Dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation
d'une pièce devant être rectifiée sur une machine à rectifier
La présente invention a pour objet un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface de révolution et présentant au moins une portée ou une face frontale plane dressée perpendiculairement à l'axe de la surface de révolution devant être rectifiée, comprenant un organe rotatif d'entraînement par friction de la pièce à rectifier, cet organe comportant au moins une portée ou une face frontale plane, dressée perpendiculairement à son axe de rotation, et étant muni de moyens pour faire plaquer avec une force conjonctive la portée ou face frontale de la pièce à rectifier contre la portée ou face frontale de l'organe,
de manière à permettre à la pièce à rectifier d'être entraînée en rotation par friction tout en conservant une latitude de positionnement latérale, et comprenant deux butées de réaction latérale, fixement positionnées sur une pièce solidarisée avec la machine à rectifier à proximité de la portée ou face frontale de l'organe, et disposées latéralement de manière à fournir, compte tenu de la latitude de posi tiormement, un appui de positionnement latéral pour la pièce à rectifier quand celle-ci subit, en direction de ces butées, la pression d'un outil de rectifiage.
Dans un tel dispositif, le maintien en place et l'entraînement en rotation de la pièce à rectifier sont réalisés par friction d'une face plane, perpendiculaire à l'axe autour duquel doit se faire la rectification, présentée par la pièce à rectifier contre une face plane correspondante d'un organe d'entraînement constitué généralement par un mandrin magnétique présentant à cette fin une surface d'appui totalement plane et perpendiculaire à l'axe de rotation de ce mandrin. Ainsi, en rotation, la pièce à rectifier peut glisser latéralement de sorte que son centrage par rapport à l'axe de rotation du mandrin n'a pas besoin d'être parfait.
Deux butées positionnées de manière fixe sur une pièce ne tournant pas avec le mandrin retiennent latéralement la pièce à rectifier tandis que l'outil de rectifiage agit sur cette pièce en lui faisant subir une pression qui l'appuie contre ces butées. Ainsi, en fonctionnement, la pièce à rectifier tourne autour d'un axe qui ne correspond pas (ou en tous les cas pas obligatoirement) avec l'axe de rotation du mandrin, l'appui de la pièce à rectifier contre les butées permettant d'obtenir des résultats de rectifiage excellents quant à leur tolérance, du fait que la pièce en cours de rectification tourne en étant soumise à des forces agissant entre trois points dont deux sont constitués par lesdites butées et le troisième par l'outil (ou meule) de rectifiage.
On connaît déjà de tels dispositifs qui peuvent selon le cas servir à rectifier des surfaces intérieures ou des surfaces extérieures sphériques ou cylindriques. On considérait jusqu'à maintenant, conception qui se trouve appliquée dans certaines machines à rectifier, que lesdites butées devaient, pour que soit assurée la haute précision que l'on attend d'un rectifiage, présenter des points d'appui constitués par des pièces arrêtées en une position fixe et exemptes, en fonctionnement, de toutes possibilités de mouvement, et l'on utilisait pour ces butées des sabots en métal dur (par exemple le carbure de tungstène).
L'utilisation pour ces butées de tels sabots fixement positionnés et arrêtés avait le notable désavantage d'introduire un frottement élevé qui, pour ne pas devenir prohibitif, imposait des temps de rectifiage relativement long; ceci pour deux raisons: premièrement afin de ne pas augmenter outre mesure la pression de la pièce à rectifier contre les sabots on ne pouvait pas faire avancer relativement rapidement l'outil de rectifiage jusqu'à sa position correspondant à la cote finale désirée, ce qui allongeait le temps de rectifiage, et deuxièmement, du fait que la puissance dissipée par frottement augmente avec la pression de frottement et avec la vitesse du frottement, on ne pouvait pas faire tourner très rapidement la pièce à rectifier durant son rectifiage,
ce qui tendait également à augmenter les temps de rectifiage et pouvait de plus en certains cas nuire à la qualité de la surface rectifiée. Un autre inconvénient qui serait résulté d'une pression de rectifiage élevée dans le cas où lesdites butées étaient des sabots arrêtés, inconvénient dont l'existence constituait donc un désavantage du dispositif à butées constituées par des sabots fixes et arrêtés, aurait été un défaut d'entraînement en rotation du fait que le frottement trop fort contre les sabots fixes aurait entravé le mouvement de rotation de la pièce à rectifier dans une mesure telle qu'un mandrin magnétique n'aurait plus été à même de l'entraîner mais aurait simplement fini par glisser contre cette pièce sans l'entraîner en rotation.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation d'une pièce devant être rectifiée sur une machine à rectifier, ne présentant pas les inconvénients susmentionnés, consécutifs au frottement, qui se présentaient dans les machines à rectifier connues. Dans ce but, la présente invention propose un dispositif caractérisé en ce que les butées sont des paliers tournant autour d'axes fixes disposés de manière telle que les parties tournantes de ces paliers fournissent l'appui de positionnement latéral pour la pièce à rectifier.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'objet de l'invention. Dans ce dessin:
La fig. 1 est une représentation schématique illustrant un dispositif selon la conception en question, de même que le mode de fonctionnement de ce dispositif.
