EP0640435A1 - Grinding machine - Google Patents
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- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
- B24B41/065—Steady rests
Definitions
- control device 20 programmable and providing a multiple control signal S.
- This device will not be described because such digital controls are known per se.
- the control signal S acts, via electrical connections not shown, on the motor 14, and on the motor of the slide 17 which drives the latter parallel to the axis Y.
- the headstock 10 and the slide 17 can be moved, respectively along the X and Y axes, by the control device 20, and this device be programmed so that the part 1 is machined so that its diameter varies, at least over part of its length, according to a predetermined law.
- An example of a part thus machined is shown in FIG. 6.
- the machine can also include another grinding wheel 21, disposed on another slide 22.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
Description
La présente invention concerne une machine à meuler pour l'usinage de pièces de révolution, notamment en matériaux durs tels que les carbures, les aciers rapides etc. Elle concerne plus particulièrement une machine permettant de meuler des pièces de faible diamètre sur une longueur importante.The present invention relates to a grinding machine for machining parts of revolution, in particular in hard materials such as carbides, high speed steels etc. It relates more particularly to a machine for grinding small diameter parts over a large length.
Dans les machines à meuler conventionnelles, la pièce à usiner est fixée dans une broche porte-pièce pour être entraînée en rotation autour de son axe de révolution, la broche faisant partie d'une poupée qui est solidaire du bâti de la machine. Sur le bâti est encore disposée une coulisse mobile comportant une meule. La coulisse peut être déplacée, généralement au moyen d'un dispositif de commande numérique, suivant un axe longitudinal et un axe transversal, orientés respectivement parallèlement et perpendiculairement à l'axe de révolution de la pièce à usiner et qui est aussi l'axe de rotation de la broche. Le déplacement de la coulisse suivant l'axe transversal permet d'amener la meule, dont l'axe de rotation est habituellement parallèle à celui de la broche, en contact de la pièce à usiner pour réduire son diamètre à la valeur désirée sur une longueur correspondant au déplacement longitudinal de cette coulisse. Bien entendu les deux déplacements de la coulisse peuvent être programmés de manière que la pièce présente un profil de forme prédéterminée.In conventional grinding machines, the workpiece is fixed in a workpiece spindle to be driven in rotation about its axis of revolution, the spindle being part of a headstock which is integral with the frame of the machine. On the frame is still arranged a movable slide comprising a grinding wheel. The slide can be moved, usually at by means of a digital control device, along a longitudinal axis and a transverse axis, oriented respectively parallel and perpendicular to the axis of revolution of the workpiece and which is also the axis of rotation of the spindle. The displacement of the slide along the transverse axis makes it possible to bring the grinding wheel, the axis of rotation of which is usually parallel to that of the spindle, in contact with the workpiece to reduce its diameter to the desired value over a length corresponding to the longitudinal displacement of this slide. Of course the two movements of the slide can be programmed so that the part has a profile of predetermined shape.
De telles machines permettent d'usiner dans de bonnes conditions des pièces dont le rapport longueur sur diamètre, rapport qui sera désigné par la suite par K, ne dépasse pas environ 10.Such machines make it possible to machine parts under good conditions, the ratio of length to diameter, a ratio which will be designated subsequently by K, does not exceed approximately 10.
Le meulage de pièces présentant un rapport K supérieur à 10 est possible, mais au moyen de machines dites "centerless". La fig. 1 représente les principaux organes d'une telle machine vue de profil. La pièce à usiner 1 repose sur un support 2, tout en étant enserrée par un rouleau 3 et par une meule 4. Bien entendu la pièce comporte un centre, mais la position du centre n'est pas fixe puiqu'elle dépend du diamètre de la pièce, cette particularité justifiant le nom donné à ce type de machines. Le rouleau 3, dont la surface présente un coefficient de frottement élevé, tourne en sens inverse de celui de la meule 4, ce sens étant choisi de manière que le rouleau et la meule appliquent la pièce 1 sur le support 2.Grinding of parts with a K ratio greater than 10 is possible, but using so-called "centerless" machines. Fig. 1 shows the main organs of such a machine seen in profile. The
Dans ces conditions, le rouleau entraîne en rotation la pièce 1 et rend possible son usinage par la meule. Ces machines permettent d'usiner des pièces cylindriques d'environ un millimètre de diamètre au minimum sur une longueur de quelques centimètres, longueur égale à la largeur de la meule. Le rapport K correspondant peut ainsi atteindre au mieux 100.Under these conditions, the roller rotates the
La présente invention se propose de fournir une machine à meuler ayant des possibilités d'usinage nettement plus étendues, en particulier en ce qui concerne le rapport K, que les possibilités cumulées des machines existantes.The present invention proposes to provide a grinding machine having significantly more extensive machining possibilities, in particular as regards the K ratio, than the cumulative possibilities of existing machines.
