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.
Machine for grinding an internal surface of revolution of an annular part The present invention relates to a machine for grinding an internal surface of revolution of an annular part.
In grinding the internal bore of an annular part, significant problems are encountered with regard to the retention of the workpiece, as well as the loading and unloading of this part in and out of its support. For example, if the workpiece is held by means of jaws, all the irregularities of the exterior surface of the workpiece are reproduced on its interior surface. In addition, the contact of such a jaw or a roller with the outer surface of the workpiece risks leaving marks on the latter. Another difficulty encountered is that, in the case where the outer diameter of the part to be ground varies within wide limits from one part to another, it is very difficult to center the part with respect to the grinding wheel in such a way. to obtain a precise rectification.
If these problems do not play a preponderant role when the tolerance on the finish, the diameter and the ovality of the external surface is large enough and does not present a great importance for the use of the part, they take on a great importance if the tolerance allowed on these various points is very low for the internal bore. This is for example the case with the outer race of a ball bearing. This means that, if the part is supported through its outer surface, it is very difficult to achieve good quality for the inner surface.
The present invention avoids the various drawbacks of known devices.
The machine forming the subject of the invention, comprising a mechanism for loading and unloading the workpiece, is characterized by a support element which can be placed around the workpiece with a small clearance, a plate of 'fixed support against which comes into contact a radial surface of the workpiece, means for supplying a viscous fluid in the clearance between the support element and the workpiece, and means for rotating the support element which drives the part in rotation by the viscosity of the fluid.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention, FIG. 1 is a front view of a grinding machine comprising this embodiment; fig. 2 is a plan view corresponding to FIG. 1; the fi-. 3 is a section along III-III of FIG. 2 in fig. 4 is a side view corresponding to FIG. 1;
fig. 5 is a section on a larger scale along V-V of FIG. 1, and fig. 6 is a view of members shown in FIG. 2. FIG. 1 shows a grinding machine 10. It comprises a frame 11, having a front surface 12, substantially vertical. On this front surface are mounted a workpiece carrier assembly 13 and a loading and unloading mechanism 14. An inlet chute 15 and an outlet chute 16 are also fixed on the front face 12.
The loading and unloading mechanism 14 comprises a disc 17, mounted to rotate on a hollow shaft 18. The latter is disposed horizontally and longitudinally in the frame 11, and it protrudes outside the front surface 12. The disc 17 comprises three locations, 19, 21 and 22, for the workpieces, arranged at 1200 around the hollow axis 18. Location 19, for example, is formed by a partially circular notch; an annular plate 23 is mounted around the edge thereof; two opposing resilient fingers 24 and 25 extend, internally to the notch, towards the front surface 12 of the frame; these elongated fingers are better represented in FIG. 3, on which they are marked with 24 'and 25'. An axis 26 starts from the front surface 12 of the frame.
At its outer end is keyed an arm 27 which carries at its lower end a large pad 28. The latter has a substantially rectangular configuration and is large enough to enter the location 19 and occupy a significant part of it. , without however touching the fingers 24 and 25. The location 21 is shown in a position of covering the workpiece holder device 13. On the front surface 12 of the frame, is also fixed a bearing 29, horizontal, elongated, in which is mounted a shaft 31. The latter is horizontal and substantially parallel to the surface 12, and it extends. cantilevered, far from landing 29.
The shaft 31 is located outside the plane of the disc 17 of the loading and unloading device 14; it is provided, at its free end, with a U-shaped pressure member 32. The latter, due to its shape, comprises two fingers 33 and 34 spaced apart so that they match the opening of the 'location 21 and with the device tif workpiece 13, as described below.
The hollow shaft 18 carries in its bore an axis 35 which extends outside the disc 17. An arm 36, fixed to the axis 35, carries at its outer end a shoe 37, similar to the shoe 28 associated with the. arm 27. This pad is formed to fit closely with the opening of location 22. without coming into contact with the resilient fingers. The arm 36 must of course have a shape such that it does not meet the disc 17 or the edge of the location 22, even when the pad 37 is inside the opening. Cams 38, 39 and 41 are mounted on the periphery of the disc 17. These cams are located respectively halfway between the locations 19 and 21. 21 and 22 and 22 and 19.
A microswitch 42. mounted on the front surface 12 of the frame 11. comprises a control finger 43. arranged so as to be engaged by one of the cams 38. 39 or 41, when the said 17 rotates around the shaft 18. .
We now refer to FIG. 2 which is a plan view of the grinding machine 10. It can be seen that an electric motor 44 is mounted on the frame 11. on one side of the axis of the workpiece holder device 13. This motor is connected by means of belts 45 to a pulley 46. The bearing 29 is clearly shown in this view, as is the shaft 31 which rotates in this bearing.