Les fig. 2 et 3 représentent, respectivement vue de devant et vue en coupe horizontale, une forme d'exécution d'un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface extérieure sphérique.
Les fig. 4, 5 et 6 représentent des variantes d'une partie du dispositif représenté à la fig. 3.
Les fig. 7 et 8 représentent, respectivement vu en bout et vu en coupe horizontale, un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface intérieure sphérique, et
la fig. 9 représente un dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation, sur une machine à rectifier, d'une pièce devant être rectifiée selon une surface intérieure cylindrique.
Sur la fig. 1 on voit, représentée schématiquement, une pièce 1 dont la surface extérieure est à rectifier selon une forme sphérique, ce rectifiage étant effectué au moyen d'une meule cloche 2 tandis que la pièce 1 tourne autour de son axe Al. Cette pièce 1 est entraînée en rotation par friction à partir d'un mandrin magnétique lisse dont la circonférence 3 est dessinée en traits pointillés sur la figure, et qui tourne autour d'un axe A3.
Pour maintenir latéralement la pièce à rectifier 1 contre l'action de pression de la meule rectifieuse 2, sont prévues deux butées 4 contre lesquelles la pièce 1 s'appuie latéralement, ces butées 4 étant montées sur une pièce fixe 5 échancrée pour laisser place au mandrin 3 et à la pièce 1.
L'axe de rotation At de la pièce à rectifier 1 ne coïncide pas avec l'axe de rotation A5 du mandrin 3. Ces deux axes sont décalés latéralement, et au cours du rectifiage ce décalage va varier puisque le diamètre de la pièce 1 va diminuer. Ces deux axes At et As sont également décalés en hauteur pour compenser la composante verticale qui est due aux frottements que la pièce à rectifier 1 produit en tournant dans le sens de la flèche f. Ce décalage vertical reste constant lorsque le diamètre de la pièce 1 diminue, étant donné que les deux butées 4 sont positionnées symétriquement vers le haut et vers le bas par rapport à une ligne passant par l'axe Aj et dirigée selon l'axe de la meule de rectifiage 2.
La position fixe des deux butées 4 peut être ajustée angulairement et radialement par rapport à un point (fictif) de la pièce 5 situé au niveau de l'axe de la meule 2. Le positionnement des butées 4 par rapport à l'axe A5 du mandrin et par rapport à l'axe de travail et de rotation de la meule 2 peut être ajusté en fonction de valeurs expérimentales de manière à obtenir la précision de travail et les conditions de rectifiage les meilleures. I1 est toutefois essentiel pour l'obtention d'un bon rectifiage que les deux butées 4 soient disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation et de travail de la meule 2, si cette condition n'était pas remplie,
le centre de la pièce à rectifier 1 ne se déplacerait pas le long de l'axe de travail et de rotation de la meule 2 au fur et à mesure que le diamètre de cette pièce à rectifier 1 diminue. Alors il est nécessaire pour que l'on obtienne un rectifiage sphérique correct que l'axe de travail et de rotation de la meule cloche 2 passe toujours par le centre de rotation de la pièce à rectifier 1.
Notons que sur cette fig. 1, les écarts entre les axes AX et A5 ont été à dessein augmentés afin d'améliorer la compréhensibilité de la figure. On se rend compte au vu de cette fig. 1 qu'en fonctionnement la pièce à rectifier 1 glisse sans arrêt contre le mandrin magnétique 3 qui l'entraîne en rotation.
Dans le dispositif de maintien en place et d'entraînement en rotation d'une pièce à rectifier selon les fig. 2 et 3, une pièce à rectifier 1 soumise à l'action d'une meule cloche de rectifiage 2 est plaquée contre une pièce formant mandrin magnétique 3 elle-même solidaire d'un mandrin principal de plus grandes dimensions 6. Ce mandrin principal 6 est solidaire d'un arbre 7 monté au moyen de roulements à billes 9 dans la poupée 8 d'une machine à rectifier. Sur la face avant de cette poupée 8, autour du mandrin principal de grandes dimensions 6, est fixée une douille 11 qui se termine, à la hauteur de la face avant du mandrin principal 6, par une bague 12 au centre de laquelle passe l'assemblage des mandrins 6 et 3.
La pièce mandrin magnétique 3 peut comporter des moyens magnétiques qui lui sont propres pour faire adhérer contre sa face avant la pièce à rectifier 1, en variante les moyens magnétiques peuvent être portés par le mandrin principal 6, la pièce mandrin 3 étant alors constituée comme une partie de circuit magnétique conduisant le flux magnétique engendré dans le mandrin principal 6 jusque vers sa face avant pour y maintenir plaquée la pièce 1. La pièce porte-butées 5 est fixée d'un côté de la pièce-mandrin 3, contre la bague 12 au moyen de trois vis 17 qui peuvent être avantageusement des vis du type à six pans intérieurs.