Pour atteindre cet objectif, la machine à meuler selon l'invention pour usinage de pièces de révolution, comprenant un bâti, et disposées sur le bâti, une poupée comportant une broche porte-pièce, la broche entraînant en rotation une pièce à usiner autour de son axe de révolution, et une coulisse supportant une meule, est principalement remarquable en ce qu'elle comporte en outre :
- un support fixé sur le bâti et servant d'appui à une partie de la pièce à usiner se trouvant en dehors de la broche; et
- des moyens pour déplacer la poupée sur le bâti suivant un axe longitudinal parallèle à l'axe de révolution, la meule étant disposée près du support et en contact de la pièce à usiner de manière à amener par abrasion son diamètre à la valeur voulue sur une longueur égale au déplacement de la poupée.
- a support fixed on the frame and serving as a support for a part of the workpiece outside the spindle; and
- means for moving the headstock on the frame along a longitudinal axis parallel to the axis of revolution, the grinding wheel being placed near the support and in contact with the workpiece so as to bring its diameter by abrasion to the desired value over a length equal to the displacement of the doll.
D'autres caractéristiques et avantages de la machine à meuler selon l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du dessin annexé et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, un exemple de réalisation d'une telle machine. Sur ce dessin, où les mêmes références se rapportent à des éléments analogues :
- la fig. 1, déja citée, est une vue schématique montrant de profil une machine à meuler dite "centerless";
- la fig. 2 montre, dans une vue en plan, les principaux organes d'une machine à meuler selon l'invention;
- la fig. 3 montre un mode de réalisation du support servant d'appui à la pièce à usiner;
- la fig. 4 est une vue en bout montrant une disposition possible d'une meule d'ébauchage et d'une meule de finition par rapport à la pièce à usiner;
- la fig. 5 représente une autre disposition possible d'une meule par rapport à la pièce à usiner;
- la fig. 6 est une vue en plan montrant la disposition des meules par rapport à la pièce à usiner représentée sur la fig. 4, et un exemple de pièce meulée obtenue par la machine selon l'invention; et
- la fig. 7 montre dans une vue en plan encore une autre disposition possible d'une meule par rapport à la pièce à usiner.
- fig. 1, already cited, is a schematic view showing in profile a grinding machine called "centerless";
- fig. 2 shows, in a plan view, the main members of a grinding machine according to the invention;
- fig. 3 shows an embodiment of the support serving as support for the workpiece;
- fig. 4 is an end view showing a possible arrangement of a roughing wheel and a finishing wheel relative to the workpiece;
- fig. 5 shows another possible arrangement of a grinding wheel relative to the workpiece;
- fig. 6 is a plan view showing the arrangement of the grinding wheels relative to the workpiece shown in FIG. 4, and an example of a ground piece obtained by the machine according to the invention; and
- fig. 7 shows in a plan view yet another possible arrangement of a grinding wheel relative to the workpiece.
