Machine à rectifier une surface de révolution intérieure d'une pièce annulaire La présente invention a pour objet une machine à rectifier une surface de révolution intérieure d'une pièce annulaire.
Dans la rectification de l'alésage intérieur d'une pièce annulaire, on rencontre des problèmes importants en ce qui concerne le maintien de la pièce à usiner, ainsi que le chargement et le déchargement de cette pièce dans et hors de son support. Par exemple, si on maintient la pièce à usiner au moyen de mors, toutes les irrégularités de la surface extérieure de la pièce sont reproduites sur sa surface intérieure. En outre, le contact d'un tel mors ou d'un rouleau avec la surface extérieure de la pièce risque de laisser des marques sur cette dernière. Une autre difficulté rencontrée est que, dans le cas où le dia mètre extérieur de la pièce à rectifier varie dans de lar ges limites d'une pièce à l'autre, il est très difficile de centrer la pièce par rapport à la meule de manière à obtenir une rectification précise.
Si ces problèmes ne jouent pas un rôle prépondérant lorsque la tolérance sur la finition, le diamètre et l'ovalisation de la surface exté rieure est assez large et ne présente pas une grande importance pour l'emploi de la pièce, ils prennent une grande importance si la tolérance admise sur ces diffé rents points est très faible pour l'alésage intérieur. C'est par exemple le cas du chemin de roulement extérieur d'un roulement à billes. Cela signifie que, si la pièce est supportée par l'intermédiaire de sa surface extérieure, il est très difficile d'obtenir une bonne qualité pour la sur face intérieure.
La présente invention évite les divers inconvénients des dispositifs connus.
La machine faisant l'objet de l'invention, comprenant un mécanisme de chargement et de déchargement de la pièce à usiner, est caractérisée par un élément support qui peut se placer autour de la pièce à usiner avec un fai ble jeu, une plaque d'appui fixe contre laquelle vient en contact une surface radiale de la pièce, des moyens d'amenée d'un fluide visqueux dans le jeu compris entre l'élément support et la pièce à usiner, et des moyens de mise en rotation de l'élément support qui entraîne la pièce en rotation par la viscosité du fluide.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention la fig. 1 est une vue de face d'une machine à recti fier comprenant cette forme d'exécution ; la fig. 2 est une vue en plan correspondant à la fig. 1 ; la fi-. 3 est une coupe suivant III-III de la fig. 2 la fig. 4 est une vue de côté correspondant à la fig. 1 ;
la fig. 5 est une coupe à plus grande échelle suivant V-V de la fig. 1, et la fig. 6 est une vue d'organes représentés à la fig. 2. La fig. 1 représente une machine à rectifier 10. Elle comprend un bâti 11, ayant une surface avant 12, sensi blement verticale. Sur cette surface avant sont montés un ensemble porte-pièce 13 et un mécanisme de chargement et déchargement 14. Une goulotte d'entrée 15 et une goulotte de sortie 16 sont également fixées sur la sur face avant 12.
Le mécanisme de chargement et déchargement 14 comprend un disque 17, monté tournant sur un arbre creux 18. Ce dernier est disposé horizontalement et lon gitudinalement dans le bâti 11, et il dépasse à l'extérieur de la surface avant 12. Le disque 17 comporte trois emplacements, 19, 21 et 22, pour les pièces à usiner, disposés à 1200 autour de l'axe creux 18. L'emplacement 19, par exemple, est formé par une encoche partielle ment circulaire; une plaque annulaire 23 est montée autour du bord de celle-ci; deux doigts élastiques oppo sés 24 et 25 s'étendent, intérieurement à l'encoche, vers la surface avant 12 du bâti ; ces doigts allongés sont mieux représentés sur la fig. 3, sur laquelle ils sont repé rés par 24' et 25'. Un axe 26 part de la surface avant 12 du bâti.
A son extrémité extérieure est claveté un bras 27 qui porte à son extrémité inférieure un large patin 28. Ce dernier a une configuration sensiblement rectangu laire et il est assez grand pour pénétrer dans l'emplace ment 19 et occuper une partie importante de celui-ci, sans toucher toutefois les doigts 24 et 25. L'emplace ment 21 est représenté dans une position de recouvre ment du dispositif porte-pièce 13. Sur la surface avant 12 du bâti, est également fixé un palier 29, horizontal, allongé, dans lequel est monté un arbre 31. Celui-ci est horizontal et sensiblement parallèle à la surface 12, et il se prolonge. en porte à faux, loin du palier 29.
