'axe B-B de la fig. 1. la fig. 5 montre une vue latérale en plan de l'ensemble d'une variante d'exécution d'un dispositif tournant. la fig. 6 montre une vue coupée radiale selon la fig. 5 au niveau du serpentin. la fig. 7 montre une vue coupée radiale du dispositif selon fig. 5 au niveau des éléments de régulation. la fig. 8 montre une vue coupée longitudinale selon l'axe C-C de la fig. 7. la fig. 9 montre une vue coupée longitudinale selon l'axe B-B de la fig. 7. En se référant aux dessins on va maintenant décrire le dispositif faisant l'objet de la présente invention qui comprend, en regard des fig. 1-2-3-4, un plateau gel 1 composé d'une plaque de base 2 dont la rigidité permet une grande précision d'usinage. La plaque de base 2 fait office de support à un isolant 3 qui forme une chambre 4 centrale fermée par une table de fixation 5 qui est bloquée au moyen des vis transversales 8-9 qui sont activées depuis la surface inférieure 10 de la plaque de base 2. La table de fixation 5 est configurée de manière à recevoir un serpentin 12 qui est noyé directement pendant le coulage de la table 5. La disposition spécifique du serpentin 12 à l'intérieur de la table de fixation 5 permet d'obtenir une très haute conductivité thermique autorisant des variations rapides de la température de la surface 14 de la table de fixation 5 qui est encore pourvue d'inserts 15 servant à la fixation d'un ou des gabarits non représentés recevant les pièces à usiner. Le plateau gel 1 fonctionne au moyen d'une conduite d'entrée 18 qui est raccordée sur un détendeur 19 par des moyens connus et par conséquent non décrits. La sortie 20 du détendeur 19 est reliée à une conduite principale 21 alimentant le serpentin 12 par l'intermédiaire de l'élément de transition 22. L'élément intermédiaire 25 fait office de liaison avec une conduite de sortie 26 qui passe au travers de l'isolant 3 par des moyens hermétiques. Une conduite de dérivation 28 est montée rigidement entre l'entrée 29 du détendeur 19 et la conduite principale 21 en passant préalablement au travers d'une électro-vanne 30 qui ouvre ou ferme la conduite 28 faisant ainsi fonction de by-pass. Comme le montre explicitement la fig. 2 le détendeur est réglable au moyen d'une vis 35 verrouillée par un contre-écrou et accessible par une ouverture 36 usinée dans l'isolant 3 et obturée par une plaque de fermeture 37. Une sonde 38 connectée sur le détendeur 19 permet d'obtenir les informations pour la régularisation de la température d'utilisation du plateau gel 1. Des sondes 40-41 sont également prévues et montées dans la chambre 4 pour le contrôle et la commande de l'ensemble des différentes fonctions de maintenance et de sécurité. Le fonctionnement du procédé de fixation est le suivant: Au moyen d'un compresseur et d'un système de commande connus et non représentés, on alimente la conduite d'entrée 18 au moyen d'un gaz frigorigène qui passe ensuite au travers du détendeur 19 qui provoque une réaction endothermique importante du gaz dans la conduite principale 21 approvisionnant le serpentin 12 qui induit une réfrigération rapide de la plaque de fixation 5, respectivement de la surface 14 recouverte d'un liquide qui bloque ainsi par gel une pièce ou des objets se trouvant sur la table 5. En raison du dimensionnement du serpentin 12, de la conductibilité et des masses isolées à refroidir, la réaction de gel est très rapide. Après l'opération d'usinage de la pièce on enlève cette dernière en activant l'électrévanne 30 qui ouvre le passage du gaz comprimé en provoquant une réaction exothermique du gaz passant au travers de la conduite 28 et venant chauffer le serpentin 12 qui dégel aussitôt le liquide servant de fixation à la pièce terminée. On va décrire une variante d'exécution d'un dispositif de fixation en référence aux fig. 5-6-7-8-9 qui comprend un plateau gel tournant 35 composé d'une flasque de base 36a solidaire d'un axe 37 monté sur un palier butée 38b agencé de manière à recevoir une conduite d'alimentation 39 et une conduite d'échappement 40 séparée par des O-ring garantissant l'étanchéité. La flasque de base 36 est pourvue d'une échancrure 37a usinée sur le pourtour extérieur de la surface 38a et permettant le positionnement et la fixation d'une pièce isolante cylindrique 45. Une table de fixation 46 vient s'ajuster dans un chambrage 47 de la pièce isolante 45 formant ainsi une chambre centrale 48. Les trois pièces décrites précédemment 36a-45-46 sont fixées rigidement au moyen devis périphériques 50. La table de fixation 46 comprend un serpentin 51 noyé dans la matière de la table 46 et venant se raccorder sur une conduite d'alimentation 52 et une conduite d'évacuation 53. Comme le montre explicitement les fig. 7-8-9, la chambre centrale 48 est agencée de manière à recevoir un détendeur 55 par une vis 56 et une électro-vanne 57 montée sur une conduite de dérivation 58. Une plaque de fermeture 60 est prévue pour obturer la chambre centrale 48 qui devient ainsi étanche aux copeaux ou aux liquides servant à l'usinage des pièces. Une sonde 62 est montée dans la table 46 pour donner les informations de température au détendeur 55 servant à la régulation de la congélation d'un