At the front of the surface 12 of the frame is disposed a hydraulically controlled cylinder 47. which comprises a piston rod 48 capable, under certain conditions, of penetrating into openings of the disc 17 of the loading and unloading device. so as to block the latter in position This figure shows the pad 37 on its arm 36 particularly clearly. It is in turn mounted on the axis 35. The shaft 26, which carries the arm 27 and the pad 28.
An annular workpiece 49 is held in position by the workpiece holder device 13, the interior surface of which must be ground by means of an abrasive grinding wheel 53 mounted on a spindle 54. The latter is. of course. mounted on a known tool holder head. which allows its rotation and its lateral and longitudinal displacement with respect to the axis of the rest of the machine. The workpiece is held in a chuck 55. the smooth bore 56 of which is only slightly larger than the outer surface 51 of the workpiece 49. as detailed below.
The mandrel bore has a clearance groove 57. located near the bottom; this allows a backing plate 58 to rest against the bottom of the mandrel. if needed. The support plate 58 has substantially the shape of a disc, but it comprises a shoulder 59 which defines a peripheral rim 61, directed towards the front, with which comes into contact the inner end of the workpiece. The support plate 58 is mounted on one end of a rod 62, the other end of which is fixed to a support 63.
The latter, as seen in fig. 2. surrounds the pulley 46 and it is fixed to the side of the frame 11, so that the rod 62 is immobilized against any longitudinal or rotational movement with respect to the frame 11.
The rod 62 is supported in the bore of a hollow shaft 64 which is connected at one end to the mandrel 55, and which is mounted in a bore 65 of the frame 11. The end of the shaft 64, opposite the mandrel 55, comprises splines 66 which extend over a significant length of the shaft. These splines mesh with grooves 67 formed on the inside of the pulley 46. In this way, power is transmitted from the belts 45 to the hollow shaft 64 via the pulley 46. The shaft 64 comprises a flange 68, directed outwardly, which slides exactly in a bore 69, so that the flange 68 and. the bore 69 constitutes the piston and the cylinder of a linear hydraulic booster.
A suitable ball bearing 71. mounted in the frame I1. supports pulley 46. The surface of bore 65, which extends through frame 11, is provided with a series of shallow pockets 72.. to which are connected passages 73 which bring oil from a main duct 74. In this way. the hollow shaft 64 is supported on hydrostatic supports. At the top of the frame. is mounted a hydraulic valve 75, which is connected to the opposite ends of the bore 69 by passages 76 and 77. The oil is thus brought on each side of the glue 68. so as to control the longitudinal displacement of the 'tree 64.
A conduit 78. connected to a source, not shown. viscous oil under pressure. is connected to a passage 79. located longitudinally through the rod 62 and terminated by a transverse passage 81. The latter terminates externally in a clearance groove 82. formed in the inner surface of the hollow shaft 64 and the length of which is substantially equal to the relative stroke of the collar 68 and the bore 69. functions as a piston and cylinder. This groove 82 is therefore always in communication with a radial passage 83 formed in the hollow shaft 64 and connected to a longitudinal step 84.
This in turn ends in a rn.dial passage 85 formed at the rear of the mandrel 55. The p, issade 85 is connected to an annular passage 86 which extends entirely around the axis of the mandrel 55. The passade 86 is connected to a plurality of small passages 87, which terminate on the inner surface 56 of the bore of the chuck 55. Hydrostatic lubrication is thus obtained between the surface 56 and the outer surface 51 of the workpiece 49. The frame 11 has a bore 88 in which the mandrel 55 can be housed when the hollow shaft 64 moves to the left.
It is seen in fig. 4 the way in which a support flange for the inlet chute 15 is fixed to the frame 11, the main part of the chute being shown in dotted lines. A certain number of adjustment screws 89, 91 and 92 make it possible to adjust the chute with precision with respect to the reception location 19. The axis 26 is supported in a sliding manner. in bosses 93. and 94, located on the side of the frame 11; it is controlled by a coupling 95. which attacks a rod 96 protruding from the side of the axis 26. The coupling 95 is operated by a hydraulic cylinder 97 fixed to the top of the frame 11.
It can be seen in FIG. 5, that the pin 31 is slidably supported in the bearing 29. This pin is provided, in its intermediate part, with a finger 97 directed upwards and a finger 98 directed downwards. The upper finger carries a shoe 99, made of hard metal, arranged so as to be able to be attacked by the piston rod <B> 101 </B> of a hydraulic cylinder mounted in the frame 11. An adjusting screw 102 is fixed in a boss 103 located on the front surface 12 of the frame; the head of this screw occupies a position such that it can be touched by the pad 99 of the finger 97, so as to limit the outward movement due to the action of the piston rod.