L'arbre 31 se trouve en dehors du plan du disque 17 du dispositif de chargement et déchargement 14 ; il est muni, à son extrémité libre, d'un organe de pression 32 en forme de U. Ce dernier, du fait de sa forme, comprend deux doigts 33 et 34 espacés de telle sorte qu'ils concordent avec l'ouverture de l'emplacement 21 et avec le disposi tif porte-pièce 13, comme décrit plus loin.
L'arbre creux 18 porte dans son alésage un axe 35 qui s'étend à l'extérieur du disque 17. Un bras 36, fixé à l'axe 35, porte à son extrémité extérieure un patin 37. semblable au patin 28 associé au bras 27. Ce patin est formé de manière à s'ajuster étroitement avec l'ouver ture de l'emplacement 22. sans venir en contact avec les doigts élastiques. Le bras 36 doit bien entendu avoir une forme telle qu'il ne rencontre pas le disque 17 ou le bord de l'emplacement 22, même quand le patin 37 se trouve à l'intérieur de l'ouverture. Des cames 38, 39 et 41 sont montées sur la périphérie du disque 17. Ces cames sont situées respectivement à mi-chemin entre les empla cements 19 et 21. 21 et 22 et 22 et 19.
Un microcontact 42. monté sur la surface avant 12 du bâti 11. comprend un doigt de commande 43. disposé de façon à être atta qué par une des cames 38. 39 ou 41, lorsque le dis que 17 tourne autour de l'arbre 18.
On se reporte maintenant à la fig. 2 qui est une vue en plan de la machine à rectifier 10. On voit qu'un moteur électrique 44 est monté sur le bâti 11. d'un côté de l'axe du dispositif porte-pièce 13. Ce moteur est relié par des courroies 45 à une poulie 46. Le palier 29 est clairement représenté sur cette vue, de même que l'arbre 31 qui tourne dans ce palier.
A l'avant de la surface 12 du bâti est disposé un cylindre 47 à commande hydrau lique. qui comporte une tige de piston 48 susceptible, dans certaines conditions, de pénétrer dans des ouver tures du disque 17 du dispositif de chargement et déchar gement. de manière à bloquer celui-ci en position On voit particulièrement bien sur cette figure le patin 37 sur son bras 36. monté à son tour sur l'axe 35. On voit éga lement l'arbre 26, qui porte le bras 27 et le patin 28.
Une pièce à usiner annulaire 49, est maintenue en position par le dispositif porte-pièce 13 dont la surface intérieure doit être rectifiée au moyen d'une meule abra sive 53 montée sur une broche 54. Cette dernière est. bien entendu. montée sur une tête porte-outil connue. qui permet sa rotation et son déplacement latéral et longitu dinal par rapport à l'axe du reste de la machine. La pièce à usiner est maintenue dans un mandrin 55. dont l'alésage lisse 56 est seulement légèrement plus grand que la surface extérieure 51 de la pièce 49. comme indi qué plus loin de façon détaillée.
L'alésage du mandrin comporte une gorge de dégagement 57. située près du fond ; ceci permet à une plaque d'appui 58 de reposer contre le fond du mandrin. si besoin est. La plaque d'appui 58 a sensiblement la forme d'un disque, mais elle comporte un épaulement 59 qui définit un rebord péri phérique 61, dirigé vers l'avant, avec lequel vient en contact l'extrémité intérieure da la pièce à usiner. La plaque d'appui 58 est montée sur une extrémité d'une tige 62, dont l'autre extrémité est fixée à un support 63.
Ce dernier, comme on le voit sur la fig. 2. entoure la poulie 46 et il est fixé au côté du bâti 11, de sorte que la tige 62 est immobilisée contre tout déplacement longi tudinal ou rotatif par rapport au bâti 11.
