FR2752182A1 - Liquid spray nozzle for abrasive wheel of grinding machine - Google Patents
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Abstract
Description
BUSE D'ARROSAGE ET DE DECRASSAGE POUR MEULE DE
RECTIFICATION
Wn v
DESCRIPTION
Domaine de l'invention
L'invention concerne la rectification des pièces métalliques à l'aide de meules abrasives et, en particulier, des meules au nitrure de bore cubique, dénommées meules CBN . Elle concerne également l'usinage et la rectification de pièces métalliques au moyen de centres d'usinage à cinq axes de mouvement.WATERING AND CLEANING NOZZLE FOR GRINDING WHEEL
RECTIFICATION
Wn v
DESCRIPTION
Field of the invention
The invention relates to the grinding of metal parts using abrasive wheels and, in particular, wheels with cubic boron nitride, called CBN wheels. It also relates to the machining and grinding of metal parts by means of machining centers with five axes of movement.
Art antérieur et problème posé
Il est connu d'utiliser des meules au nitrure de bore cubique pour effectuer différentes opérations de rectification. De telles meules sont composées de grains abrasifs élaborés artificiellement à une température supérieure à 1 000 0C. Ces grains sont enrobés par un liant vitrifié. La durée de vie d'une telle meule au nitrure de bore cubique est souvent de dix à cent fois supérieure à celle d'une meule classique. Sa dureté est généralement deux fois supérieure à celle d'une.meule classique en corindon.Prior art and problem posed
It is known to use grinders with cubic boron nitride to perform various grinding operations. Such grinding wheels are composed of abrasive grains produced artificially at a temperature above 1000 ° C. These grains are coated with a vitrified binder. The lifetime of such a cubic boron nitride wheel is often ten to one hundred times longer than that of a conventional wheel. Its hardness is generally twice that of a conventional corundum grinding wheel.
La technique d'utilisation des meules au nitrure de bore cubique s'effectue dans des conditions particulières. En particulier, la pression d'arrosage de lubrifiant est six fois supérieure à celle utilisée par les rectifieuses standard. De plus, les conditions d'usinage sont relativement figées, notamment concernant l'avance de la table de la machine-outil, la profondeur de pénétration et la vitesse périphérique de la meule comprise entre 60 et 100 m/s. The technique for using cubic boron nitride wheels is carried out under special conditions. In particular, the lubricant spray pressure is six times higher than that used by standard grinders. In addition, the machining conditions are relatively fixed, in particular concerning the advance of the table of the machine tool, the penetration depth and the peripheral speed of the grinding wheel between 60 and 100 m / s.
D'autre part, les rectifieuses utilisant ce type de meules doivent comporter des équipements spéciaux, tels qu'unie broche à grande vitesse de rotation, des outillages multi-opérations, des buses d'arrosage de forme complexe devant être adaptées au procédé d'usinage et à la grande vitesse et, enfin, des buses de décrassage des meules. On the other hand, the grinding machines using this type of grinding wheels must include special equipment, such as a spindle with high speed of rotation, multi-operation tools, watering nozzles of complex shape having to be adapted to the process of machining and at high speed and, finally, grinding nozzles.
Ces problèmes d'arrosage, de lubrification et de décrassage deviennent de plus en plus ardus en fonction de la complexité du procédé d'usinage, du nombre de phases et des différents mouvements relatifs de la meule par rapport à la pièce et à l'outillage de la rectifieuse. Il est fréquent que, pour chaque opération différente, un équipement spécifique d'arrosage et de décrassage soit prévu et doive être stocké à proximité de la machine à rectifier pour pouvoir être positionné sur celle-ci au moment venu, par exemple au moyen d'un système robotisé. These watering, lubrication and scouring problems become more and more difficult depending on the complexity of the machining process, the number of phases and the different relative movements of the grinding wheel in relation to the part and the tool. of the grinding machine. Frequently, for each different operation, specific watering and cleaning equipment is provided and must be stored near the grinding machine so that it can be positioned on it when the time comes, for example by means of a robotic system.
C'est le cas des machines à rectifier dites cinq axes , ctest-à-dire dont le mouvement de la pièce par rapport à l'outil peut être effectué de cinq manières différentes parmi les six degrés de liberté théoriques. La figure 1 montre une telle rectifieuse. This is the case of so-called five-axis grinding machines, that is to say, the movement of the part relative to the tool can be carried out in five different ways among the six theoretical degrees of freedom. Figure 1 shows such a grinder.