The lower finger 98 carries a small block 104, which has a bore 105 in which is slidably mounted an udder 106. The latter has a rod 107 which extends outwardly to the rear of the block 104 and occupies a position in which it comes into contact with a rod 108, made of hard metal, directed forward and fixedly mounted in the frame 11. Inside the bore 105 is a res out 109. placed between the piston 106 and a plug 111 screwed into the inlet of the bore 105. It can also be seen that the pressure device 32. in the form of a U, comprises a finger 34 directed towards the rear.
Fig. 6 shows the mechanism for changing the position of the loading and unloading mechanism 14. Inside the frame, the hollow shaft 18 is keyed with a ratchet wheel 112 having only three teeth <B> 113, </B> 114 and 115. These teeth are attacked successively by a pawl 116. which pivots on a block 117 by means of a pin 118. The pawl <B> 116 </B> is applied towards the axis of the 'shaft 18, by a spring 119 placed between the outer end of the pawl and the block 117. The pawl has a single square tooth 121. which engages the teeth of the ratchet pinion 112. The block 117 is pivotally mounted on the 'axis 18; under certain conditions. it pivots under the action of the piston rod 122 of a cylinder 123, the latter being visible in FIGS. 1, 2 and 4.
Fig. 2 shows how the axis 26 is connected to the hitch 95. It is also seen in this figure that the shaft 35 is provided with a trigger mechanism 124, in the central part of the frame 11. A coupling 125 is actuated. by the same cylinder as the coupling 95, that is to say the cylinder 97. The two couplings are pulled towards the rear of the frame by springs 126 and 127. The coupling 125 is connected to the axis 35 so as to move the shoe 37 rearwardly simultaneously with the forward movement of the shaft 26 and of its shoe 28. The coupling 125 is connected, as can be seen in particular in FIG. 4, to a block 128. by a rod. The block 128 can slide on the shaft 35.
A trigger finger 129, forming part of the trigger 124, pivots in a slot at the end of the shaft 35. This finger pivots under the action of a leaf spring 131, which normally maintains it in a position. such that a portion 130 extends above the surface of the shaft 35 and prevents the shaft from slipping away from the block 128. In this way, when the hitch and the block move to the left , they take shaft 35 with them. An inclined surface, located at the left end of the trigger finger 129, then strikes a rod 132, which causes this end to be raised upwards, and the other end to be lowered. As a result, the part 130 disappears in the slot in the shaft 35.
This allows a spring 133 to act on it and push it to the right. Therefore, the axis 26 can remain in its position of moving to the right, while the axis 35 returns to the right immediately instead of remaining to the left. This allows the shoe 37 to leave the location 22 of the loading and unloading mechanism, so that the main body 17 can change position, while the shoe 28 remains pressed against the workpiece which rests on the fingers 24 and 25. Keeping the shoe 28 in place against the workpiece prevents the following pieces, contained in the chute 15, from rolling down into the loading position.
In other words, the shoe 28 acts as an unlocking mechanism, allowing a new part to roll and take place in front of the loading location 19. ready for. be pushed on the fingers 24 and 25 by the pad 28.
In the preferred embodiment, the oil sent to the workpiece carrier has a viscosity of 600 W and its pressure is 6.3 bar. The backing plate and the chuck are combined with the workpiece so that the latter is slowed down by 20 to 40 rpm in relation to the speed of rotation of the chuck. This drives the part, due to the viscosity of the thick oil. The fluid is brought through a set of hydrostatic constrictions formed by the passages 87 which are of small diameter. The clearance between the mandrel and the part is of the order of 0.025 to 0.075 mm. The hydrostatic support thus obtained tends to center the part in the mandrel. When the grinding is in progress, a torque is applied to the part 49 by the grinding wheel 53.
This torque generates a sliding speed Nl. The fixed backing plate makes it easier to achieve this sliding speed. In this way. a resistant torque is imposed on the part. and generates a continuous slip. This sliding improves the concentricity of the ground bore with the exterior surface of the part;
it also significantly eliminates eccentricity and bearing defects in the mandrel and the workpiece holder. The chuck can also accommodate moderate dimensional variations of the outer diameter, which allows precise inner grinding by the method which includes determining the final position of the grinding wheel by dressing it in a known plane followed by its lateral advance of a known quantity. This precise method of grinding is of course only possible if the workpiece is exactly centered. High speeds of the workpiece carrier can be achieved in the conventional direction. that is to say with the part turning in the opposite direction to that of the grinding wheel. Rectification in the same direction is also possible.