La tige 62 est supportée dans l'alésage d'un arbre creux 64 qui est relié, à une extrémité, au mandrin 55, et qui est monté dans un alésage 65 du bâti 11. L'extré mité de l'arbre 64, opposée au mandrin 55, comporte des cannelures 66 qui s'étendent sur une longueur nota ble de l'arbre. Ces cannelures engrènent avec des rainu res 67 formées sur l'intérieur de la poulie 46. De cette manière, la puissance est transmise des courroies 45 à l'arbre creux 64 par l'intermédiaire de la poulie 46. L'ar bre 64 comporte une collerette 68, dirigée vers l'exté rieur, qui coulisse exactement dans un alésage 69, de sorte que la collerette 68 et. l'alésage 69 constituent le piston et le cylindre d'un servomoteur hydraulique linéaire.
Un palier à billes approprié 71. monté dans le bâti I1. supporte la poulie 46. La surface de l'alésage 65. qui s'étend à travers le bâti 11, est munie d'une série de poches 72. peu profondes. auxquelles sont reliés des passages 73 qui amènent de l'huile à partir d'un conduit principal 74. De cette manière. l'arbre creux 64 est sup porté sur des appuis hydrostatiques. En haut du bâti. est montée une vanne hydraulique 75, qui est reliée aux extrémités opposées de l'alésage 69 par des passages 76 et 77. On amène ainsi l'huile de chaque côté de la colle rette 68. de manière à commander le déplacement longi tudinal de l'arbre 64.
Un conduit 78. relié à une source, non représentée. d'huile visqueuse sous pression. est rac cordé à un passage 79. situé longitudinalement à travers la tige 62 et terminé par un passage transversal 81. Ce dernier aboutit extérieurement dans une gorge de déga gement 82. formée dans la surface intérieure de l'arbre creux 64 et dont la longueur est sensiblement égale à la course relative de la collerette 68 et de l'alésage 69. fonc- tionnq.nt en piston et cylindre. Cette gorge 82 est par conséquent touiours en communication avec un passage radial 83. formé dans l'arbre creux 64 et relié à un pas sage longitudinal 84.
Celui-ci aboutit à son tour dans un passage rn.dial 85 formé à l'arrière du mandrin 55. Le p,issade 85 est connecté à un passage annulaire 86 qui s'étend entièrement autour de l'axe du mandrin 55. Le passade 86 est relié à une pluralité de petits passages 87, qui aboutissent sur la surface intérieure 56 de l'alésage du mandrin 55 On obtient ainsi une lubrification hydro statique entre la surface 56 et la surface extérieure 51 de la pièce à usiner 49. Le bâti 11 comporte un alésage 88. dans lequel peut se loger le mandrin 55 lorsque l'arbre creux 64 se déplace vers la gauche.
On voit sur la fig. 4 la façon dont une bride support de la goulotte d'entrée 15 est fixée au bâti 11, la partie principale de la goulotte étant représentée en trait poin tillé. Un certain nombre de vis de réglage 89, 91 et 92, permettent de régler avec précision la goulotte par rap port à l'emplacement de réception 19. L'axe 26 est sup porté, de façon coulissante. dans des bossages 93. et 94, situés sur le côté du bâti 11 ; il est commandé par un attelage 95. qui attaque une tige 96 dépassant sur le côté de l'axe 26. L'attelage 95 est manoeuvré par un cylindre hydraulique 97 fixé au sommet du bâti 11.
On voit, sur la fig. 5, que l'axe 31 est supporté, de façon coulissante, dans le palier 29. Cet axe est muni, dans sa partie intermédiaire, d'un doigt 97 dirigé vers le haut et d'un doigt 98 dirigé vers le bas. Le doigt supé- -rieur porte un patin 99, en métal dur, disposé de façon à pouvoir être attaqué par la tige de piston<B>101</B> d'un cylindre hydraulique monté dans le bâti 11. Une vis de réglage 102 est fixée dans un bossage 103 situé sur la surface avant 12 du bâti; la tête de cette vis occupe une position telle qu'elle peut être touchée par le patin 99 du doigt 97, de manière à limiter le mouvement vers l'exté rieur dû à l'action de la tige de piston.
