EP0826461B1 - Meule de rectification avec arrosage incorpore - Google Patents

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EP0826461B1
EP0826461B1 EP97402012A EP97402012A EP0826461B1 EP 0826461 B1 EP0826461 B1 EP 0826461B1 EP 97402012 A EP97402012 A EP 97402012A EP 97402012 A EP97402012 A EP 97402012A EP 0826461 B1 EP0826461 B1 EP 0826461B1
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EP
European Patent Office
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grinding wheel
abrasive
distribution
drillings
wheel
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Application number
EP97402012A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0826461A1 (fr
Inventor
Henri Jean Denis Robichon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Aircraft Engines SAS
Original Assignee
Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/10—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor with cooling provisions, e.g. with radial slots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/10—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with cooling provisions

Definitions

  • the invention relates to grinding wheels used at the end of machining of generally metallic parts of the type defined in the preamble of claim 1, with the aim of obtaining parts with very precise dimensions and dimensions. It relates, in particular, to grinding at high speed and more particularly by means of grinders with cubic boron nitride, called “CBN grinders”.
  • Abrasive wheels are used in grinding to perform the last finishing passes, in order to put the surfaces to be machined to a very precise dimension and with a surface quality of optimal quality.
  • the machining surface of the grinding wheel is made up of a multitude of abrasive grains bonded and agglomerated by a binder. The machining surface is rotated and the grains gradually machine the surface. The movements of the grinding wheel and the shape of the surface determine the shape and quality of the final machined surface.
  • CBN grinding wheels are grinding wheels in which the abrasive material is cubic boron nitride, that is to say a “superabrasive" material, in contrast to aluminous abrasives and carbides of more conventional or conventional silicon.
  • a grinding wheel using this type of abrasive does not contain grains of this type throughout its mass, but generally consists of two parts which are a frame or a central support around which is placed an abrasive layer, commonly called “Banner”.
  • This strip is the active part of the grinding wheel and is generally not permeable, that is to say that there are no pores in this part. It is added that the frame may be made of a light alloy (AG5) or of a mixture of aluminum powders and resin, commonly called “resaloy”, of a dense alloy, for example bronze or steel, or of vitrified material.
  • AG5 light alloy
  • resin commonly called “resaloy”
  • the wheels with cubic boron nitride are used for work of rectification of steel or alloy parts whose surface hardness is largely above the average and in sharpening operations of tools of steel fast strongly alloy, or overcarburized steel.
  • grinding wheels of this type are used with very high rotational speeds, of the order of 15,000 to 30,000 revolutions / minute.
  • grinding wheels with incorporated sprinkling are used.
  • German patent document DE-A-38 04781 describes, by its figure 3, a grinding wheel with cubic boron nitride, whose abrasive profile is tapered, equipped with a watering circuit of the abrasive surface of the grinding wheel ending in multiple channels on this surface.
  • a watering circuit of the abrasive surface of the grinding wheel ending in multiple channels on this surface.
  • the circuit has radial holes which supply the abrasive surface with coolant.
  • making these holes is problematic because it requires delicate machining.
  • the homogeneity of the distribution of the liquid over the entire width of the abrasive surface is not ensured.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks.
  • the distribution bores open, for example in an inclined manner, each in an external rib formed in the abrasive deposit.
  • the ribs are preferably inclined relative to the central axis of the grinding wheel, the inclination of the ribs being preferably alternated.
  • Figure 1 shows all the elements of the grinding wheel according to the invention, that is to say mainly the body 1 which constitutes the largest part of the grinding wheel and the abrasive deposit 10 placed at the periphery thereof.
  • the peripheral surface 7 of the body 1 and the abrasive deposit 10 are shown with a cylindrical shape. This is only one of the many forms that these two elements can take, depending on the surface of the workpiece.
  • the body 1 has a central recess 5 by which it is fixed to a drive shaft. drive. It also has a central cavity 8 through which the coolant, in this case water mixed with oil, arrives.
  • a first solution consists in making this coolant arrive via the central recess 5, that is to say by the drive shaft.
  • Another solution consists in making the fluid arrive laterally by a lateral pipe 6 shown in broken lines.
  • the body 1 has two annular lateral chambers 2 of shallow depth and connected by central holes 4 to the central recess 5. These two lateral chambers 2, easily produced by turning, are each closed by a sealed cover 9 fixed to the body 1 without concentric adjustment problem. Thus, the spraying fluid arriving through the central recess 5 in the body 1 can enter the two annular lateral chambers 2.
  • Distribution holes 3 are provided in the body 1. They lead to both outside the annular lateral chambers 2 and on the peripheral surface 7 of the body 1, that is to say in the abrasive 10.
  • the distribution bores 3 have, at the top of this figure 1, have been shown opening out in the same section plane to show that several distribution bores can lead to the same generatrix of the peripheral surface 7 of the body 1. This is a possibility, but does not correspond with the embodiment mentioned at the bottom of this figure 1 (uncut).
  • the abrasive 10 may have external grooves 11 placed opposite the distribution holes 3. This allows the coolant to exit the grinding wheel, the abrasive 10 is not porous. Thus, the spraying fluid can reach the entire external surface 12 of the abrasive, that is to say the cutting surface of the grinding wheel, to perform its spraying and lubrication functions.
  • these distribution bores 3 are slightly inclined so that the fluid leaves in the direction opposite to the direction of rotation represented by the arrow.
  • the external grooves 11 are inclined relative to the axis of rotation A of the grinding wheel. This allows better distribution of the coolant over the entire width of the wheel.
  • the external grooves 11 are inclined alternately so that this distribution of the fluid is as uniform as possible.
  • a fixing flange 14 to symbolize the means for fixing the grinding wheel on the motor shaft.
  • the grinding wheel has been cut to show that the distribution holes 3 can lead into the grooves external 11, inclined relative to the radius of the grinding wheel, that is to say not perpendicular to the peripheral surface 7 of the body 1.
  • the grinding wheel according to the present invention makes it possible, of course, to eliminate the irrigation and lubrication nozzles and the problems of accessibility in the cutting zone and also the problems of positioning.
  • the distribution of the coolant by the grinding wheel eliminates the possibility of thermal shock linked to the delicate distribution of this coolant with a nozzle system, thus limiting the risks of local overheating of the grinding wheel. It also avoids the consumption of additional power on the drive spindle due to the impacts of the coolant on the grinding wheel.
  • the main advantage lies in the ease of production of the coolant distribution circuit, requiring no precise or delicate machining to be carried out, such as drilling very deep pipes of small diameters.
  • the double supply of coolant on each side of the grinding wheel ensures watering which is distributed evenly and which provides optimum and constant machining quality.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