The chuck operates at relatively low oil pressure. which facilitates the conservation of the oil. However. the load capacity of the mandrel can be increased by increasing the oil pressure at the expense of oil consumption. This mandrel has an appreciable centering action until a sliding speed is created between the workpiece and the mandrel. This sliding speed is due to the braking action of the support plate 58 on the workpiece, and also. of course. to the action of the grinding wheel on the inner surface of the workpiece.
The operation of the machine according to the invention, set out below. will be better understood in the light of the above description.
The parts to be machined. which enter the machine, roll and descend in the chute 15. They remain stacked against each other, and the lower part rests against the edge of the pad 28 which prevents it from continuing its course and leaving the chute. At the start of a cycle, shaft 26 is pulled back by cylinder 97; a new part 49 can therefore descend from the chute and be placed in alignment with the location 19 of the loading and unloading mechanism 14. The cylinder 97 is then actuated in the other direction, so that the shaft 26 moves. to the right (fig. 4); the shoe 28 pushes the part on the fingers 24 and 25 and remains in this position, so as to hold the part on the fingers and to prevent it from falling.
The other workpieces are stopped at the top of the chute and cannot ash because they meet the edge of shoe 28. When a workpiece is in loading location 19, cylinder 123 is actuated; therefore, udder rod 122 acts, through pawl 116, to rotate ratchet wheel 112 and hence hollow shaft 18. This causes disc 17 to rotate 120o, and location called 19 in FIG. 1 then comes to the position previously occupied by location 21. At this time, the workpiece is aligned with the chuck 55 which is in its far left position, completely inside the 'bore 88 of the frame.
As a result, the backing plate 58 has its glue rette or leading edge in the plane of the outer edge of the mandrel 55. The workpiece is aligned with these two elements. Oil is then admitted from the left side of the collar 68, so that the hollow shaft 64 moves to the right and drives the mandrel 55 with it. This latter envelops the part. At this time, a cylinder actuates the piston rod 101 which moves forward, meets the finger 97, and rotates the shaft 31, so that the fingers 33 and 34 move inwardly through the shaft. 'opening of the disc 17 and press on the outer end of the part 49. The latter is thus pressed strongly against the support plate 58. The motor 44 runs continuously and rotates the pulley 46 by means of the belts 45.
The pulley itself drives the hollow shaft 64 in rotation, via the splines 67 and 68. The mandrel 55 therefore rotates continuously. whether or not it is in the working position. and whether or not it has received a workpiece. The oil is admitted on the inner surface of the mandrel, by the following circuit: it arrives from the conduit 78, follows the passage 79. the passage 81. the groove 82, the passages 83. 84 and 85, then emerges through the capillary orifices 87 on the inside face of the mandrel. A hydrodynamic and hydrostatic film is immediately established between the inner surface 56 of the mandrel 55 and the outer surface 61 of the part 49.
The grinding wheel 53 moves inward and performs the operation of grinding the interior surface 52 of the workpiece. in a known manner. When the rectification is complete. the mandrel 55 is returned to the bore 88. by the oil admission through the passage 77 behind the flange 68. which causes the displacement of the hollow shaft 64 to the left of FIG. 3. Fingers 24 'and 25' remain in the workpiece and the hand will hold in location 21 even after removal of chuck 55.
The loading and unloading device 14 again rotates 120,), under the action of the cylinder <B> 123. </B> and this location 21. with the part considered. then takes the place occupied by the location 22 in FIG. 1. ie the unloading location. At the moment. the axis 35 is moved to the left by the cylinder 97 and consequently the shoe 37 pushes the workpiece out of the elastic fingers and causes it to fall into the chute 16 from where it is discharged.
The pad 28 must remain pressed against the workpiece. to prevent the introduction into the mechanism of new parts coming from the chute 15 while, simultaneously, the pad 37 must be withdrawn from the location as soon as it has pushed the part out of the fingers. In fact, the shoe 37 cannot remain in the location during the change of position of the loading and unloading mechanism. Means are therefore provided for the almost immediate return of the pin 35 to its initial position, while the pin 26 remains in its position to the right, against the part which is in the loading location. This is achieved by contact of block 128 against trigger 129, which drives axis 35 to the left.
When the finger 129 meets the rod 132, its end 130 enters the slot in the pin 35. The latter is then free to slide in the opposite direction, under the pressure of the spring 133. Thus, the pad 37 is immediately withdrawn. , while the pad 28 remains in place.
We see on fi g. 5 that the last movement of the fingers 33 and 34 is controlled by the adjustment of the screw 102. The spring 109 absorbs the shock due to the rapid rotation of the shaft 31; therefore, the fingers can press against the workpiece with a predetermined pressure. The screw 102 is normally adjusted so as to act only as a stroke limiter, the compression of the spring 109, which is regulated by the plug 119, determining the pressure of the fingers 33 and 34 against the end of the part.