Le doigt infé rieur 98 porte un petit bloc 104, qui possède un alésage 105 dans lequel est monté, de façon coulissante, un pis ton 106. Ce dernier a une tige 107 qui se prolonge exté rieurement à l'arrière du bloc 104 et occupe une position dans laquelle elle vient en contact avec une tige 108, en métal dur, dirigée vers l'avant et montée fixe dans le bâti 11. A l'intérieur de l'alésage 105 se trouve un res sort 109. placé entre le piston 106 et un bouchon 111 vissé dans l'entrée de l'alésage 105. On voit également que le dispositif de pression 32. en forme de U, comporte un doigt 34 dirigé vers l'arrière.
La fi-, 6 représente le mécanisme de changement de position du mécanisme de chargement et déchargement 14. A l'intérieur du bâti, l'arbre creux 18 est claveté avec une roue à rochet 112. possédant seulement trois dents <B>113,</B> 114 et 115. Ces dents sont attaquées successivement par un cliquet 116. qui pivote sur un bloc 117 au moyen d'un axe 118. Le cliquet<B>116</B> est appliqué vers l'axe de l'arbre 18, par un ressort 119 placé entre l'extrémité extérieure du cliquet et le bloc 117. Le cliquet comporte une seule dent d'équerre 121. qui attaque les dents du pignon à rochet 112. Le bloc 117 est monté pivotant sur l'axe 18 ; dans certaines conditions. il pivote sous l'action de la tige de piston 122 d'un cylindre 123, ce dernier étant visible sur les fig. 1, 2 et 4.
La fig. 2 montre comment l'axe 26 est relié à l'atte lage 95. On voit également sur cette figure que l'arbre 35 est muni d'un mécanisme à déclenchement 124, dans la partie centrale du bâti 11. Un attelage 125 est actionné par le même cylindre que l'attelage 95, c'est-à-dire le cylindre 97. Les deux attelages sont tirés vers l'arrière du bâti par des ressorts 126 et 127. L'attelage 125 est relié à l'axe 35 de façon à déplacer le patin 37 vers l'arrière simultanément au déplacement vers l'avant de l'arbre 26 et de son patin 28. L'attelage 125 est relié, comme on le voit particulièrement sur la fig. 4, à un bloc 128. par une tige. Le bloc 128 peut coulisser sur l'arbre 35.
Un doigt de déclenchement 129, faisant par tie du déclencheur 124, pivote dans une fente à l'extré mité de l'arbre 35. Ce doigt pivote sous l'action d'une lame de ressort 131, qui le maintient normalement dans une position telle qu'une partie 130 s'étend au-dessus de la surface de l'arbre 35 et empêche celui-ci de cou lisser par rapport au bloc 128. De cette manière, quand l'attelage et le bloc se déplacent vers la gauche, ils entrai- nent l'arbre 35 avec eux. Une surface inclinée, située à l'extrémité gauche du doigt de déclenchement 129, vient alors frapper une tige 132, ce qui provoque le soulève ment de cette extrémité vers le haut, et l'abaissement de l'autre extrémité. Il en résulte que la partie 130 dispa raît dans la fente de l'arbre 35.
Ceci permet à un ressort 133 d'agir sur celui-ci et de le repousser vers la droite. Par conséquent, l'axe 26 peut rester dans sa position de déplacement vers la droite, alors que l'axe 35 revient vers la droite immédiatement au lieu de rester à gauche. Ceci permet au patin 37 de quitter l'emplacement 22 du mécanisme de chargement et déchargement, de sorte que le corps principal 17 peut changer de position, tandis que le patin 28 reste appliqué contre la pièce à usiner qui repose sur les doigts 24 et 25. Le maintien en place du patin 28 contre la pièce à usiner permet d'empêcher les pièces suivantes, contenues dans la goulotte 15, de rouler vers le bas en position de chargement.
Autrement dit, le patin 28 agit comme un mécanisme de déverrouillage, permettant à une nouvelle pièce de rouler et de prendre place devant l'emplacement de chargement 19. prête à. être poussée sur les doigts 24 et 25 par le patin 28.
