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DESCRTPTION
La présente invention concerne un procédé d'usinage par
rectification utilisant une meule de forme, notamment pour
lai finition de cannelures ou de dentures. L'invention
concerne également une machine â usiner par rectification
utilisée pour la mise en oeuvre dudit procédé.
Ces opérations d'usinage par rectification â grande
précision, de principe connu en soi, au moyen d'une meule
de forme imposent un contrôle dimensionnel fréquent et en
fonction des valeurs obtenues lors des mesures de contrôle
effectuées, un affûtage de la meule, notamment par usinage
â l'outil-diamant, est habituellement effectué ou selon
l'état d'usure de la meule, un changement de meule
intervient.
On connaît ainsi, par exemple par FR-A-2 517 237 un
procédé et un dispositif de commande automatique de
rectifieuse par ordinateur. En outre. 1a meule est
associée à un dispositif de dressage qui est également
déclenché et commandé automatiquement par le dispositif
de commande de la rectifieuse.
US-A-4 295 301 et US-A-4 359 84I décrivent un procédé et
des mayens pour le dressage d'une meule de rectification
associés â la détection d'usure de meule au mayen d'un
capteur â contact par palpeur.
Par ailleurs, on connaît également des dispositifs de
contrôle géomêtrique de contours de piéces) notamment
utilisant des moyens â laser, par exemple selon
US-A-4 158 507 ou EP-A-0 195 405.
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Dans les procédés connus toutefois, l'intêgration de
l'opération de dressage de la meule, notamment en
l'associant â une étape préalable d'un contrôle
géométrique de la meule, obtenu avec suffisamment de
précision et sans allongement important des temps
d'opération (arrêt de machine, etc...) se révéle
insuffisante) notamment pour des applications visées par
l'invention, d'usinage par rectification pour la finition
de cannelures ou dentures, sur des piéces, par exemple â
destination aéronautique.
Le procédé d'usinage par rectification selon l'invention
permettant d'obtenir ces résultats améliorés tout en
évitant les inconvénients précédemment encourus est
caractérisé en ce qu'il suit le découlé opératoire.des
étapes suivantes
- (a) étalonnage du palpeur de mesure géométrique intégré
â la machine,
- (b) mesure du positionnement axial de la piéce â usiner
sur la machine,
- (c) orientation angulaire de la piéce,
- (d) usinage-finition de la piéce par rectification â la
meule des cannelures ou dentures,
- (e) nettoyage puis contrôle des cannelures ou dentures,
- (f) réalisation d'une empreinte au profil de la meule
sur un élément en forme de clinquant monté sur la
machine,
- (g) contrôle du contour de l'empreinte obtenue â l'étape
précêdente (f) et traitement des données obtenues.
- (h) affûtage automatique de la meule.
Une machine â usiner par rectification permettant une mise
en oeuvre avantageuse dudit procédé et comportant, de
maniére connue en soi, un ensemble porte-piéce, un
~~~~ ~,~1.
3
ensemble porte-outil et un ensemble de contrôle et
d'affûtage de la meule, les trois ensembles étant reliés â
un système intégré de commande par ordinateur est
caractérisé en ce que l'ensemble de contrôle et d'affûtage
de la meule comporte des moyens-supports d'un clinquant
sur lequel la meule est susceptible de former l'empreinte
de son propre profil et une tête de contrôle portée par un
bras déplaçable suivant deux axes perpendiculaires.
Selon un premier mode avantageux de réalisation, ladite
tête de contrôle comporte une diode laser qui émet un
faisceau laser dirigé par un premier dispositif optique
sur le contour de ladite empreinte du clinquant pour ,
former â travers un deuxième dispositif optique une image
de l'empreinte sur une plaque sensible, ladite image étant
analysée par l'ordinateur.