    Domaine de l'invention
  • L'invention concerne les meules de rectification utilisées en fin d'usinage de pièces généralement métalliques du type défini dans le préambule de la revendication 1, dans le but d'obtenir des pièces aux cotes et dimensions très précises. Elle concerne, en particulier, la rectification à grande vitesse et plus spécialement au moyen de meules au nitrure de bore cubique, dénommées « meules CBN ».
    • Domaine de l'invention et problème posé
  • Les meules abrasives sont utilisées dans la rectification pour effectuer les dernières passes de finition, dans le but de mettre les surfaces à usiner à une cote très précise et avec un état de surface de qualité optimale. La surface d'usinage de la meule est constituée d'une multitude de grains abrasifs collés et agglomérés par un liant. La surface d'usinage est mise en rotation et les grains usinent petit à petit la surface. Les mouvements de la meule et la forme de la surface déterminent la forme et la qualité de la surface usinée finale.
  • On connaît un type spécifique de meules, appelées communément meules CBN, qui sont des meules où le matériau abrasif est du nitrure de bore cubique, c'est-à-dire un matériau « superabrasif », par opposition aux abrasifs alumineux et aux carbures de silicium plus classiques ou conventionnels. Compte tenu du prix élevé de cet abrasif qu'est le niture de bore cubique (de l'ordre de dix mille fois celui d'un abrasif classique), une meule utilisant ce type d'abrasif ne contient pas de grains de ce type dans toute sa masse, mais est généralement constituée de deux parties qui sont une monture ou un support central autour duquel est placée une couche abrasive, appelée communément « bandeau ». Ce bandeau est la partie active de la meule et n'est généralement pas perméable, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de pores dans cette partie. On ajoute que la monture peut être en alliage léger (AG5) ou en un mélange de poudres d'aluminium et de résine, appelé communément « résaloy », en alliage dense, par exemple bronze ou acier, ou en matière vitrifiée.
  • On précise que les meules au nitrure de bore cubique sont utilisées pour des travaux de rectification de pièces en acier ou en alliage dont la dureté superficielle est largement au-dessus de la moyenne et dans des opérations d'affûtage d'outils en acier rapide fortement allié, ou en acier surcarburé. De plus, les meules de ce type sont utilisées avec des vitesses de rotation très élevées, de l'ordre de 15000 à 30000 tours/minutes.
  • Or, dans la plupart des opérations de rectification, il est nécessaire d'arroser abondamment l'usinage. Ceci permet d'évacuer la chaleur produite par le travail de meulage pour préserver partiellement la meule et la pièce des dégradations liées à une trop forte élévation de température, de nettoyer la surface de la meule, pour retarder le phénomène d'encrassement en entraînant les copeaux produits loin de la zone de travail, sert éventuellement d'agent anti-rouille et sert de lubrifiant en modifiant le coefficient de frottement entre la meule et la pièce.
  • Pour éviter l'emploi de tuyaux ou de buses débouchant aux alentours du point d'usinage de la meule, de préférence entre la meule et la surface à usiner et du matériel supplémentaire pour fixer le tuyau ou la buse d'arrosage sur la machine, on utilise des meules avec arrosage incorporé.
  • Le document de brevet allemand DE-A-38 04781 décrit, par sa figure 3, une meule au nitrure de bore cubique, dont le profil abrasif est effilé, équipée d'un circuit d'arosage de la surface abrasive de la meule aboutissant par plusieurs canaux sur cette surface. On y trouve la présence de nervures externes pratiquées dans le dépôt abrasif, inclinées, de même que des perçages d'alimentation débouchant à la surface du dépôt de façon inclinée. Le circuit comporte des perçages radiaux qui alimentent la surface abrasive en liquide de refroidissement. Toutefois, la réalisation de ces perçages est problématique, car elle nécessite un usinage délicat. De plus, l'homogénéité de la répartition du liquide sur toute la largeur de la surface abrasive n'est pas assurée.
  • Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients.
    • Résumé de l'invention
  • A cet effet, l'objet principal de l'invention est une meule de rectification constituée :
    • d'un corps en forme de disque définissant un axe central ;
    • un dépôt abrasif collé à la surface périphérique du corps ;
    • un circuit d'alimentation en fluide d'arrosage interne au corps et débouchant dans le dépôt abrasif au moyen de plusieurs perçages de répartition débouchant chacun dans une chambre latérale annulaire et dans le dépôt abrasif pour lubrifier la zone de coupe et refroidir la meule,
    caractérisée en ce que le circuit d'alimentation en fluide d'arrosage comprend :
    • deux chambres latérales annulaires ;
    • au moins deux perçages centraux à partir du centre de la meule débouchant chacun dans une chambre latérale annulaire ;
    • plusieurs perçages de répartition à partir de chacune des chambres latérales annulaires et débouchant dans le dépôt abrasif ; et
    • deux couvercles étanches recouvrant les chambres latérales annulaires.