Dans la forme de réalisation préférée, l'huile envoyée au porte-pièce a une viscosité de 600 W et sa pression est de 6.3 bars. La plaque d'appui et le mandrin sont com binés avec la pièce à usiner de manière que cette der nière soit ralentie de 20 à 40 t/mn par rapport à la vitesse de rotation du mandrin. Celui-ci entraîne la pièce, en raison de la viscosité de l'huile épaisse. Le fluide est amené à travers un ensemble d'étranglements hydro statiques constitués par les passages 87 qui sont de petit diamètre. Le jeu entre le mandrin et la pièce est de l'ordre de 0.025 à 0,075 mm. Le support hydrostatique ainsi obtenu tend à centrer la pièce dans le mandrin. Quand la rectification est en cours, un couple est appli qué à la pièce 49 par la meule 53.
Ce couple engendre une vitesse de glissement Nl. La plaque d'appui fixe facilite l'obtention de cette vitesse de glissement. De cette façon. un couple résistant est imposé à la pièce. et engen dre un glissement continu. Ce glissement améliore la con- centricité de l'alésage rectifié avec la surface extérieure de la pièce;
il supprime aussi notablement l'excentricité et les défauts de portage dans le mandrin et le porte- pièce. Le mandrin peut également admettre des varia tions de dimension modérées du diamètre extérieur, ce qui permet la rectification intérieure précise par la méthode qui comprend la détermination de la position finale de la meule au moyen du dressage de celle-ci dans un plan connu suivi de son avance latérale d'une quan tité connue. Cette méthode de rectification précise n'est bien entendu possible que si la pièce est exactement cen trée. On peut atteindre de grandes vitesses du porte-pièce dans le sens conventionnel. c'est-à-dire avec la pièce tour nant dans le sens opposé à celui de la meule. La rectifi cation dans le même sens est également possible.
Le mandrin fonctionne à une pression d'huile relati vement basse. ce qui facilite la conservation de l'huile. Toutefois. la capacité de charge du mandrin peut être augmentée par l'accroissement de la pression d'huile aux dépens de la consommation d'huile. Ce mandrin a une action de centrage appréciable jusqu'à ce qu'une vitesse de glissement se crée entre la pièce et le mandrin. Cette vitesse de glissement est due à l'action de freinage de la plaque d'appui 58 sur la pièce, et aussi. bien entendu. à l'action de la meule sur la surface intérieure de la pièce à usiner.
Le fonctionnement de la machine suivant l'invention, exposé ci-dessous. sera mieux compris à la lumière de la description qui précède.
Les pièces à usiner. qui pénètrent dans la machine, roulent et descendent dans la goulotte 15. Elles restent empilées l'une contre l'autre, et la pièce inférieure repose contre le bord du patin 28 qui l'empêche de continuer sa course et de quitter la goulotte. Au début d'un cycle, l'arbre 26 est tiré vers l'arrière par le cylindre 97 ; une nouvelle pièce 49 peut donc descendre de la goulotte et se placer en alignement avec l'emplacement 19 du méca nisme de chargement et déchargement 14. Le cylindre 97 est ensuite actionné dans l'autre direction, de sorte que l'arbre 26 se déplace vers la droite (fig. 4) ; le patin 28 pousse la pièce sur les doigts 24 et 25 et reste dans cette position, de manière à maintenir la pièce sur les doigts et à empêcher sa chute.
Les autres pièces à usiner sont arrêtées vers le haut de la goulotte et ne peuvent pas des cendre parce qu'elles rencontrent le bord du patin 28. Quand une pièce est dans l'emplacement de chargement 19, le cylindre 123 est actionné ; par suite, la tige de pis ton 122 agit, par l'intermédiaire du cliquet 116, pour faire tourner la roue à rochet 112 et, par conséquent l'arbre creux 18. Ceci provoque la rotation de 120o du disque 17, et l'emplacement appelé 19 sur la fig. 1 vient alors à la position précédemment occupée par l'empla cement 21. A ce moment, la pièce à usiner est alignée avec le mandrin 55 qui se trouve dans sa position d'ex trême gauche, tout à fait à l'intérieur de l'alésage 88 du bâti.