Sur la fig. 2, représentant un mode de réalisation de la machine à meuler selon l'invention, la référence 10 désigne une poupée qui comporte une broche porte-pièce 11 servant à fixer, par exemple au moyen d'un mandrin 12, la pièce à usiner 1 dont la forme est celle d'un corps de révolution. La broche 11 entraîne en rotation la pièce 1 autour de son axe de révolution aa' afin de permettre son usinage, comme cela est montré plus en détail sur la fig. 6.In fig. 2, representing an embodiment of the grinding machine according to the invention, the
La poupée 10 est disposée sur le bâti non représenté de la machine à meuler. Alors que dans les machines conventionnelles la poupée est fixée rigidement sur le bâti, dans la présente réalisation la poupée 10 est mobile en translation sur le bâti suivant un axe longitudinal X parallèle à l'axe aa'. A cet effet la poupée est disposée sur des glissières ou rails 13 du bâti, le mouvement de translation étant obtenu au moyen d'un moteur 14 solidaire du bâti et d'un organe de transmission 15, par exemple une vis mère disposée entre le moteur et la poupée.The
Une partie de la pièce à usiner 1 sortant du mandrin 12 prend appui contre un support 16, fixé rigidement sur le bâti de la machine. Le support 16, qui sera décrit en détail plus loin, sert à maintenir cette partie de la pièce 1 dans une position bien définie par rapport au bâti, tout en lui permettant de pivoter autour de l'axe aa'.A part of the
Sur le bâti de la machine est encore disposée une coulisse 17 qui supporte une meule 18 destinée à usiner la pièce 1. La coulisse est mobile en translation sur le bâti suivant un axe transversal Y, comme dans les machines conventionnelles, son déplacement étant obtenu soit manuellement, soit à l'aide d'un moteur non représenté. Dans le cas de la fig. 2, l'axe Y et l'axe de rotation de la meule 18 sont orientés respectivement perpendiculairement et parallèlement à l'axe X, mais des orientations différentes de ces axes pourraient aussi convenir. Pour placer la meule 18 dans la position permettant d'usiner la pièce 1 dans les conditions optimales, la coulisse 17 peut encore être déplacée, par exemple manuellement, dans le sens de l'axe X.On the frame of the machine is also arranged a
Le fonctionnement de la machine à meuler représentée sur la fig. 2 est le suivant. La pièce à usiner 1 une fois fixée dans la broche 11, la poupée 10 est disposée sur les glissières 13 en un endroit lui permettant de se déplacer en direction du support 16 d'une distance au moins égale à la longueur devant être meulée. Dans cette position de la poupée 10, l'extrémité libre de la pièce 1 doit être engagée dans le support 16 sans le dépasser. La coulisse 17 est alors déplacée suivant l'axe X de manière à amener la meule 18 aussi près que possible du support 16, sans toutefois le toucher, puis suivant l'axe Y pour placer la meule à une distance de l'axe aa' égale au rayon que doit avoir la pièce terminée. Après la mise en rotation de la pièce 1 et de la meule 18, la translation de la poupée 10 vers le support 16 peut commencer. L'extrémité de la pièce 1 entre alors en contact de la meule 18 pour que celle-ci amène par abrasion son diamètre à la valeur voulue. La meule 18 étant placée au voisinage immédiat du support 16, la partie de la pièce 1 qui est soumise à l'action de l'outil présente un très faible porte à faux. La flexion de la pièce est dans ces conditions négligeable, ce qui garantit une précision d'usinage élevée sur une longueur en principe arbitraire, égale au déplacement de la poupée. Bien entendu si le diamètre de la pièce 1 est faible, et sa longueur importante, son extrémité usinée devra être guidée, en l'introduisant par exemple dans un tube non représenté.The operation of the grinding machine shown in fig. 2 is as follows. The
Avec la machine à meuler qui vient d'être décrite il a été possible d'obtenir, sans difficulté particulière, des pièces cylindriques de 0.05 mm de diamètre sur 50 mm de long, avec une tolérance sur le diamétre de l'ordre du micromètre. Le rapport K, précédemment défini, de la longueur sur le diamètre vaut dans ce cas 1000, soit dix fois mieux que ce que permet d'obtenir une machine de type "centerless".With the grinding machine which has just been described it has been possible to obtain, without particular difficulty, cylindrical parts of 0.05 mm in diameter and 50 mm in length, with a tolerance on the diameter of the order of a micrometer. The ratio K, previously defined, of the length on the diameter is worth in this case 1000, that is to say ten times better than what makes it possible to obtain a machine of type "centerless".