Les deux butées 4 sont fixées sur cette plaque portebutées 5. On voit sur les fig. 2 et 3 que ces butées 4 sont constituées par des roulements à billes ou à aiguilles fixés sur un axe solidarisé avec la pièce 5. Cette pièce 5, qui, au niveau de la pièce-mandrin 3, comporte une échancrure semi-circulaire pour laisser passer cette pièce 3, comporte une coulisse profilée en T 16 creusée dans la pièce 5 et s'étendant selon un arc de cercle autour de l'échancrure présentée par cette pièce 5. Les axes 14 sur lesquels sont montés les roulements à billes
13 pour former les butées 4 sont fixés sur la pièce 5 au moyen de vis 15 dont la tête pénètre dans la coulisse en profil de T 16, ces axes 14 étant serrés sur les vis 15 de manière à être bloqués à la surface de la pièce portebutées 5.
Les butées 4 sont positionnables de manière ajustable seulement dans le sens circonférentiel de l'arc de cercle formé par la coulisse 16, en variante cependant on pourrait monter les butées 4 sur des supports intermédiaires présentant une coulisse radiale pour la fixation des axes 14 et eux-mêmes positionnables en différentes positions circonférentielles dans la coulisse 16. On pourrait ainsi, comme cela a été mentionné en liaison avec la fig. 1, positionner de manière ajustable les butées 4 non seulement dans le sens circonférentiel du segment de cercle formé par la coulisse 16, mais également radialement pour les approcher ou les éloigner plus ou moins du centre de l'échancrure semi-circulaire pratiquée dans la pièce 5.
La pièce porte-butées 5 peut elle-même être positionnée sur la bague 12 d'une manière permettant un faible ajustement en hauteur et en largeur. A cet effet, les vis 17 qui fixent -la plaque porte-butées 5 sur la bague 12 traversent la plaque 5 avec un certain jeu, ce qui laisse une certaine marge d'ajustement dans le positionnement de la plaque 5 sur la bague 12.
Des ergots 19 solidaires de la bague 12 pénètrent dans des fenêtres pratiquées dans la plaque 5 et quatre vis de réglage 18, dont deux travaillent latéralement et deux travaillent en hauteur, l'une de haut en bas et l'autre de bas en haut, permettent de positionner d'une manière exacte la plaque 5 sur la bague 12; pour régler la position de la plaque 5 au moyen des vis 18 on desserre très légèrement les vis 17, on effectue le réglage exact de positionnement en tournant les vis 18 de manière adéquate, puis l'on resserre à fond les vis 17. L'appui de l'extrémité des vis 18 contre les deux ergots 19 assure un positionnement exact de la plaque porte-butées 5 sur la bague 12.
Il faut noter que l'action latérale des vis 18 ne s'exerce que sur un des côtés des ergots 19, une action dans l'autre sens n'est pas nécessaire puisque la plaque porte-butées 5 a toujours tendance, sous la pression exercée par la pièce à rectifier 1 contre les butées 4, à se déplacer latéralement vers l'extérieur (vers la gauche relativement à la fig. 2) de sorte qu'un maintien latéral dans l'autre sens par les vis 18 n'est pas nécessaire. On pourrait cependant naturellement prévoir six vis 18 au lieu de quatre en faisant agir encore deux vis 18 supplémentaires latéralement dans le sens opposé à l'action latérale des vis 18 représentées à la fig. 2.
La construction ci-décrite utilise pour constituer ces butées des roulements à billes ou à aiguilles. L'utilisation de tels roulements n'est pas gênante quant à la précision du rectifiage pouvant être effectué car d'une part, de tels roulements ont un jeu radial pratiquement nul, et d'autre part, la pression latérale exercée par la meule de rectifiage 2 contre la pièce à rectifier 1 est transmise radialement à la surface des roulements à billes 13 de sorte qu'un éventuel jeu de ces roulements est toujours rat trapé dans le même sens.
En fonctionnement, la pièce 1 dont la surface extérieure doit être rectifiée selon une forme sphérique, reste toujours, malgré le fait qu'elle tourne, positionnée d'une manière précise par l'action de pression latérale de la meule 2 et les réactions exercées par les roulements des butées 14 qui équilibrent la pression exercée par la meule. Lorsque le mandrin 3 tourne, il entraîne en rotation la pièce à rectifier 1, mais, du fait que l'axe de rotation du mandrin 3 ne coïncide pas exactement avec le centre de la pièce à rectifier 1, on a toujours un certain glissement entre les deux faces droites plaquées l'une contre l'autre respectivement du mandrin 3 et de la pièce 1.