Il en résulte que la plaque d'appui 58 a sa colle rette ou rebord avant dans le plan du bord extérieur du mandrin 55. La pièce à usiner est alignée avec ces deux éléments. On admet alors l'huile du côté gauche de la collerette 68, de sorte que l'arbre creux 64 se déplace vers la droite et entraîne avec lui le mandrin 55. Ce der nier enveloppe la pièce. A ce moment, un cylindre actionne la tige de piston 101 qui se déplace vers l'avant, rencontre le doigt 97 et fait tourner l'arbre 31, de manière que les doigts 33 et 34 se déplacent vers l'intérieur à tra vers l'ouverture du disque 17 et appuient sur l'extrémité externe de la pièce 49. Celle-ci est ainsi pressée forte ment contre la plaque d'appui 58. Le moteur 44 fonc tionne continuellement et fait tourner la poulie 46 par l'intermédiaire des courroies 45.
La poulie entraîne elle- même l'arbre creux 64 en rotation, par l'intermédiaire des cannelures 67 et 68. Le mandrin 55 tourne par consé quent continuellement. qu'il soit ou non en position de travail. et qu'il ait reçu ou non une pièce à usiner. L'huile est admise sur la surface intérieure du mandrin, par le circuit suivant: elle arrive du conduit 78, suit le passage 79. le passage 81. la gorge 82, les passages 83. 84 et 85, puis débouche par les orifices capillaires 87 sur la sur face intérieure du mandrin. Un film hydrodynamique et hydrostatique s'établit immédiatement entre la surface intérieure 56 du mandrin 55 et la surface extérieure 61 de la pièce 49.
La meule 53 se déplace vers l'intérieur et accomplit l'opération de rectification de la surface inté rieure 52 de la pièce. de façon connue. Quand la rectifi cation est terminée. le mandrin 55 est ramené dans l'alé sage 88. par l'admission d'huile à travers le passage 77 derrière la collerette 68. ce qui provoque le déplacement de l'arbre creux 64 vers la gauche de la fig. 3. Les doigts 24' et 25' restent dans la pièce à usiner et la main tiennent dans l'emplacement 21 même après le retrait du mandrin 55.
Le dispositif de chargement et décharge ment 14 tourne à nouveau de 120,), sous l'action du cylindre<B>123.</B> et cet emplacement 21. avec la pièce con sidérée. vient alors prendre la place occupée par l'empla cement 22 sur la fig. 1. c'est-à-dire l'emplacement de déchargement. A ce moment. l'axe 35 est déplacé vers la gauche par le cylindre 97 et par suite le patin 37 chasse la pièce à usiner en dehors des doigts élastiques et la fait tomber dans la goulotte 16 d'où elle est évacuée.
Il faut que le patin 28 reste appliqué contre la pièce à usiner. pour empêcher l'introduction dans le méca nisme de nouvelles pièces provenant de la goulotte 15 alors que, simultanément, le patin 37 doit être retiré de l'emplacement dès qu'il a poussé la pièce hors des doigts. En effet, le patin 37 ne peut pas rester dans l'emplace ment pendant le changement de position du mécanisme de chargement et déchargement. Des moyens sont donc prévus pour le rappel presque immédiat de l'axe 35 à sa position initiale, alors que l'axe 26 reste dans sa position vers la droite, contre la pièce qui se trouve dans l'empla cement de chargement. Ceci est obtenu par ?e contact du bloc 128 contre le déclencheur 129, qui entraîne l'axe 35 vers la gauche.
Quand le doigt 129 rencontre la tige 132, son extrémité 130 rentre dans la fente de l'axe 35. Celui-ci est alors libre de coulisser dans la direction opposée, sous la poussée du ressort 133. Ainsi, le patin 37 est immédiatement retiré, alors que le patin 28 reste en place.
On voit sur la fi g. 5 que le dernier déplacement des doigts 33 et 34 est contrôlé par le réglage de la vis 102. Le ressort 109 absorbe le choc dû à la rotation rapide de l'arbre 31 ; de ce fait, les doigts peuvent appuyer contre la pièce avec une pression prédéterminée. La vis 102 est normalement réglée de façon à intervenir seulement comme limiteur de course, la compression du ressort 109, qui est réglée par le bouchon 119, déterminant la pres sion des doigts 33 et 34 contre l'extrémité de la pièce.