Pour étendre les possibilités d'usinage de la machine décrite, elle peut avantageusement comporter encore un appareil de commande numérique 20, programmable et fournissant un signal multiple de commande S. Cet appareil ne sera pas décrit car de telles commandes numériques sont connues en soi. Le signal de commande S agit, par l'intermédiaire de liaisons électriques non représentées, sur le moteur 14, et sur le moteur de la coulisse 17 qui entraîne celle-ci parallèlement à l'axe Y. Dans ces conditions la poupée 10 et la coulisse 17 peuvent être déplacées, respectivement selon les axes X et Y, par l'appareil de commande 20, et cet appareil être progammé pour que la pièce 1 soit usinée de façon que son diamètre varie, au moins sur une partie de sa longueur, selon une loi prédéterminée. Un exemple d'une pièce ainsi usinée est représenté sur la fig. 6. La machine peut aussi comporter une autre meule 21, disposée sur une autre coulisse 22. Cette coulisse, similaire à la coulisse 17, est mobile selon les axes X et Y, le déplacement selon l'axe Y étant préférentiellement obtenu au moyen d'un moteur non représenté recevant le signal de commande S. La meule 18 peut être une meule d'ébauchage, et la meule 21 une meule de finition. Cette dernière meule doit alors être placée à une distance un peu plus grande du support 16 que la meule 18, et le progamme de l'appareil de commande 20 tenir compte de ce décalage. L'utilisation de deux meules permet d'accroître la rapidité d'usinage et d'améliorer l'état de la surface usinée.To extend the machining possibilities of the machine described, it can advantageously also include a
Le support 16, dont une forme de réalisation est représentée sur les fig. 3a et 3b, est un élément essentiel de la machine à meuler selon l'invention. La référence 25 désigne sur ces figures un pied de soutien rigidement fixé sur le bâti de la machine, ce pied étant montré de profit sur la fig. 3a et en plan sur la fig. 3b. La partie libre du pied présente une encoche 26, en forme de V, dans laquelle est disposée la pièce à usiner 1. L'encoche est délimitée par une face 27 qui comporte, dans le cas présent, deux faces planes 28 et 29, parallèles à l'axe de révolution aa' et faisant entre elles un angle d'environ 90 degrés. La face 27 sert d'appui à la pièce 1 dont la forme, avant son usinage, est celle d'un cylindre de section circulaire. Afin de diminuer l'usure, les faces planes 28 et 29 sont avantageusement constituées par des plaquettes en matériau dur. La pièce à usiner 1 est en outre fermement maintenue dans l'encoche 26 par un rouleau presseur 30. Ce rouleau est mobile en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe aa', et il exerce une force suffisante, typiquement de 50 kg, sur la pièce 1 pour l'empêcher de se déplacer radialement tout en lui permettant de tourner. Enfin le support 16 est disposé sur le bâti de la machine de manière que la ligne joignant le centre du rouleau 30 à celui de la pièce 1 soit une droite perpendiculaire passant par la ligne définie par l'intersection des faces planes 28 et 29 de l'encoche 26.The
Les positions relatives de la pièce à usiner 1, du support 16 et des meules 18 et 21 sont représentées, dans une vue de profil, sur la fig. 4. Dans cette disposition, qui correspond à celle des fig. 2 et 6, les centres des meules et de la pièce à usiner sont alignés sur une même droite horizontale. La meule 18 peut avantageusement être disposée différemment, comme cela est représenté sur la fig. 5, de manière que les droites joignant le centre de la pièce à usiner 1 aux centres du rouleau presseur 30 et de la meule 18 fassent un angle A d'environ 135 degrés. La force qu'exerce la meule 18 sur la pièce 1 se décompose alors en deux forces, l'une horizontale, et l'autre verticale passant par le centre du rouleau 30. La force horizontale est plus faible dans ce cas que dans celui de la fig. 5, ceci entraînant une flexion latérale du pied 25 moindre, et donc une qualité d'usinage améliorée.The relative positions of the
Dans les exemples qui viennent d'être décrits, les axes de rotation des meules 18 et 21 étaient parallèles à l'axe de révolution aa' de la pièce à usiner 1. Une autre orientation de l'axe de la meule peut cependant être utilisée. Cela est représenté sur la fig. 7 où l'axe de la meule 18 fait un angle légèrement inférieur à 90 degrés par rapport à l'axe aa'.In the examples which have just been described, the axes of rotation of the grinding
Il est bien entendu que la machine à meuler qui vient d'être décrite peut subir encore d'autres modifications que celles déjà mentionnées, et se présenter sous d'autres variantes évidentes à l'homme du métier, sans sortir du cadre de la présente invention.It is understood that the grinding machine which has just been described may undergo further modifications than those already mentioned, and be presented in other variants obvious to those skilled in the art, without departing from the scope of the present. invention.
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