Comme les roulements 13 peuvent tourner autour de leur axe 14, les frottements entre la pièce 1 et les deux roulements 13 sont extrêmement faibles et le seul frottement notable qui tendrait à freiner la rotation de la pièce 1 est celui qu'exerce la meule-cloche de rectifiage 2. Comme cette meule tourne elle-même autour de son axe à une vitesse très élevée, le freinage qu'elle exerce quant à la rotation de la pièce 1 n'est pas très important et l'on peut faire tourner le mandrin entraînant cette pièce 1 par friction à grande vitesse sans que le freinage exercé sur cette pièce 1 ne perturbe l'entrâîne- ment par friction de celle-ci par le mandrin 3.
Il va sans dire que pour permettre le léger glissement de rotation entre les faces en contact de la pièce 1 et du mandrin 3, ces faces seront avantageusement d'une planéité rigoureuse, ce qui peut être par exemple obtenu pour la pièce à rectifier 1 par un planage préalable de la face qui viendra en contact avec le mandrin 3. La quasi-absence de frottement entre la périphérie de la pièce à rectifier 1 et les roulements 13 des butées 4 permet de faire tourner la pièce 1 à vitesse élevée et de faire appliquer par la meule 2 une pression latérale de rectifiage élevée sans qu'il en résulte un échauffement de frottement excessif, chose qui constitue un avantage notable de la construction ci-décrite.
L'expérience a montré que pour rectifier une même pièce, par exemple une pièce à surface extérieure sphérique comme celle représentée aux fig. 2 et 3, on n'utilisait, en effectuant ce travail sur une machine équipée du dispositif ci-décrit, qu'un temps au moins deux ou trois fois plus court que le temps qu'on utilisait pour effectuer ce même travail sur une machine non équipée du dispositif c°-décrit.
Dans la variante de la fig. 4, la meule 2 n'agit pas dans une direction strictement radiale, mais elle agit selon un certain angle comportant une faible composante axiale contribuant à presser encore davantage la pièce à rectifier 1 contre le mandrin 3. Les roulements 13 des butées 4 doivent également fournir une réaction ayant une même composante axiale que l'action exercée par la meule 2. A cet effet, ces roulements 13 des butées 4 sont montés sur des axes 14' fixés obliquement dans des supports auxiliaires 21 eux-mêmes fixés, au moyen d'une ou plusieurs vis 22 dont la tête pénètre dans une coulisse similaire à la coulisse 16, contre la pièce porte-butées 5.
Fixés de cette manière, les roulements à billes 13 des butées 4 présentent contre la surface périphérique de la pièce à rectifier 1 une ligne d'appui oblique qui vient agir sur une partie déjà légèrement oblique de la surface sphérique de la pièce 1. Il va sans dire que cette construction oblique s'applique spécifiquement au rectifiage d'une surface sphérique, elle ne pourrait par contre guère (ou alors seulement assez difficilement) s'appliquer au cas du rectifiage d'une surface parfaitement cylindrique.
Dans la variante de la fig. 5, la surface extérieure du roulement 13' de la butée 4 est profilée en forme de V de manière à présenter deux lignes d'appui obliques contre deux parties de la surface extérieure sphérique de la pièce 1 déjà légèrement obliques du fait de cette sphé ricité. Pour le reste, le dispositif selon la variante de la fig. 5 est identique au dispositif représenté à la fig. 3.
Dans la variante de la fig. 6, le roulement 13" de la butée 4 a une surface extérieure conique, la conicité de cette surface étant telle qu'elle fournit une réaction d'appui ayant une certaine composante axiale qui presse encore la pièce 1 contre le mandrin 3. La meule de rectifiage 2, non représentée, peut également avantageusement agir en une direction non pas strictement radiale mais légèrement oblique avec une composante axiale correspondant à celle qui est exercée par les deux butées 4 à roulements 13" ayant une surface extérieure conique; ce n'est toutefois pas une obligation et la meule peut aussi avoir une direction strictement radiale. Pour le reste, le dispositif selon la variante de la fig. 6 est identique au dispositif correspondant à la fig. 3.
n faut noter encore que l'on préfère, dans la forme d'exécution ci-décrite, utiliser pour les roulements 13 (ou 13' ou 13") des roulements à billes, ou des roulements à aiguilles, ou encore des roulements à rouleaux; il serait cependant tout aussi possible d'utiliser des roulements à paliers lisses tels que les paliers lisses de précision que l'on connaît dans le domaine technique des machinesoutils.
Les fig. 7 et 8 représentent un dispositif analogue à celui représenté aux fig. 2 et 3 mais utilisé pour rectifier une surface intérieure sphérique. Ce dispositif est analogue à celui qui est représenté aux fig. 2 et 3 avec ces différences près que, premièrement la pièce à rectifier 1' présente une surface sphérique intérieure, sa face frontale appuyée contre le mandrin qui l'entraîne se réduisant à une portée circulaire perpendiculaire à son axe, deuxièmement le mandrin 3' présente un évidement central et ne comporte comme surface contre laquelle s'appuie la pièce 1 qu'une portée frontale, perpendiculaire à son axe de rotation, et voisine de sa périphérie, et troisièmement la meule de rectifiage est ici une meule 2' spéciale pour le rectifiage sphérique des intérieurs,
elle comporte un dispositif à engrenage de champ ou un autre dispositif approprié de changement de direction du mouvement rotatif de manière à pouvoir agir radialement à l'intérieur de la pièce 1' dont l'intérieur doit être rectifié selon une surface sphérique.
