CH702859A2 - Piece milling system for mechanical fabrication field, has milling tools with guiding units that displace respective cutters in milling plane under control of control unit, to regulate quantity of removed material during rotation of element - Google Patents
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Abstract
Description
[0001] La présente invention se rapporte à un système d’usinage par fraisage de pièces qui comportent chacune au moins une surface générée par un déplacement de rotation relative autour d’un axe, d’une part, d’un élément de base à partir duquel chaque pièce doit être obtenue et, d’autre part, d’au moins un outil de fraisage réalisant un enlèvement de matière sur cet élément de base. The present invention relates to a milling machining system parts which each comprise at least one surface generated by a relative rotational movement about an axis, on the one hand, a base element to from which each piece must be obtained and, on the other hand, at least one milling tool performing a removal of material on this basic element.
[0002] Par fraisage, dans le contexte de cette demande, on désigne toutes sortes d’usinage à outil rotatif: fraisage, meulage, affûtage ou polissage, par exemple. Milling, in the context of this application, refers to all kinds of rotary tool machining: milling, grinding, sharpening or polishing, for example.
[0003] Par fraise, ou outil de fraisage, on désigne un outil rotatif (fraise ou meule, par exemple) qui, comportant au moins une arrête de coupe ou une surface d’abrasion, est entraîné en rotation sur lui-même, de manière telle que chaque arrête de coupe ou surface d’abrasion qu’il comporte se déplace sur une trajectoire circulaire. By milling cutter, or milling tool is meant a rotary tool (mill or millstone, for example) which, comprising at least one cutting edge or an abrasion surface, is rotated on itself, of such that each cutting edge or abrasion surface it comprises moves in a circular path.
[0004] Par l’expression «déplacement de rotation relative autour d’un axe», on désigne au moins un de: une rotation au moins partielle de l’élément de base autour d’un axe, l’outil de fraisage ne se déplaçant pas lui-même autour de cet axe, un déplacement de l’outil de fraisage selon quelconque trajectoire autour de la pièce, un déplacement de rotation de l’élément de base et un déplacement de l’outil de fraisage autour de la pièce, les deux déplacements ayant des vitesses différentes.The expression "relative rotational movement about an axis" denotes at least one of: at least a partial rotation of the base element about an axis, the milling tool not moving itself around this axis, a displacement of the milling tool according to any path around the part, a rotational movement of the base member and a movement of the milling tool around the workpiece, the two displacements having different speeds.
[0005] Pendant le fraisage, il y a généralement aussi un lent déplacement linéaire de l’outil par rapport à l’élément de base, en même temps que la rotation de l’élément de base autour du tel axe. During milling, there is usually also a slow linear movement of the tool relative to the base member, at the same time as the rotation of the base member about the axis.
[0006] L’invention se rapporte également aux machines pour la mise en œuvre du procédé ainsi qu’aux pièces usinées selon ce procédé. The invention also relates to machines for implementing the method as well as parts machined according to this method.
[0007] On sait que dans le domaine de la fabrication mécanique, une opération d’usinage d’une pièce consiste à enlever de la matière à un élément de base pour réaliser une pièce dont les formes et les dimensions sont prédéfinies. It is known that in the field of mechanical manufacturing, a machining operation of a part is to remove the material to a base member to produce a part whose shapes and dimensions are predefined.
[0008] Dans au moins certaines parties d’une telle pièce, l’épaisseur de la matière à enlever est souvent telle qu’elle ne peut être enlevée en une seule fois, c’est-à-dire en une seule passe, à défaut de quoi les contraintes mécaniques imposées à l’outil et à l’élément de base sont préjudiciables, notamment, à la durée de vie de l’outil, les hautes températures générées dans la surface et le corps de la pièce par un tel fraisage à une seule passe, et les problèmes associés à cette augmentation de la température, comme le durcissement de la matière de la pièce, ou sa déformation thermique, et par conséquence le perte de précision et de la qualité du travail obtenu. In at least some parts of such a part, the thickness of the material to be removed is often such that it can not be removed at one time, that is to say in a single pass, at lack of which the mechanical stresses imposed on the tool and on the base element are prejudicial, in particular, to the life of the tool, the high temperatures generated in the surface and the body of the part by such milling in a single pass, and the problems associated with this increase in temperature, such as the hardening of the material of the part, or its thermal deformation, and consequently the loss of precision and the quality of the work obtained.