  • De préférence, les perçages de répartition débouchent, par exemple de manière inclinée, chacun dans une nervure externe pratiquée dans le dépôt abrasif.
  • Dans ce cas, les nervures sont de préférence inclinées par rapport à l'axe central de la meule, l'inclinaison des nervures étant de préférence alternée.
  • On peut envisager que plusieurs perçages de répartition débouchent dans une même nervure externe.
    • Liste des figures
  • L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de deux figures représentant respectivement :
    • figure 1, en vue frontale partiellement coupée, la meule selon l'invention ; et
    • figure 2, en demi-vue latérale, la meule selon l'invention.
    Description détaillée d'une réalisation de l'invention
  • La figure 1 montre tous les éléments de la meule selon l'invention, c'est-à-dire principalement le corps 1 qui constitue la plus grande partie de la meule et le dépôt abrasif 10 placé à la périphérie de celui-ci. La surface périphérique 7 du corps 1 et le dépôt abrasif 10 sont représentés avec une forme cylindrique. Ceci n'étant qu'une des nombreuses formes que peuvent prendre ces deux éléments, en fonction de la surface de la pièce à usiner.
  • Le corps 1 possède un évidement central 5 par lequel il est fixé sur un arbre moteur. d'entraînement. Il possède également une cavité centrale 8 par laquelle le fluide d'arrosage, en l'occurrence de l'eau mélangée à de l'huile, arrive. Une première solution consiste à faire arriver ce fluide d'arrosage par l'évidement central 5, c'est-à-dire par l'arbre moteur. Une autre solution consiste à faire arriver le fluide latéralement par une canalisation latérale 6 représentée en traits interrompus.
  • Le corps 1 possède deux chambres latérales annulaires 2 de faible profondeur et reliées par des perçages centraux 4 à l'évidement central 5. Ces deux chambres latérales 2, facilement réalisables par tournage, sont fermées chacune par un couvercle étanche 9 fixé sur le corps 1 sans problème d'ajustement concentrique. Ainsi, le fluide d'arrosage arrivant par l'évidement central 5 dans le corps 1 peut pénétrer dans les deux chambres latérales annulaires 2.
  • Des perçages de répartition 3 sont prévus dans le corps 1. Ils débouchent à la fois sur l'extérieur des chambres latérales annulaires 2 et sur la surface périphérique 7 du corps 1, c'est-à-dire dans l'abrasif 10. Sur cet exemple de réalisation 4, les perçages de répartition 3 ont, en haut de cette figure 1, été représentés débouchant dans le même plan de coupe pour montrer que plusieurs perçages de répartition peuvent aboutir sur la même génératrice de la surface périphérique 7 du corps 1. Ceci est une possibilité, mais ne correspond pas avec la réalisation évoquée dans le bas de cette figure 1 (non coupée).
  • En référence à la figure 2, on constate que l'abrasif 10 peut posséder des rainures externes 11 placées en regard des perçages de répartition 3. Ceci permet que le fluide d'arrosage puisse sortir de la meule, l'abrasif 10 n'étant pas poreux. Ainsi, le fluide d'arrosage peut atteindre toute la surface externe 12 de l'abrasif, c'est-à-dire la surface de coupe de la meule, pour assurer ses fonctions d'arrosage et de lubrification. Sur cette même figure 2, on constate que ces perçages de répartition 3 sont légèrement inclinés pour que le fluide sorte dans la direction opposée au sens de rotation représenté par la flèche.
  • En revenant à la figure 1, on constate que les rainures externes 11 sont inclinées par rapport à l'axe de rotation A de la meule. Ceci permet de mieux répartir le fluide d'arrosage sur toute la largeur de la meule. Les rainures externes 11 sont inclinées en alternance pour que cette répartition du fluide soit la plus uniforme possible. Sur la figure 2, a été représentée une bride de fixation 14 pour symboliser les moyens de fixation de la meule sur l'arbre moteur.
  • Dans la partie inférieure de cette figure 2, la meule a été coupée pour montrer que les perçages de répartition 3 peuvent déboucher dans les rainures externes 11, de façon inclinée par rapport au rayon de la meule, c'est-à-dire pas perpendiculairement à la surface périphérique 7 du corps 1.
    • Avantages de l'invention
  • La meule selon la présente invention permet, bien entendu, de supprimer les buses d'arrosage et de lubrification et les problèmes d'accessibilité dans la zone de coupe et également les problèmes de positionnement. La distribution du fluide d'arrosage par la meule permet de supprimer l'éventualité des chocs thermiques liés à la répartition délicate de ce fluide d'arrosage avec un système de buse, limitant ainsi les risques de surchauffes locales de la meule. On évite également la consommation de puissance supplémentaire sur la broche d'entraînement due aux impacts du fluide d'arrosage sur la meule.
  • L'avantage principal réside dans la facilité de réalisation du circuit de distribution du liquide de refroidissement, ne nécessitant pas d'usinages précis ou délicat à réaliser tel que le perçage de très profondes canalisations de faibles diamètres.
  • De plus, la double arrivée du liquide de refroidissement de chaque côté de la meule assure un arrosage qui est réparti de manière homogène et qui apporte une qualité d'usinage optimale et constante.