L'ensemble du dispositif à butées est, dans le cas de la forme d'exécution selon les fig. 7 et 8, analogue à ce qu'il était dans le cas de la forme d'exécution selon les fig. 2 et 3, la seule différence résidant dans le fait que l'échancrure semi-circulaire de la pièce 5 est plus grande, pour laisser passage à un mandrin 3 de plus grandes dimensions, la coulisse 16 portant les butées 4 étant naturellement aussi éloignée du centre de cette échancrure.
En fonctionnement, le dispositif maintient la pièce à rectifier par trois points qui n'agissent pas tous les trois sur la surface extérieure de cette pièce à rectifier mais dont deux, constitués par les butées 4, agissent sur cette surface extérieure tandis que le troisième, constitué par la meule 2', agit contre la surface intérieure de la pièce à rectifier 1, en un endroit situé entre les points d'action extérieurs des deux butées 4.
La fig. 9 représente une forme d'exécution d'un dispositif analogue à celui représenté à la fig. 7, mais dans lequel on effectue le rectifiage d'une surface intérieure cylindrique ou d'une quelconque autre forme de révolution. La disposition des différents éléments représentés à la fig. 9 est la même que celle des éléments représentés aux fig. 2 et 7, l'échancrure de la pièce 5 et la position de la coulisse 16 portant les butées 4 étant à nouveau adaptées au diamètre d'un mandrin similaire au mandrin 3' de la fig. 8 contre lequel est appuyée une pièce à rectifier 1", la meule de rectifiage 2" étant cette fois-ci une meule cylindrique de forme classique d'un diamètre inférieur au diamètre intérieur de la pièce 1", de manière à pouvoir pénétrer dans celui-ci.
Dans le cas de la fig. 9, le maintien de la pièce à rectifier 1" en cours de fonctionnement est à nouveau, comme dans le cas de la fig. 7, effectué par deux points agissant sur la surface extérieure de la pièce à rectifier 1" et un troisième point constitué par la meule 2' qui agit contre la surface intérieure de cette pièce à rectifier 1".
Disons encore que dans le cas où le dispositif ci-décrit est utilisé pour rectifier des intérieurs, la disposition ou le profil des roulements 13 des butées 4 peut également, selon ce qu'est la forme de la surface extérieure de la pièce à rectifier, correspondre aux variantes illustrées aux fig 4, 5 et 6.
Device for holding in place and rotating
of a workpiece to be ground on a grinding machine
The present invention relates to a device for holding in place and for driving in rotation, on a grinding machine, a part to be grinded along a surface of revolution and having at least one bearing surface or a flat front face raised perpendicularly. to the axis of the surface of revolution to be rectified, comprising a rotary drive member by friction of the part to be rectified, this member comprising at least one bearing surface or a flat front face, erect perpendicular to its axis of rotation, and being provided with means for pressing with conjunctive force the bearing surface or front face of the part to be ground against the bearing surface or front face of the organ,
so as to allow the part to be grinded to be rotated by friction while maintaining a lateral positioning latitude, and comprising two lateral reaction stops, fixedly positioned on a part secured to the grinding machine near the bearing or front face of the member, and arranged laterally so as to provide, taking into account the latitude of positioning, a lateral positioning support for the part to be ground when the latter undergoes, in the direction of these stops, the pressure of 'a grinding tool.
In such a device, the maintenance in place and the driving in rotation of the part to be ground are made by friction of a flat face, perpendicular to the axis around which the grinding is to be done, presented by the part to be ground against a corresponding flat face of a drive member generally consisting of a magnetic mandrel having for this purpose a completely flat bearing surface perpendicular to the axis of rotation of this mandrel. Thus, in rotation, the part to be ground can slide laterally so that its centering relative to the axis of rotation of the mandrel does not need to be perfect.
Two stops fixedly positioned on a part that does not rotate with the mandrel laterally retain the part to be ground while the grinding tool acts on this part by subjecting it to pressure which presses it against these stops. Thus, in operation, the part to be ground rotates around an axis which does not correspond (or in any case not necessarily) with the axis of rotation of the mandrel, the support of the part to be ground against the stops allowing '' obtain excellent grinding results in terms of their tolerance, due to the fact that the part being grinded rotates being subjected to forces acting between three points, two of which are constituted by said stops and the third by the tool (or grinding wheel) grinding.
Such devices are already known which can be used, depending on the case, for grinding internal surfaces or spherical or cylindrical external surfaces. Until now, a design which is applied in certain grinding machines, it was considered that, in order to ensure the high precision which is expected from grinding, the said stops had to present support points formed by parts. stopped in a fixed position and free, in operation, of any possibility of movement, and hard metal shoes (for example tungsten carbide) were used for these stops.