[0009] L’enlèvement de la matière épaisse par un outil de fraisage nécessite également; soit un ralentissement de la trajectoire de l’outil de fraisage relatif à la pièce, ce qui étendrait le temps d’usinage; soit une augmentation de la force entre l’outil de fraisage et la surface, ce qui aggrave les problèmes d’augmentation de température mentionnés ci-dessus, et cette force peut aussi contribuer à une déformation mécanique de la pièce et, par conséquence, la précision et la qualité du travail obtenu. [0009] The removal of the thick material by a milling tool also requires; a slowing of the path of the milling tool relative to the part, which would extend the machining time; an increase in the force between the milling tool and the surface, which aggravates the temperature increase problems mentioned above, and this force can also contribute to a mechanical deformation of the part and, consequently, the accuracy and quality of work obtained.
[0010] Pour remédier à ces inconvénients, il est connu d’enlever la matière en au moins deux couches qui sont superposées, dont une première couche («couche d’ébauche») ayant au moins une première épaisseur déterminée, et une seconde couche («couche de finition») ayant au moins une seconde épaisseur prédéterminée. To overcome these disadvantages, it is known to remove the material in at least two layers which are superimposed, including a first layer ("roughing layer") having at least a first determined thickness, and a second layer ("Finishing layer") having at least a second predetermined thickness.
[0011] A cet effet, il est connu de l’art d’utiliser un système de fraisage avec une série de deux ou plusieurs outils, disposés tels que les différentes couches soient enlevées successivement par les outils, un outil à la fois. Il est aussi connu de disposer les outils le long d’un chemin de fraisage pour permettre l’automatisation des étapes successives de fraisage en ce que l’élément de base soit déplacer d’une zone où le premier outil enlève une couche d’ébauche, à une seconde zone où un second outil enlève une seconde couche, qui peut être une couche finition, les couches étant enlevées une couche à la fois, par un outil à la fois. Dans ces systèmes connus, la rotation relative entre l’élément de base et les outils est effectuée en ce que chaque outil est déplacé en rotation, suivant une trajectoire autour de l’élément de base. For this purpose, it is known in the art to use a milling system with a series of two or more tools, arranged such that the different layers are removed successively by the tools, one tool at a time. It is also known to arrange the tools along a milling path to allow the automation of the successive milling steps in that the base element is moved from an area where the first tool removes a blank layer at a second zone where a second tool removes a second layer, which may be a finishing layer, the layers being removed one layer at a time, by one tool at a time. In these known systems, the relative rotation between the base member and the tools is performed in that each tool is rotated in a path about the base member.
[0012] Toutefois, ce système a des inconvénients, par exemple: l’enlèvement de matière en plusieurs étapes, couche par couche, nécessite un temps d’usinage étendu, chaque étape contribuant au temps total, le temps minimum d’usinage à chaque étape dépend de la longueur de la trajectoire de l’outil, c’est-à-dire le temps requis pour l’outil de faire un tour entier de l’élément de base. afin de réduire l’usure des outils, on utilise de préférence des outils à grand diamètre (plus grand diamètre → circonférence augmentée → usure réduite). Puisque la longueur de la trajectoire d’un outil autour de l’élément de base dépend obligatoirement du diamètre de l’outil même, il existe un conflit entre le besoin de réduire l’usure de l’outil, et le besoin de réduire le temps d’usinage chaque fraisage nécessite une force transverse non-équilibrée sur la pièce, ce qui peut contribuer à une déformation mécanique de la pièce et, par conséquence, à une perte de précision et de la qualité du travail obtenu la pièce peut subir des changements notables de température pendant et après chaque étape de fraisage. Cette suite de changements de température peut également contribuer à un durcissement ou à une déformation thermique de la pièce.However, this system has disadvantages, for example: material removal in several stages, layer by layer, requires an extended machining time, each step contributing to the total time, the minimum machining time at each step depends on the length of the toolpath, that is, the time required for the tool to complete an entire turn of the basic element. in order to reduce tool wear, large diameter tools (larger diameter → increased circumference → reduced wear) are preferred. Since the length of the path of a tool around the base element necessarily depends on the diameter of the tool itself, there is a conflict between the need to reduce the wear of the tool, and the need to reduce the tool wear. machining time each milling requires an unbalanced transverse force on the part, which can contribute to a mechanical deformation of the part and, consequently, to a loss of precision and the quality of the work obtained the part can undergo noticeable changes in temperature during and after each milling step. This series of temperature changes can also contribute to a hardening or thermal deformation of the part.
[0013] Un résultat que l’invention vise à obtenir est un système et un procédé d’usinage qui permettent de réaliser avec précision des pièces pouvant comporter des surfaces de révolution non symétriques par rapport à un axe de révolution. A result that the invention aims to obtain is a system and a machining method that can accurately produce parts that may have non-symmetrical surfaces of revolution relative to an axis of revolution.