Selon un second mode avantageux de réalisation de ladite
machine â usiner par rectification permettant la mise en
oeuvre du procédé conforme â l'invention) les moyens-
supports de clinquant se composent de deux plaques en
matériau électriquement isolant dont la face serrée sur
le clinquant comporte un revêtement électroconducteur et
la tête de contrôle comporte un fil électroconducteur
relié â une source de potentiel, la face électroconductrice
dudit support de clinquant étant reliée â une entrée de
l'ordinateur de manière â transmettre â l'ordinateur un
3o signal correspondant au contact entxe ledit fil et le
clinquant au niveau de l'empreinte dont les coordonnées
sont ainsi relevées.
Un troisième mode avantageux de réalisation, permettant
notamment de réduira les temps de contrôle, prévoît une
tête de contrôle comportant un profilométre optique de type
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connu qui donne un relevé du profil de l'empreinte par
photodétection.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui
va suivre des modes de réalisation de l'invention, en
référence aux dessins annexés sur lesquels .
- la figure 1 représente une vue schématique en
perspective d'une machine à usiner par rectification
permettant la mise en oeuvre du procédé d'usinage par
rectification conforme à l'invention ;
- les figures la, lb, lc, ld) le, lf, lg représentent
les différentes étapes de réalisation du procédé
conforme à l'invention utilisant la machine représentée
à la figure 1 ;
- la figure 2 montre schématiquement un détail de
réalisation d'une empreinte sur clinquant reproduisant
le profil d'une meule, selon l'une des étapes du procédé
conforme â l'invention ;
- les figures 3a et 3b représentent schématiquement un
détail d'une tête de contrôle de l'empreinte réalisée
suivant la figure 2, selon un premier mode de
réalisation de ladite tête de contrôle ;
- la figure 3c représente un schéma du fonctionnement de
la tête de contrôle des figures 3a et 3b ;
- les figures 3d et 3e montrent des détails de l'étape du
contrôle de l'empreinte selon l'une des étapes du
procédê conforme à l'invention ;
- la figure 4a représente une vue schématique, en coupe
par un plan longitudinal moyen du bras de support, d'une
tête de contrôle de l'empreinte, analogue à la tête de
contrôle représentée sur les figures 3a à 3d, mais selon
un deuxiéme mode de réalisation de ladite tête de
contrôle ;
- la figure 4b montre une vue en perspective de la tête
de contrôle de la figure 4a ;
s ~~~~~~
- la figure 5 représente une vue schématique en
perspective du sous-ensemble de contrôle appartenant â
la machine de la figure 1 selon le deuxiéme mode de
réalisation de la tête de contrôle représenté sur les
figures 4a et 4 b ;
- la figure 6 montre selon une vue en perspective un
êlément de détail du sous-ensemble de contrôle
représenté sur la figure 5 ;
- la figure 7 représente, selon une vue schématique en
perspective du sous-ensemble de contrôle analogue â la
vue de la figure 5, un troisiéme mode de réalisation de
la tête de contrôle ;
- la figure 8 représente un schéma de fonctionnement avec
ses principaux constituants du profilométre optique d'un
type connu qui est intégré â la tête de contrôle repré-
sentée sur la figure 7.
La machine schématiquement représentée sur la figure 1 est
destinée notamment â l'usinage par rectification de
cannelures ou de dentures au moyen d'une meule 1 de forme,
notamment sur des piéces aéronautiques pour lesquelles les
crit"ares sévéres d'acceptation imposent un contrôle
dimensionnel fréquent de la meule et des affûtages de la
meule d'oû découle une obligation d'intégrer la dimension
de meule dans les paramétres de commande de l'opération
de rectification de piéces sur la machine. Ladite machine
se compose, dans l'exemple représenté aux dessins et selon
un principe connu en soi, d'un ensemble porte-piéee 2,
d'un ensemble porte-outil 3 et d'un ensemble 4 de contrôle
et d'affûtage de la meule 1. L'ensemble porte-piéce 2 '
comporte, disposés sur un socle 5, d'une part, un support
6 d'une piéce telle que 7 comportant notamment dea
cannelures â rectifier et, d'autre part) un plateau 8
associé â des moyens 9 de bri.dage de la piéce 7, ledit
plateau 8 étant solidaire d'une broche associée â des
moyens d'entraînement en rotation 10 permettant notamment
d'obtenir l'indexage angulaire de la piéce 7. Le support 6
~~;~;~a~,~~.