Claims (6)

  1. Meule de rectification comprenant :
    un corps (1) en forme de disque définissant un axe central (A) ;
    - un dépôt abrasif (10) collé à la surface périphérique (7) du corps (1) ;
    - un circuit d'alimentation en fluide d'arrosage interne au corps (1) et débouchant dans le dépôt abrasif (10) au moyen de plusieurs perçages de répartition (3) débouchant chacun dans une chambre latérale annulaire (2) et dans le dépôt abrasif (10) pour lubrifier la zone de coupe et refroidir la meule,
    caractérisée en ce que le circuit d'alimentation en fluide d'arrosage comprend :
    - deux chambres latérales annulaires (2) ;
    - au moins deux perçages centraux (4) débouchant chacun dans un évidement central (5) et dans une chambre latérale annulaire (2) ;
    - deux couvercles étanches (9) recouvrant les chambres latérales annulaires (2).
  2. Meule selon la revendication 1, caractérisée en ce que les perçages de répartition (3) débouchent chacun dans une nervure externe (11) pratiquée dans le dépôt abrasif (10).
  3. Meule selon la revendication 2, caractérisée en ce que les nervures externes (11) sont inclinées par rapport à l'axe central (A) de la meule.
  4. Meule selon la revendication 3, caractérisée en ce que les nervures (11) sont inclinées en alternance.
  5. Meule selon la revendication 2, caractérisée en ce que plusieurs perçages de répartition (3) débouchent dans une même nervure externe (11).
  6. Meule selon la revendication 2, caractérisé en ce que les perçages de répartition débouchent de façon inclinée dans les nervures externes (11).
EP97402012A 1996-08-29 1997-08-28 Meule de rectification avec arrosage incorpore Expired - Lifetime EP0826461B1 (fr)

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