[0014] Un autre résultat que l’invention vise à obtenir est un système et un procédé qui permettent de réduire le temps de fabrication de telles pièces. Another result that the invention aims to obtain is a system and a method that reduce the manufacturing time of such parts.
[0015] A cet effet, l’invention a pour objet un système selon la revendication 1 et un procédé selon la revendication 13. For this purpose, the subject of the invention is a system according to claim 1 and a method according to claim 13.
[0016] L’invention a également pour objet les pièces usinées par le système de l’invention ou selon le procédé de l’invention. The invention also relates to the parts machined by the system of the invention or according to the method of the invention.
[0017] Le respect de ces caractéristiques techniques permet, notamment, d’accroître la vitesse de réalisation de pièces de révolution non symétriques en combinant la technique d’usinage par fraisage avec la technique d’usinage par tournage. The respect of these technical features makes it possible, in particular, to increase the speed of production of non-symmetrical parts of revolution by combining the machining milling technique with the machining technique by turning.
[0018] Egalement, ce procédé permet aussi d’augmenter la précision d’usinage de telles pièces. [0018] Also, this method also makes it possible to increase the machining precision of such parts.
[0019] L’invention sera bien comprise à la lecture de la description ci-après faite à titre d’exemple non limitatif en regard des dessins ci-annexés qui représentent schématiquement: <tb>Fig. 1:<sep>un procède de fraisage connu de l’art antérieure. <tb>Fig. 2:<sep>un procédé de fraisage avec plusieurs étapes de fraisage, connu de l’état de l’art. <tb>Fig. 3:<sep>en vue localement et de dessus, une partie du système selon l’invention. <tb>Fig. 4:<sep>à plus grande échelle, une vue en coupe selon F de la partie du système représentée en figure 3. <tb>Fig. 5:<sep>un système de fraisage selon une réalisation de l’invention avec plusieurs jeux d’outils de fraisage disposées dans plusieurs plans de fraisage. <tb>Fig. 6:<sep>un déplacement angulaire d’un outil de fraisage selon une réalisation de l’invention.The invention will be better understood on reading the following description given by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings which show schematically: <Tb> Fig. 1: <sep> a milling method known from the prior art. <Tb> Fig. 2: <sep> a milling process with several milling steps, known from the state of the art. <Tb> Fig. 3: <sep> in view locally and from above, part of the system according to the invention. <Tb> Fig. 4: <sep> on a larger scale, a sectional view along F of the part of the system shown in FIG. <Tb> Fig. 5: <sep> a milling system according to an embodiment of the invention with several sets of milling tools arranged in several milling planes. <Tb> Fig. 6: <sep> an angular displacement of a milling tool according to an embodiment of the invention.
[0020] En se reportant aux dessin de la fig. 1aet 1b, on voit, localement représentée, deux étapes d’usinage successive comme celles connues de l’art antérieure. Un élément de base 20 est usiné de façon ébauche, par exemple, dans une première étape (fig. 1a) par un outil 4 qui enlève la grande partie de la matière à enlever en suivant une trajectoire autour de la pièce 20. Cette étape peut aussi se dérouler en plusieurs sous-étapes, couche par couche, comme expliqué ci-dessus. Referring to the drawing of FIG. 1a and 1b, we see, locally represented, two successive machining steps such as those known from the prior art. A base member 20 is rough-machined, for example, in a first step (Fig. 1a) by a tool 4 which removes most of the material to be removed along a path around the workpiece 20. This step may also take place in several sub-steps, layer by layer, as explained above.
[0021] La machine 1 permet l’usinage de pièces 2 qui comportent chacune au moins une surface 20 générée par un déplacement de rotation relative autour d’un axe, dit premier axe 21, d’une part, d’un élément de base 22 à partir duquel la pièce 2 doit être obtenue et, d’autre part, d’au moins deux outils 400, 500 de fraisage réalisant un enlèvement de matière sur cet élément de base 22. The machine 1 allows the machining of parts 2 which each comprise at least one surface 20 generated by a relative rotational movement about an axis, said first axis 21, on the one hand, a basic element 22 from which the piece 2 must be obtained and, secondly, at least two tools 400, 500 of milling performing a removal of material on the base member 22.
[0022] En se reportant au dessin de la fig. 3, on voit, localement représentée, une machine 1 qui permet d’effectuer des opérations d’usinage par enlèvement de la matière, au moyen d’outils de fraisage, c’est-à-dire au moyen d’outils de coupe de type tournants. Referring to the drawing of FIG. 3, there is shown, locally shown, a machine 1 which makes it possible to carry out machining operations by removing the material, by means of milling tools, that is to say by means of cutting tools of rotating type.