Elle comprend principalement un bâti 3 sur lequel est montée une table 4, mobile en translation selon un premier axe horizontal X. Sur cette table 4 est monté un porte-pièce 6 pouvant supporter une pièce à usiner, cette dernière pouvant tourner selon un second axe horizontal A parallèle au premier axe de translation X.It mainly comprises a frame 3 on which is mounted a table 4, movable in translation along a first horizontal axis X. On this table 4 is mounted a workpiece carrier 6 which can support a workpiece, the latter being able to rotate along a second axis horizontal A parallel to the first axis of translation X.
D'un autre côté, le bâti 3 supporte une colonne 7 montée mobile en translation selon un troisième axe horizontal Z. Sur cette colonne 7 est montée mobile en translation, selon un premier axe vertical Y, une tête porte-broche 9 sur laquelle est montée une broche 8, mobile en rotation autour d'un second axe vertical B. On the other hand, the frame 3 supports a column 7 mounted movable in translation along a third horizontal axis Z. On this column 7 is mounted movable in translation, along a first vertical axis Y, a spindle head 9 on which is mounted a spindle 8, movable in rotation about a second vertical axis B.
Cette broche 8 porte la meule 1 entraînée en rotation autour d'un troisième axe de rotation C perpendiculaire aux deux premiers axes de rotation A et B. On comprend ainsi que les mouvements de la meule 1 autour de la pièce à usiner puissent être nombreux au cours d'une même gamme d'usinage. De plus, on note que le point de contact entre la meule et la pièce peut varier de plusieurs degrés, en fonction de la surface de la pièce à rectifier. En effet, si celle-ci est courbe, le point de contact va tourner autour de l'axe de courbure de la surface à rectifier.This spindle 8 carries the grinding wheel 1 driven in rotation about a third axis of rotation C perpendicular to the first two axes of rotation A and B. It is thus understood that the movements of the grinding wheel 1 around the workpiece can be numerous at during the same machining range. In addition, it should be noted that the point of contact between the grinding wheel and the workpiece can vary by several degrees, depending on the surface of the workpiece to be ground. Indeed, if it is curved, the contact point will rotate around the axis of curvature of the surface to be ground.
La figure 2 montre une telle situation où la meule 1 est amenée à parcourir un tronçon de surface cylindrique 19 d'un secteur de distributeur de turbine d'un turbopropulseur. La position de la meule 1 représentée en traits interrompus montre la distance que peut parcourir la meule et, par là même, l'angle que peut faire autour du point P, centre du distributeur, le point de contact U entre la meule 1 et la surface à usiner 19. FIG. 2 shows such a situation where the grinding wheel 1 is caused to run through a section of cylindrical surface 19 of a turbine distributor sector of a turboprop. The position of the grinding wheel 1 shown in broken lines shows the distance that the grinding wheel can travel and, thereby, the angle that can be made around the point P, center of the distributor, the contact point U between the grinding wheel 1 and the surface to be machined 19.
On comprend ainsi que, la buse d'arrosage étant fixe pour ce type d'opération, le trajet du fluide propulsé varie en longueur, de sa sortie de la buse 10 au point d'usinage U de la meule 1 sur la surface 19. It is thus understood that, the sprinkler nozzle being fixed for this type of operation, the path of the propelled fluid varies in length, from its exit from the nozzle 10 to the machining point U of the grinding wheel 1 on the surface 19.
L'invention vise à remédier à ces contraintes dues à l'utilisation de meules au nitrure de bore cubique sur des rectifieuses du type à cinq axes. The invention aims to remedy these constraints due to the use of grinders with cubic boron nitride on grinders of the five-axis type.
Résumé de l'invention
A cet effet, l'objet principal de l'invention est une buse d'arrosage et de décrassage pour une meule de rectification au nitrure de bore cubique devant être utilisée sur une machine de rectification à cinq axes, comprenant une portion de canalisation de forme générale incurvée dont la section diminue pour passer d'une section de l'extrémité d'entrée quelconque à une section de l'extrémité de sortie diminuée, la paroi concave de la buse étant une paroi plane incurvée, de manière à épouser globalement la surface périphérique de la meule à lubrifier et à décrasser.Summary of the invention
To this end, the main object of the invention is a spraying and cleaning nozzle for a cubic boron nitride grinding wheel to be used on a five-axis grinding machine, comprising a portion of shaped pipe. general curved whose section decreases to pass from a section of any inlet end to a section of the outlet end reduced, the concave wall of the nozzle being a flat curved wall, so as to conform generally to the surface wheel peripheral to be lubricated and cleaned.