The use for these stops of such fixedly positioned and stopped shoes had the notable disadvantage of introducing a high friction which, in order not to become prohibitive, required relatively long grinding times; this for two reasons: firstly, in order not to excessively increase the pressure of the part to be ground against the shoes, the grinding tool could not be moved relatively quickly to its position corresponding to the desired final dimension, which lengthened the grinding time, and secondly, because the power dissipated by friction increases with the friction pressure and with the speed of the friction, one could not turn the part to be ground very quickly during its grinding,
which also tended to increase the grinding times and could moreover in certain cases adversely affect the quality of the ground surface. Another disadvantage which would have resulted from a high grinding pressure in the case where said stops were stopped shoes, a disadvantage whose existence therefore constituted a disadvantage of the device with stops constituted by fixed and stopped shoes, would have been a defect of 'rotation drive due to the fact that too much friction against the fixed shoes would have hampered the rotational movement of the workpiece to such an extent that a magnetic chuck would no longer be able to drive it but would simply have finished by sliding against this part without causing it to rotate.
The object of the present invention is to provide a device for holding in place and for driving in rotation a part to be ground on a grinding machine, which does not have the aforementioned drawbacks, resulting from friction, which are present in known grinding machines. For this purpose, the present invention provides a device characterized in that the stops are bearings rotating around fixed axes arranged in such a way that the rotating parts of these bearings provide the lateral positioning support for the part to be ground.
The appended drawing illustrates, by way of example, embodiments of the object of the invention. In this drawing:
Fig. 1 is a schematic representation illustrating a device according to the design in question, as well as the mode of operation of this device.
Figs. 2 and 3 show, respectively front view and horizontal sectional view, an embodiment of a device for holding in place and for driving in rotation, on a grinding machine, a part to be grinded according to a spherical outer surface.
Figs. 4, 5 and 6 show variants of part of the device shown in FIG. 3.
Figs. 7 and 8 show, respectively seen from the end and seen in horizontal section, a device for holding in place and for driving in rotation, on a grinding machine, a part to be grinded along a spherical interior surface, and
fig. 9 shows a device for holding in place and for driving in rotation, on a grinding machine, a part to be grinded along a cylindrical interior surface.
In fig. 1 shows, shown schematically, a part 1 whose outer surface is to be ground in a spherical shape, this grinding being carried out by means of a bell wheel 2 while the part 1 rotates around its axis A1. This part 1 is driven in rotation by friction from a smooth magnetic chuck whose circumference 3 is drawn in dotted lines in the figure, and which rotates around an axis A3.
To hold the part 1 to be ground 1 laterally against the pressure action of the grinding wheel 2, two stops 4 are provided against which the part 1 rests laterally, these stops 4 being mounted on a fixed part 5 notched to make room for the chuck 3 and workpiece 1.
The axis of rotation At of the part to be ground 1 does not coincide with the axis of rotation A5 of the mandrel 3. These two axes are laterally offset, and during grinding this offset will vary since the diameter of the part 1 will vary. decrease. These two axes At and As are also offset in height to compensate for the vertical component which is due to the friction that the part to be ground 1 produces by rotating in the direction of arrow f. This vertical offset remains constant when the diameter of the part 1 decreases, given that the two stops 4 are positioned symmetrically upwards and downwards with respect to a line passing through the axis Aj and directed along the axis of the grinding wheel 2.
The fixed position of the two stops 4 can be adjusted angularly and radially with respect to a (fictitious) point of the part 5 located at the level of the axis of the grinding wheel 2. The positioning of the stops 4 with respect to the axis A5 of the mandrel and with respect to the working and rotating axis of the grinding wheel 2 can be adjusted according to experimental values so as to obtain the best working precision and the best grinding conditions. It is however essential for obtaining a good grinding that the two stops 4 are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation and of work of the grinding wheel 2, if this condition was not fulfilled,
the center of the workpiece 1 would not move along the axis of work and rotation of the grinding wheel 2 as the diameter of this workpiece 1 decreases. So it is necessary for a correct spherical grinding to be obtained that the axis of work and of rotation of the bell wheel 2 always passes through the center of rotation of the workpiece 1.
Note that in this fig. 1, the distances between the axes AX and A5 have been intentionally increased in order to improve the comprehensibility of the figure. We can see from this fig. 1 that in operation the workpiece 1 slides continuously against the magnetic chuck 3 which drives it in rotation.
In the device for holding in place and for driving in rotation a part to be ground according to FIGS. 2 and 3, a part to be ground 1 subjected to the action of a bell grinding wheel 2 is pressed against a part forming a magnetic chuck 3 itself secured to a main mandrel of larger dimensions 6. This main mandrel 6 is integral with a shaft 7 mounted by means of ball bearings 9 in the headstock 8 of a grinding machine. On the front face of this headstock 8, around the large main mandrel 6, is fixed a bush 11 which ends, at the height of the front face of the main mandrel 6, with a ring 12 in the center of which passes the assembly of mandrels 6 and 3.