[0023] La machine 1 permet l’usinage de pièces 2 qui comportent chacune au moins une surface 20 générée par un déplacement de rotation relative autour d’un axe, dit premier axe 21, d’une part, d’un élément de base 22 à partir duquel la pièce 2 doit être obtenue et, d’autre part, d’au moins deux outils 400, 500 de fraisage réalisant un enlèvement de matière sur cet élément de base 22. The machine 1 allows the machining of parts 2 which each comprise at least one surface 20 generated by a relative rotational movement about an axis, said first axis 21, on the one hand, a basic element 22 from which the piece 2 must be obtained and, secondly, at least two tools 400, 500 of milling performing a removal of material on the base member 22.
[0024] Tel que cela apparaît, la matière constituant l’élément de base 22 est prélevée en au moins deux couches qui sont superposées, dont une première couche 23 ayant au moins une première épaisseur 230 déterminée et une seconde couche 24 ayant au moins une seconde épaisseur 240 prédéterminée. As it appears, the material constituting the base member 22 is taken in at least two layers which are superimposed, a first layer 23 having at least a first thickness 230 determined and a second layer 24 having at least one second thickness 240 predetermined.
[0025] Tel que cela a déjà été indiqué, la première couche 23 est une couche d’usinage d’ébauche et la seconde couche 24 est une couche d’usinage de finition. As already indicated, the first layer 23 is a rough machining layer and the second layer 24 is a finishing machining layer.
[0026] L’élément de base 22 ne comprend pas des couches de matière qui sont effectivement distinctes et le terme «couche» est utilisé pour désigner un volume de matière d’épaisseur prédéterminé qui est prélevé à l’élément de base 22. The base element 22 does not comprise layers of material that are effectively distinct and the term "layer" is used to denote a volume of material of predetermined thickness that is taken from the base member 22.
[0027] L’élément de base 22 est monté sur un moyen de rotation 3, qui fait partie du moyen de support (301). Le moyen de rotation (3) peut être, par exemple, un arbre ou mandrin de tel type que l’on connaît depuis le domaine de tournage, qui tourne à une vitesse convenable au fraisage. Le moyen de support (301) peut aussi comprendre un moyen de déplacement linéaire (non représenté dans les dessins) pour effectuer le déplacement linéaire entre le moyen de rotation 3 et les outils de fraisage pendant le fraisage, pour que les outils de fraisages 400, 500 puissent fraiser à quelconque endroit le long de l’élément de base 22. Dans une autre réalisation de l’invention, ce déplacement linéaire peut être réalisé en ce qu’un des outils de fraisage 400, 500 comprenne en outre un moyen de déplacement (non représenté dans les dessins) pour déplacer ledit outil de fraisage linéairement relatif au moyen de support 301 et, ainsi, à l’élément de base 22. Dans une autre réalisation de l’invention, un moyen de déplacement est prévu pour déplacer linéairement chaque outil de fraisage, simultanément ou séparément, relatif au moyen de support 301 et, ainsi, à l’élément de base 22. The base member 22 is mounted on a rotating means 3, which is part of the support means (301). The rotating means (3) may be, for example, a shaft or mandrel of this type known from the turning area, which rotates at a speed suitable for milling. The support means (301) may also comprise a linear displacement means (not shown in the drawings) for effecting the linear displacement between the rotation means 3 and the milling tools during milling, so that the milling tools 400, 500 may be milled at any point along the base member 22. In another embodiment of the invention, this linear displacement may be realized in that one of the milling tools 400, 500 further comprises a moving means (Not shown in the drawings) for moving said linearly relative milling tool to the support means 301 and, thus, to the base member 22. In another embodiment of the invention, a moving means is provided to move linearly. each milling tool, simultaneously or separately, relative to the support means 301 and thus to the base element 22.
[0028] Chaque outil de fraisage 400, 500 comprend, en outre de la fraise même 4, 5, un moyen d’entraînement en rotation pour entraîner la fraise en rotation autour d’un axe de l’outil 41,51, et un moyen de guidage 401,501, pour guider l’outil dans une direction D1, dans un plan orthogonal à l’axe de rotation 31, et, par conséquence, régler la quantité de la matière enlevée par la fraise 4,5 à la surface 20 de l’élément de base 22. Each milling tool 400, 500 comprises, in addition to the same milling cutter 4, 5, a rotary drive means for driving the milling cutter in rotation about an axis of the tool 41, 51, and a guide means 401,501, for guiding the tool in a direction D1, in a plane orthogonal to the axis of rotation 31, and, consequently, to adjust the amount of the material removed by the cutter 4,5 to the surface 20 of the basic element 22.