liquide se trouvant entre la surface 59 de la table 46 et une pièce à usiner non représentée. Le principe de fonctionnement est en tout point de vue identique à l'exécution de base décrite dans le plateau gel fixe. Pour rappel, le présent dispositif à fixation comporte une installation de commande qui permet de contrôler ou de modifier la température de congélation de la pièce, en fonction de l'usinage ou des masses à fixer. On régularise également la température de la table de fixation en relation avec les paramètres servant à optimaliser la production. Dans une variante d'exécution le détendeur 19 comporte un système électronique de réglage de la pression du gaz commandé par microprocesseur. Le détendeur 19 et l'électro-vanne 30 étant dans ce cas placés directement dans l'armoire de commande. La table de fixation 5 dans une autre variante d'exécution est pourvue d'une surface de maintien profilée permettant de fixer des pièces spéciales ou encore munie d'une équerre de fixation activée par le gaz frigorigène et permettant le positionnement et la fixation de pièces dépourvues de base plate servant à la référence d'usinage. Pour l'usinage de très grandes pièces il est possible d'utiliser plusieurs tables de fixation accouplées commandées par une installation CNC et un seul compresseur. La transmission électrique entre la partie fixe et la partie mobile du plateau gel tournant est réalisée par un dispositif mécanique à contacts ou électronique à induction.
Claims (10)
1. Procédé de fixation par congélation de pièces à usiner, caractérisé en ce que l'on fait passer un gaz frigorigène dans un serpentin noyé dans une table de fixation qui provoque par l'intermédiaire d'une électro-vanne et d'un détendeur une variation de température au niveau de la surface supérieure de la table de fixation, ladite variation de température permettant de maintenir au moyen d'un liquide congelé au moins une pièce à usiner.
2. Procédé de fixation par congélation de pièces à usiner selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détendeur règle automatiquement la pression du gaz frigorigène au moyen d'une sonde positionnée dans la table de fixation qui donne les variations de température à un microprocesseur agissant sur une commande programmable.
3.
Procédé de fixation par congélation de pièces à usiner selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détendeur détend le gaz frigorigène, provoquant ainsi une variation négative rapide de la température dans le serpentin qui produit une congélation du liquide se trouvant sur la surface supérieure de la table de fixation.
4. Procédé de fixation par congélation de pièces à usiner selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électro-vanne ouvre un circuit de dérivation qui laisse passer le gaz comprimé dans le serpentin, provoquant ainsi une variation positive rapide de la température sous la forme d'un réchauffement du liquide se trouvant sur la surface supérieure de la table de fixation.
5.
Procédé de fixation par congélation de pièces à usiner selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température au niveau de la table de fixation est réglée automatiquement par une sonde afin de contrôler la force de maintien de la pièce, ladite force de maintien étant en relation avec les variations de température produites par la masse thermique de la pièce et l'effort de coupe.
6. Procédé de fixation par congélation de pièces à usiner selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détendeur est muni d'une vis de réglage manuel qui permet de faire, pendant l'usinage de la pièce, une modification rapide de la température de congélation du liquide se trouvant entre la pièce et la table de fixation.
7.
Dispositif pour la mise en Öuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif se rapporte à un plateau gel (1) comprenant une plaque (2) de base agencée de manière à recevoir sur son pourtour un isolant (3) servant de support à une table de fixation (5) qui coopère avec au moins un serpentin (12) noyé dans la masse de ladite table et connecté à un compresseur fournissant un gaz passant au travers d'éléments de régulation et du serpentin, ledit gaz permettant de contrôler la température au niveau de la table de fixation (5).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la table de fixation (5) est pourvue d'une surface profilée sous la forme de striures permettant la fixation de pièces dépourvues d'une base de référence.
9.
Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la table de fixation (5) est munie d'une équerre activée par congélation et permettant le blocage latéral de pièces dépourvues de surfaces conventionnelles planes.
10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments de régulation sont composés d'un détendeur (19) et d'une électro-vanne (30) montée en by-pass entre l'entrée du détendeur et l'entrée du serpentin, lesdites entrées étant pourvues de sondes de température (30).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUE | Assignment |
Owner name: MACATRA SA. Free format text: WILLY ROTHEN#LE DEVIN 5#1510 MOUDON (CH) -TRANSFER TO- MACATRA SA.#CHEMIN DU MOULIN 16#2022 BEVAIX (CH) |
|
| PL | Patent ceased |