6
de pièce est monté sur une table 6a déplaçabl.e selon une
direction longitudinale indiquée par la flèche Z3.
L'ensemble porte-outil comporte, disposés de même sur un
socle 11, d'une part, un ensemble de raccordement et
liaisons 12 aux différentes sources d'alimentation de la
machine, en électricité 13, en huile 14, en air 15 et une
liaison 16 â l'unité centrale 17 de commande et de calcul
et, d'autre part, un chariot double 18 â mouvements croisés
dont l'élément inférieur 19 est susceptible de se déplacer
par rapport au socle 11 suivant deux directions perpendicu-
laires, longitudinale, indïquées par la flèche Z2 et trans-
versale indiquée par la fléche Xl.Ledit élément inférieur
19 porte d'une part, un chariot 20 déplaçable suivant une
direction longitudinale indiquée par la flèche Z1 et qui
porte la meule de forme 1 utilisée pour la rectification
des cannelures de la pièce 7 et, d'autre part, un dispo-
sitif de mesure 21 comportant un capteur de mesure 22
rétractable selon la direction longitudinale indiquée par
la flèche Z4 et portant un dispositif de palpeur 23. L'en-
semble 4 de contrôle et d'affûtage de la meule comporte
un bâti de support 24 qui porte deux tables superposées â
mouvements croisés, une table inférieure 25 déplaçable
selon une direction transversale â la machine indiquée par
la fléche X2 et une table supérieure 26 déplaçable selon
une direction verticale indiquée par la fléche Y et qui
porte â son extrémïté inférieure un dispositif 27 d'affû-
tage de meule et â son extrémité supérieure un dispositif
28 support d'un clinquant 29 disposé en bande entre deux
tiges 30 et 31 d'enrouleur. Un bras-support 32 solidaire
de l'ensemble 4 de contrôle et d'affûtage porte une tête de
contrôle 33 susceptible de coopérer avec le clinquant 29
pour son contrôle, d'une maniére qui sera décrite plus
loin.
La machine â usiner par rectification qui vient d'être
brièvement décrite en référence â la figure 1 permet la
mise en oeuvre d'un procédé d'usinage par rectification
i20~~ i~'~.
7
conforme â l'invention dont les étapes vont être décrites ,
en référence aux figures 1 et la, lb, le, ld, le, lf et
lg.
La piéce 7 ayant été montée sur la machine, la figure 1
représente la premiére étape (a) consistant en un
étalonnage du palpeur 23 de mesure géométrique relié au
capteur 22 de mesure intégré â la machine. Vient ensuite
la deuxiéme étape (b) de mesure du positionnement axial
de la piéce, au moyen desdits palpeur 23 et capteur 22)
comme représentê sur la figure la. On procéde alors, comme
indiqué sur la figure lb â 1°orientation angulaire de la
piéce 7, dans une troisiéme étape (c). Puis, dans une
quatriéme étape (d), selon la figure lc, aprés escamotage
du capteur 22 et mise en position de la meule l, les
cannelures de la piéce 7 sont usinées en finition par
rectification. Lors de la cinquiéme étape (e), aprés mise
en position d'attente de la meule 1, la zone usinée est
nettoyée puis le capteur 22 et son palpeur 23 sont ramenés
pour le contrôle géométrique des cannelures de la piéce 7,
comme représenté â la figure ld. De maniére remarquable
et confarme â l'invention, on réalise au cours de 1a
sixiéme étape (f) une empreinte 34 dont le contour
reproduit le profil de la meule 1 sur le clinquant 29,
comme représenté sur les figures le et 2, ladite meule 1
étant déplacée vers le clinquant 29 dans le plan dudit
clinquant, comme symbolisé par la fléche 35 sur la figure
2. Puis, au cours de la septiéme étape (g), selon la
figure lf, on réalise le contrôle du contour de l'em-
preinte 34 obtenue â l'étape précédente sur le clinquant
29 et qui reproduit par conséquent le profil de la meule
de forme 1. Enfin, â la huitiéme étape (h) représentée
sur la figure lg on procéde â l'affûtage de la meule 1,
en utilisant le dispositif d'affûtage 27.