[0029] Sur la fig. 4, les outils de fraisage ont été symbolisés par un cercle et la silhouette d’une de leurs dents a été représentée. In FIG. 4, the milling tools were symbolized by a circle and the silhouette of one of their teeth was represented.
[0030] Egalement, on note que des sens possibles de rotation des outils et de l’élément de base 22 ont été représentés par des flèches (non repérées). Also, it is noted that possible directions of rotation of the tools and the base member 22 have been represented by arrows (not marked).
[0031] De manière notable, et à titre d’exemple seulement, pendant la rotation du support 3 ainsi que pendant la rotation de la première fraise 4 et de la seconde fraise 5, on déplace le premier outil 400 et le second outil 500 sensiblement simultanément dans des premières directions dans un plan orthogonal au second axe 31 et dans une seconde direction D3 parallèle audit second axe 31. Les trajectoires D1 du premier outil et D2 du second outil peuvent être choisies telles qu’elles soient parallèles, colinéaires ou qu’elles n’aient aucune dépendance l’une à l’autre. Significantly, and by way of example only, during the rotation of the support 3 as well as during the rotation of the first cutter 4 and the second cutter 5, the first tool 400 and the second tool 500 are moved substantially. simultaneously in first directions in a plane orthogonal to the second axis 31 and in a second direction D3 parallel to said second axis 31. The trajectories D1 of the first tool and D2 of the second tool can be chosen such that they are parallel, collinear or that they have no dependence on each other.
[0032] Cela permet l’usinage par fraisage de l’élément de base 22, à la manière d’un tournage. This allows machining by milling the base member 22, in the manner of a turning.
[0033] L’élément de base 22 peut déjà avoir une forme qui approche celle de la pièce 2 à réaliser. The base element 22 may already have a shape that approaches that of the part 2 to achieve.
[0034] De manière encore notable, le premier outil 400 et le second outil 500 sont disposés de manière telle que le second outil 5 enlève de la matière constituant la seconde couche 24 après que le premier outil 4 ait enlevé de la matière constituant la première couche 23, mais avant même que l’élément de base 22 ait effectué une rotation complète autour du second axe 31. In a still noticeable manner, the first tool 400 and the second tool 500 are arranged in such a way that the second tool 5 removes material constituting the second layer 24 after the first tool 4 has removed the material constituting the first layer 23, but even before the base member 22 has made a complete rotation about the second axis 31.
[0035] Le respect de ces caractéristiques techniques permet de gagner du temps sur la durée du cycle d’usinage de la pièce 2. The respect of these technical characteristics saves time on the duration of the machining cycle of the part 2.
[0036] De manière encore notable, le premier outil 400 et le second outil 500 sont disposés de manière telle que la première fraise 4 et la seconde fraise 5 soient situés sensiblement diamétralement opposés par rapport au second axe 31. In a still notable manner, the first tool 400 and the second tool 500 are arranged in such a way that the first milling cutter 4 and the second milling cutter 5 are situated substantially diametrically opposite with respect to the second axis 31.
[0037] Le respect de ces caractéristiques techniques permet d’équilibrer les efforts appliqués à l’élément de base 22 et de mieux contrôler les déformations de cet élément de base 22, lors de l’usinage. The respect of these technical characteristics makes it possible to balance the forces applied to the base element 22 and to better control the deformations of this base element 22 during machining.
Claims (15)
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CH4442010A CH702859B1 (en) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | Apparatus and method of turning-milling. |
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CH4442010A CH702859B1 (en) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | Apparatus and method of turning-milling. |
Publications (2)
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CH702859A2 true CH702859A2 (en) | 2011-09-30 |
CH702859B1 CH702859B1 (en) | 2015-02-27 |
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CH4442010A CH702859B1 (en) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | Apparatus and method of turning-milling. |
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CH (1) | CH702859B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITUB20153016A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-07 | Maureca S N C Di Apostoli Franco & C | MACHINING GROUP TO OBTAIN ROLLERS OR RINGS FOR MACHINERY FOR THE REALIZATION OF ROUNDS OF STEEL |
-
2010
- 2010-03-26 CH CH4442010A patent/CH702859B1/en unknown
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ITUB20153016A1 (en) * | 2015-08-07 | 2017-02-07 | Maureca S N C Di Apostoli Franco & C | MACHINING GROUP TO OBTAIN ROLLERS OR RINGS FOR MACHINERY FOR THE REALIZATION OF ROUNDS OF STEEL |
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CH702859B1 (en) | 2015-02-27 |
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