Dans le but de procéder au décrassage, la buse comprend des trous latéraux dans la paroi concave, de manière à projeter du lubrifiant sur la surface périphérique de la meule pour décrasser cette dernière. For the purpose of cleaning, the nozzle includes lateral holes in the concave wall, so as to spray lubricant on the peripheral surface of the grinding wheel to remove the latter.
Dans sa réalisation principale, le rayon de courbure de la paroi concave est plus grand vers l'extrémité de sortie que vers l'extrémité d'entrée. In its main embodiment, the radius of curvature of the concave wall is greater towards the outlet end than towards the inlet end.
De préférence, la section de l'extrémité de sortie est allongée et la paroi concave est plane et incurvée. Preferably, the section of the outlet end is elongated and the concave wall is planar and curved.
Liste des figures
L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de quatre figures représentant respectivement
- figure 1, déjà décrite, une rectifieuse du type cinq axes sur laquelle est utilisée la meule selon l'invention ;
- figure 2, un schéma relatif au déplacement angulaire du point d'usinage entre la meule et la pièce à rectifier ;
- figure 3, en coupe frontale, la buse selon l'invention installée pendant une opération de rectification pour laquelle elle est utilisée ;
- figure 4, en vue cavalière détaillée, la buse selon l'invention.List of Figures
The invention and its various technical characteristics will be better understood on reading the following description, accompanied by four figures representing respectively
- Figure 1, already described, a five-axis type grinder on which the grinding wheel according to the invention is used;
- Figure 2, a diagram relating to the angular displacement of the machining point between the grinding wheel and the workpiece;
- Figure 3, in front section, the nozzle according to the invention installed during a rectification operation for which it is used;
- Figure 4, in detailed perspective view, the nozzle according to the invention.
Description détaillée d'un mode de réalisation
En référence à la figure 3, la buse d'arrosage et de décrassage selon l'invention 10 est représentée en position de fonctionnement au côté d'une meule au nitrure de bore cubique 1. Cette dernière est montée tournante autour d'un axe horizontal pour usiner, ou plus précisément, rectifier la surface 5S d'une pièce métallique 5.Detailed description of an embodiment
Referring to Figure 3, the sprinkler and cleaning nozzle according to the invention 10 is shown in the operating position alongside a grinding wheel with cubic boron nitride 1. The latter is mounted to rotate about a horizontal axis to machine, or more precisely, rectify the surface 5S of a metal part 5.
En tenant compte du sens de rotation de la meule 1, représentée par la flèche F, la buse 10 est placée avant le point d'usinage U qui se trouve à la rencontre tangentielle de la meule 10 et de la pièce 5. Taking into account the direction of rotation of the grinding wheel 1, represented by the arrow F, the nozzle 10 is placed before the machining point U which is at the tangential meeting of the grinding wheel 10 and the part 5.
L'extrémité d'entrée 11 de la buse 10 se trouve en haut, de telle sorte que le fluide d'arrosage et de décrassage de la meule 1 descend dans la buse 10, non seulement par gravité, mais au moyen d'une pression très élevée, six fois plus importante que pour l'arrosage d'opérations de rectification ordinaires. Le fluide débouche par l'extrémité de sortie 12 de manière tangentielle à la surface 2 de la meule 1, à cet endroit. Cette extrémité de sortie étant décalée angulairement par rapport au point d'usinage U, la direction d'éjection du fluide à l'extrémité de sortie n'est pas, à proprement parler, dans la direction exacte de ce point d'usinage U. Néanmoins, la vitesse de rotation de la meule (au moins 60 m/s en périphérie de la meule) et la pression de projection du fluide font que celui-ci est aspiré contre la surface 2 de la meule 1 par une dépression due à cette grande vitesse de rotation et par les écoulements d'air au voisinage de la meule 1. Comme l'indique les petites flèches, le fluide a donc tendance à rester très près de la surface 2 de la meule 1 et se trouve aspiré entre cette dernière et la pièce 5 vers le point d'usinage U, où ce fluide doit faire son office d'arrosage et de lubrification.The inlet end 11 of the nozzle 10 is at the top, so that the watering and cleaning fluid from the grinding wheel 1 descends into the nozzle 10, not only by gravity, but by means of pressure very high, six times higher than for watering ordinary grinding operations. The fluid opens out through the outlet end 12 tangentially to the surface 2 of the grinding wheel 1, at this location. This outlet end being angularly offset from the machining point U, the direction of ejection of the fluid at the outlet end is not, strictly speaking, in the exact direction of this machining point U. Nevertheless, the speed of rotation of the grinding wheel (at least 60 m / s on the periphery of the grinding wheel) and the pressure of projection of the fluid make it sucked against the surface 2 of the grinding wheel 1 by a vacuum due to this high speed of rotation and by the air flows in the vicinity of the grinding wheel 1. As indicated by the small arrows, the fluid therefore tends to remain very close to the surface 2 of the grinding wheel 1 and is sucked between the latter and the part 5 towards the machining point U, where this fluid must do its function of watering and lubrication.