~~~~ â~~~.
s
La tête de contrôïe 33 utilisée à la septiême étape (g)
pour réaliser le contrôle de l'empreinte 34, selon la
figure lf peut être réalisée suivant plusieurs modes de
réalisation dont deux exemples adaptés à la mise en oeuvre
du procédé conforme à l'invention vont être décrits. Selon
un premier mode de réalisation, représenté schématiquement
sur les figures 3a, 3b, 3c, 3d et 3e, ladite tête de
contrôle 33 comporte un systême optique 36 composé d'une
diode laser 37, d'un dispositif optique de focalisation
38. d'un dispositif optique de reprise 39 au-delà du
clinquant 29 et d'une plaque sensible 40, par exemple à
réseau du type à transfert de charges et à structure
matricielle. Le déplacement de la tête de contrôle 33 par
rapport au clinquant 29, suivant les déplacements du bras
32 selon deux axes perpendiculaires X transversal à.la
machine et Y vertical et piloté par l'unité de calcul ou
ordinateur 17 permet de suivre le contour de l'empreinte
34 faite dans le clinquant 29 par la meule 1 à l'étape
précédente. L'image de la tache lumineuse 41 obtenue sur
la plaque sensible 40 â réseau sous forme numérisée est
reproduite en 41a par l'écran 42 de l'ordinateur qui
réalise le traitement de l'image et l'analyse de
l'empreinte d'oû résultent les données géométriques en
coordonnées du profil de la meule 1. Les données de
contrôle de la meule 1 ainsi obtenues sont intégrées par
l'ordinateur 17 au programme de commande de la machine et
servent notamment de référence pour réaliser l'étape
3o suivante d'affûtage automatique de la meule 1, les
nouvelles cotes géométriques de la meule 1 étant ensuite
prïses en compte pour les opérations suivantes de
rectification des cannelures d'une nouvelle piêce 7.
Un deuxiéme mode de réalisation d'une tête de contrôle 133
utilisée lors de la septiême étape (g) pour réaliser le
contrôle du contour de l'empreinte 34 sur le clinquant 29
~~~3~ â,'~1.
9
correspondant au profil de la meule 1, dans la mise en
oeuvre du procédé conforme â l'invention, est représenté
sur les figures 4a, 4b. Les éléments identiques â ceux qui
ont été utilisés dans le premier mode de réalisation
décrit en référence aux figures 1 â 3f conserveront les
mémes références et les éléments analogues auront une
référence augmentée d'une centaine. On retrouve ainsi un
bras-support 132 qui est maintenant en matériau isolant
électrique, par exemple en matériau plastique de type
Bakélite et reste comme précêdemment solidaire de
l'ensemble 4 de contrôle et d'affûtage et susceptible
d'être déplacé suivant deux axes perpendiculaires, un axe
~C transversal â la machine et un axe Y vertical, comme
visible sur la figure 5 qui représente le sous-ensemble
de contrôle de l'empreinte 34 sur le clinquant 29. ha tête
de contrôle 133 â l'extrémité du bras 132 comporte un fil
conducteur électrique 43, tendu entre deux éléments 44 et
45, formant deux doigts écartés â l'extrémité du bras 132.