The magnetic chuck piece 3 may include magnetic means which are specific to it for making the workpiece 1 to be ground to adhere to its front face, as a variant the magnetic means can be carried by the main chuck 6, the chuck piece 3 then being formed as a part of the magnetic circuit leading the magnetic flux generated in the main chuck 6 to its front face in order to keep the part 1 pressed against it. The stop-holder part 5 is fixed on one side of the chuck-part 3, against the ring 12 by means of three screws 17 which can advantageously be screws of the internal hexagon type.
The two stops 4 are fixed on this plate holder 5. It can be seen in FIGS. 2 and 3 that these stops 4 are formed by ball or needle bearings fixed on an axis secured to the part 5. This part 5, which, at the level of the chuck part 3, has a semi-circular notch to leave pass this part 3, comprises a T-shaped slide 16 hollowed out in the part 5 and extending in an arc of a circle around the notch presented by this part 5. The pins 14 on which the ball bearings are mounted
13 to form the stops 4 are fixed on the part 5 by means of screws 15, the head of which penetrates into the slide in T profile 16, these pins 14 being tightened on the screws 15 so as to be blocked on the surface of the part stoppers 5.
The stops 4 can be positioned in an adjustable manner only in the circumferential direction of the arc of a circle formed by the slide 16, as a variant, however, the stops 4 could be mounted on intermediate supports having a radial slide for fixing the pins 14 and they themselves positionable in different circumferential positions in the slide 16. It is thus possible, as has been mentioned in connection with FIG. 1, adjustably position the stops 4 not only in the circumferential direction of the segment of a circle formed by the slide 16, but also radially to approach or move them more or less from the center of the semi-circular notch made in the part 5.
The stop-holder piece 5 can itself be positioned on the ring 12 in a manner allowing a low adjustment in height and in width. To this end, the screws 17 which fix the stop-bearing plate 5 on the ring 12 pass through the plate 5 with a certain play, which leaves a certain margin of adjustment in the positioning of the plate 5 on the ring 12.
Lugs 19 integral with the ring 12 enter windows made in the plate 5 and four adjustment screws 18, two of which work laterally and two work in height, one from top to bottom and the other from bottom to top, allow the plate 5 to be positioned exactly on the ring 12; to adjust the position of the plate 5 by means of the screws 18, the screws 17 are very slightly loosened, the exact positioning adjustment is carried out by turning the screws 18 appropriately, then the screws 17 are fully tightened. pressing the end of the screws 18 against the two lugs 19 ensures exact positioning of the stop support plate 5 on the ring 12.
It should be noted that the lateral action of the screws 18 is exerted only on one of the sides of the lugs 19, an action in the other direction is not necessary since the stop-holder plate 5 always tends, under pressure exerted by the workpiece 1 against the stops 4, to move laterally outward (to the left relative to FIG. 2) so that lateral support in the other direction by the screws 18 is not not necessary. However, one could naturally provide six screws 18 instead of four by making two additional screws 18 act laterally in the direction opposite to the lateral action of the screws 18 shown in FIG. 2.
The construction described above uses ball or needle bearings to form these stops. The use of such bearings is not a problem with regard to the precision of the grinding that can be carried out because, on the one hand, such bearings have practically zero radial play, and on the other hand, the lateral pressure exerted by the grinding wheel. grinding 2 against the part to be ground 1 is transmitted radially to the surface of the ball bearings 13 so that any play of these bearings is always trapped in the same direction.
In operation, the part 1, the outer surface of which must be ground in a spherical shape, always remains, despite the fact that it rotates, positioned in a precise manner by the lateral pressure action of the grinding wheel 2 and the reactions exerted by the bearings of the stops 14 which balance the pressure exerted by the grinding wheel. When the chuck 3 rotates, it drives the workpiece 1 in rotation, but, because the axis of rotation of the chuck 3 does not exactly coincide with the center of the workpiece 1, there is always a certain slip between the two straight faces pressed against each other respectively of the mandrel 3 and of the part 1.
As the bearings 13 can rotate around their axis 14, the friction between the part 1 and the two bearings 13 is extremely low and the only notable friction which would tend to slow down the rotation of the part 1 is that exerted by the bell wheel grinding wheel 2. As this wheel itself rotates around its axis at a very high speed, the braking it exerts on the rotation of the part 1 is not very important and the mandrel can be rotated driving this part 1 by friction at high speed without the braking exerted on this part 1 disturbing the drive by friction thereof by the mandrel 3.
It goes without saying that to allow the slight rotational slip between the contacting faces of the part 1 and of the mandrel 3, these faces will advantageously have a rigorous flatness, which can be obtained for example for the part to be ground 1 by a prior leveling of the face which will come into contact with the mandrel 3. The virtual absence of friction between the periphery of the part to be ground 1 and the bearings 13 of the stops 4 makes it possible to rotate the part 1 at high speed and to make applying by the grinding wheel 2 a high lateral grinding pressure without resulting in excessive frictional heating, which constitutes a notable advantage of the construction described above.