Sur cette figure 3, on a également représenté sur la paroi concave 13 de la buse 10 des trous latéraux 15 pour expulser une partie du fluide directement contre la surface 2 de la meule 1. Ils sont pratiquement perpendiculaires à celle-ci. Compte tenu de la vitesse et de la pression du fluide dans la buse 10, la force d'éjection de ce dernier contre la surface 2 de la meule 1 par les trous latéraux 15 est telle que le fluide a un effet de percussion relativement important contre cette surface 2. Le résultat obtenu sur cette surface 2 de la meule 1 est un décrassage des points de cette surface 2 avant qu'ils ne procèdent à une nouvelle opération d'abrasion au point d'usinage U. In this FIG. 3, side holes 15 have also been shown on the concave wall 13 of the nozzle 10 for expelling a portion of the fluid directly against the surface 2 of the grinding wheel 1. They are practically perpendicular thereto. Given the speed and pressure of the fluid in the nozzle 10, the ejection force of the latter against the surface 2 of the grinding wheel 1 by the side holes 15 is such that the fluid has a relatively significant impact effect against this surface 2. The result obtained on this surface 2 of the grinding wheel 1 is a cleaning of the points of this surface 2 before they carry out a new abrasion operation at the machining point U.
Cela permet également d'effectuer le vide d'air, entre la meule 1 et la buse 10, facilitant une meilleure trajectoire du fluide d'arrosage.This also makes it possible to carry out the vacuum of air, between the grinding wheel 1 and the nozzle 10, facilitating a better trajectory of the coolant.
Comme on peut le constater, l'angle de courbure de la buse, c'est-à-dire de la paroi concave 13 et éventuellement de la paroi convexe 14 est un peu plus petit vers l'extrémité d'entrée 11 que vers l'extrémité de sortie 12. Ceci est un exemple de réalisation, mais convient particulièrement dans la position d'utilisation de la buse 10 représentée sur la figure 3. En effet, un grand angle de courbure de la paroi concave 13 vers l'extrémité de sortie 12 de la buse 10 permet de tangenter cette extrémité de sortie 12 de manière relativement fine et précise par rapport à la meule 1. As can be seen, the angle of curvature of the nozzle, that is to say of the concave wall 13 and possibly of the convex wall 14 is a little smaller towards the inlet end 11 than towards the outlet end 12. This is an exemplary embodiment, but is particularly suitable in the position of use of the nozzle 10 shown in FIG. 3. Indeed, a large angle of curvature of the concave wall 13 towards the end of outlet 12 of nozzle 10 makes it possible to tangent this outlet end 12 in a relatively fine and precise manner with respect to the grinding wheel 1.
La figure 4 montre mieux la disposition des trous latéraux 15 sur la paroi concave 13. Le nombre de trous latéraux 15 n'est pas limité à huit, comme sur cette figure 4. FIG. 4 shows better the arrangement of the lateral holes 15 on the concave wall 13. The number of lateral holes 15 is not limited to eight, as in this FIG. 4.