Le doigt 45 porte sur sa face interne située en regard du
doïgt 44 une plaquette 46 dans laquelle est ménagé un trou
métallisé 47 â travers lequel passe le fil 43. A l'extré-
mité du bras 132 est placée une source de potentiel 48,
parexemple de 5 volts, â laquelle est relié le fil 43. La
bande de clinquant 29 tendue entre les tiges-support 30 et
31 est immobilisée. comme représenté sur la figure 5, dans
un corps de maintien 49 oû le clinquant 29 se trouve immo-
bilisé entre deux plaques 50 et 51 en matériau de type
époxy par exemple et possédant leurs faces 50a et 51a
respectives en regard cuivrées et par conséquent électro-
conductrices comme représenté sur le détail de la figure
4. Cette immobilisation est obtenue au moyen de deux
gachettes électromécaniques 52 et 53 disposées respecti-
vement â la partie supérieure et â la partie inférieure du
corps de maintïen 49, de part et d'autre de la zone du
clinquant 29 oû est réalisée l'empreinte 34 de la meule 1.
10
Le fonctionnement du dispositif de contrôle de l'empreinte
34 sur le clinquant 29 est le suivant, dans ce deuxième
mode de réalisation.
L~e bras 132 portant la tête de contrôle 133 est déplacée
jusqu'au contact du fil 43 avec le clinquant 29 au niveau
de l'empreinte 34. Le fil étant porté au potentiel, par
exemple de 5 volts, par la source 48, le clinquant 29 et
les faces cuivrées 50a et 51a des plaques 50 et 51 sont
portées au même potentiel lors du contact entre fil 43 et
clinquant 29. La variation de potentiel est détectée par
l'ordinateur 17 au moyen d'une liaison électroconductrice
établie entre la partie cuivrée de plaque et une entrée
d'interface de l'ordinateur 17 qui enregistre
simultanément les coordonnées X et Y correspondant par
conséquent â un point du profil d'empreinte 34 et du
profil de la meule 1. Comme précédemment dans le premier
mode de réalisation de la tête de contrôle 33 décrit en
référence aux figures 3a â 3f, les données de contrôle du
profil de la meule 1 sont â nouveau utilisées pour
commander l'étape suivante d'affûtage automatique de la
meule dans la huitième étape (g) du procédé conforme â
l'invention ainsi que pour servir de cotes de référence
d'outil pour l'opération suivante de rectification des
cannelures d'une piéce 7, intervenant notamment â la
quatriéme étape (d) du procédé d'usinage par rectification
conforme â l'invention. Le fonctionnement de la tête de
contrôle 133 qui vient d'être décrit comporte également
une disposition de sécurité. En effet, si la variation de
potentiel au contact du fil 43 et du clinquant 29 n'est
pas détectée, le bras 132 continue â avancer et le fil 43
en appui sur l'empreinte 34 du clinquant 29 est dévié, le
fil 43 touche alors le bord du trou métallisé 47 de la
plaquette 46, permettant l'arrêt de l'avance du bras 132
11 iC°'~(~~J,~~.
et détectant ainsi le mauvais fonctionnement alors qu'au
cours d'un fonctionnement normal) le fil 43 n'est pas
en contact avec les bords du trou métallisé 47.
Comme représenté sur la figure 7, une tête de contrôle 233
d'un type connu en soi peut être placée à l'extrémitê du
bras 232 en vue d'obtenir un relevé du profil de
l'empreinte 34 réalisée sur le clinquant 29, comme décrit
précédemment â l'étape (g) du procédé d'usinage par
rectification conforme à l'invention.
Le schéma de la figure 8 indique le principe connu d'un
profilométre optique intégré à la tête de contrôle 233
qui peut être utilisée notamment pour répondre â des
impératïfs de gain de temps dans le contrôle de
l'empreinte 34. Selon ce principe, une diode laser 54
envoie un faisceau focalisé par des lentilles 55, 56 sur
l'empreinte 34 du clinquant 29. La position correcte du
point de focalisation est obtenue par déplacement d'une
lentille 56 commandé â partir d'une unité 57 qui
enregistre les données correspondantes de mesure et reçoit
d'un dispositif de photodétection 58 1e signal corres-
pondant à l'écart obtenu sur le trajet des faisceaux â
travers le diviseur 59, 1a lentille 60 et le prisme 61.
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