Experience has shown that in order to rectify the same part, for example a part with a spherical outer surface such as that shown in FIGS. 2 and 3, when performing this work on a machine equipped with the device described, only a time at least two or three times shorter than the time used to perform this same work on a machine was used. not equipped with the device c ° -described.
In the variant of FIG. 4, the grinding wheel 2 does not act in a strictly radial direction, but it acts at a certain angle with a small axial component contributing to further pressing the workpiece 1 against the mandrel 3. The bearings 13 of the stops 4 must also provide a reaction having the same axial component as the action exerted by the grinding wheel 2. For this purpose, these bearings 13 of the stops 4 are mounted on pins 14 'fixed obliquely in auxiliary supports 21 themselves fixed, by means of 'one or more screws 22, the head of which enters a slide similar to the slide 16, against the stop-holder part 5.
Fixed in this way, the ball bearings 13 of the stops 4 have against the peripheral surface of the workpiece 1 an oblique bearing line which acts on an already slightly oblique part of the spherical surface of the workpiece 1. It will Without saying that this oblique construction applies specifically to the grinding of a spherical surface, it could hardly (or then only quite difficult) apply to the case of the grinding of a perfectly cylindrical surface.
In the variant of FIG. 5, the outer surface of the bearing 13 'of the stop 4 is profiled in the form of a V so as to present two oblique bearing lines against two parts of the spherical outer surface of the part 1 already slightly oblique due to this sphericity . For the rest, the device according to the variant of FIG. 5 is identical to the device shown in FIG. 3.
In the variant of FIG. 6, the bearing 13 "of the stop 4 has a conical outer surface, the taper of this surface being such that it provides a bearing reaction having a certain axial component which further presses the part 1 against the mandrel 3. The grinding wheel grinding 2, not shown, can also advantageously act in a direction that is not strictly radial but slightly oblique with an axial component corresponding to that which is exerted by the two bearing stops 4 13 "having a conical outer surface; however, this is not an obligation and the wheel can also have a strictly radial direction. For the rest, the device according to the variant of FIG. 6 is identical to the device corresponding to FIG. 3.
It should also be noted that it is preferred, in the embodiment described above, to use for the bearings 13 (or 13 'or 13 ") ball bearings, or needle bearings, or even roller bearings ; however, it would also be possible to use plain bearings such as the precision plain bearings known in the technical field of machine tools.
Figs. 7 and 8 show a device similar to that shown in FIGS. 2 and 3 but used to grind a spherical interior surface. This device is similar to that shown in FIGS. 2 and 3 with these differences close that, firstly the part to be ground 1 'has an internal spherical surface, its front face pressed against the mandrel which drives it reducing to a circular surface perpendicular to its axis, secondly the mandrel 3' has a central recess and has as the surface against which the part 1 rests only a front bearing surface, perpendicular to its axis of rotation, and close to its periphery, and thirdly the grinding wheel is here a special grinding wheel 2 'for the spherical grinding of interiors,
it comprises a field gear device or other suitable device for changing the direction of the rotary movement so as to be able to act radially inside the part 1 ′, the interior of which must be ground to a spherical surface.
The entire device with stops is, in the case of the embodiment according to FIGS. 7 and 8, similar to what it was in the case of the embodiment according to FIGS. 2 and 3, the only difference residing in the fact that the semi-circular notch of the part 5 is larger, to allow passage to a mandrel 3 of larger dimensions, the slide 16 carrying the stops 4 being naturally also remote from the center of this indentation.
In operation, the device holds the part to be ground by three points which do not all three act on the outer surface of this part to be ground but two of which, constituted by the stops 4, act on this outer surface while the third, consisting of the grinding wheel 2 ', acts against the inner surface of the workpiece 1, at a location between the outer action points of the two stops 4.
Fig. 9 shows an embodiment of a device similar to that shown in FIG. 7, but in which the grinding of a cylindrical inner surface or some other form of revolution is carried out. The arrangement of the various elements shown in FIG. 9 is the same as that of the elements shown in FIGS. 2 and 7, the notch of the part 5 and the position of the slide 16 carrying the stops 4 being again adapted to the diameter of a mandrel similar to the mandrel 3 'of FIG. 8 against which is pressed a piece to be ground 1 ", the grinding wheel 2" this time being a cylindrical grinding wheel of conventional shape with a diameter smaller than the internal diameter of the piece 1 ", so as to be able to penetrate it -this.
In the case of fig. 9, the maintenance of the workpiece 1 "during operation is again, as in the case of fig. 7, carried out by two points acting on the outer surface of the workpiece 1" and a third point constituted by the grinding wheel 2 'which acts against the inner surface of this part to be ground 1 ".
Let us also say that in the case where the device described above is used for grinding interiors, the arrangement or the profile of the bearings 13 of the stops 4 can also, depending on the shape of the outer surface of the part to be ground, correspond to the variants illustrated in figs 4, 5 and 6.