L'extrémité de sortie 12 est donc constituée d'une fente longitudinale car les parois concave 13 et convexe 14 sont des surfaces planes incurvées. En d'autres termes, les différentes sections de la buse 10 sont rectangulaires. Ceci est un exemple de réalisation. Toutefois, cette réalisation convient particulièrement quand la surface 2 de la meule 1 est une surface cylindrique. On peut envisager que la paroi concave 13 de la buse 10 puisse être d'une forme complémentaire à celle de la surface périphérique 2 de la meule 1. The outlet end 12 therefore consists of a longitudinal slot because the concave 13 and convex 14 walls are flat curved surfaces. In other words, the different sections of the nozzle 10 are rectangular. This is an example of realization. However, this embodiment is particularly suitable when the surface 2 of the grinding wheel 1 is a cylindrical surface. It is conceivable that the concave wall 13 of the nozzle 10 could be of a shape complementary to that of the peripheral surface 2 of the grinding wheel 1.
De même, une paroi latérale 16 a été représentée, faisant la jonction entre les parois concave 13 et convexe 14. Cette paroi latérale 16 est plane. Ceci ne constitue également qu'un exemple de réalisation. Similarly, a side wall 16 has been shown, making the junction between the concave 13 and convex walls 14. This side wall 16 is planar. This is also only an example of an embodiment.
On comprend ainsi que la buse selon l'invention permet à la fois un arrosage efficace du point d'usinage U de la meule 1 sur la pièce 5 et un décrassage des particules métalliques collées sur la meule 1. It is thus understood that the nozzle according to the invention allows both efficient watering of the machining point U of the grinding wheel 1 on the part 5 and a cleaning of the metallic particles stuck on the grinding wheel 1.
L'arrivée tangentielle du fluide à la sortie de la buse 10 permet un arrosage optimal à des vitesses périphériques de la meule 1 élevées. The tangential arrival of the fluid at the outlet of the nozzle 10 allows optimal watering at high peripheral speeds of the grinding wheel 1.
Bien évidemment, avec son profil effilé et son positionnement latéral, la buse selon l'invention permet d'éviter des risques de collision entre la buse 1 et l'outillage de la rectifieuse. Obviously, with its tapered profile and its lateral positioning, the nozzle according to the invention makes it possible to avoid risks of collision between the nozzle 1 and the tools of the grinding machine.
En d'autres termes, la position de la buse selon l'invention est tributaire de la position de la meule 1. Plus exactement, on peut prévoir que la position de la buse 10 est fixe par rapport à la position de la meule, dans tous ses déplacements par rapport à la pièce à usiner, à la table et à l'outillage de la machine-outil. En effet, dans les méthodes traditionnelles, la buse est fixée sur la machine-outil ou sur la table de celle-ci et est donc des mouvements relatifs par rapport à la meule. Par contre, la buse 10 selon l'invention étant plaquée contre la meule 1, elle a très peu de chance de subir un contact ou un choc avec un outillage de la machine-outil, ces outillages ne devant pas approcher la meule de rectification 2. Ainsi, la position de la buse 10, selon l'invention, n'est pas modifiée et la direction et l'orientation du jet de fluide de décrassage et d'arrosage n'est jamais modifiée. In other words, the position of the nozzle according to the invention is dependent on the position of the grinding wheel 1. More precisely, it is possible to provide that the position of the nozzle 10 is fixed relative to the position of the grinding wheel, in all its movements in relation to the workpiece, the table and the machine tool. Indeed, in traditional methods, the nozzle is fixed on the machine tool or on the table thereof and is therefore relative movements relative to the grinding wheel. On the other hand, the nozzle 10 according to the invention being pressed against the grinding wheel 1, it has very little chance of undergoing contact or impact with a tool of the machine tool, these tools not having to approach the grinding wheel 2 Thus, the position of the nozzle 10, according to the invention, is not changed and the direction and orientation of the jet of cleaning and watering fluid is never changed.
On peut envisager différentes formes de buses adaptées à différentes formes de meules de rectification. We can consider different shapes of nozzles adapted to different shapes of grinding wheels.
Le fait que le jet de fluide arrive tangentiellement sur la surface 2 de la meule 1 permet que le point d'usinage U peut varier angulairement, puisque ce jet est pratiquement collé à la surface 2 de la meule 1 et arrive presque en totalité à ce point d'usinage U quelle que soit la distance séparant ce point d'usinage U de l'extrémité 12 de la buse 10. The fact that the fluid jet arrives tangentially on the surface 2 of the grinding wheel 1 allows the machining point U to vary angularly, since this jet is practically glued to the surface 2 of the grinding wheel 1 and arrives almost entirely at this point. machining point U whatever the distance separating this machining point U from the end 12 of the nozzle 10.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CD | Change of name or company name | ||
| TP | Transmission of property | ||
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20060428 |