Brevet FR2010731A1 — publié le 19700220

la présente invention se rapporte à des perfectionnement$ apportés aux mandrins destinés à recevoir et à serrer le fût d'un outil de coupe. Pour serre fût d'un outil de coupe, le mandrin comporte des éléments pouvant se refermer sur ce fût et, du fait que, normalement, le fût de l'outil a une section circulaire, le couple d'entrainement est transmis au fût de l'outil par friction. Lorsque le couple résistant, c'est à dire, le couple exercé sur l'outil par le matériau en train d'être usiné, est suffisamment grand, l'outil peut glisser dans le mandrin. Dans les machines-outils à commande numérique, où la broche se déplace le long d'une trajectoire programmée par rapport à une position de référence, la trajectoire parcourue par le tranchant de l'outil n'est correcte que lorsque ce tranchant occupe une position bien précise par rapport à la broche de la machine-outil. En conséquence, il est nécessaire de pouvoir régler axialement la position de l'outil dans le mandrin avec facilité et précision. Parfois, l'outil de coupe est porté par un mandrin (qualifié ciaprès de "mandrin secondaire") qui, de son côté est porté par un man- drin (qui sera qualifié de "mandrin principal") monté sur la broche de la machine-outil. Dans le présent mémoire descriptif, le terme 1,mandrin" entend inclure le mandrin principal et le mandrin auxiliaire. Selon l'invention, un mandrin pour recevoir et serrer le fût d' un outil de coupe comprend un corps creux, des éléments pouvant se refermer sur le fût de l'outil pour le serrer et un élément d'arrêt situé à l'intérieur du corps et qui vient buter contre le fût de 1' outil et positionne celui-ci axialement, l'élément d'arrêt stant réglable dans la direction de l'axe dudit corps et pouvant être bloqué dans une position prédéterminée, cet élément d'arrêt comportant des moyens définissant un trou non-circulaire pour recevoir une partie de même forme du fût de l'outil afin d'empêcher un mouvement relatif de rotation entre eux, et comportant aussi une patte s'engageant dans une rainure axiale de la face intérieure du corps pour empêcher un mouvement relatif de rotation entre ce corps et l'élément d'arrêt. Le corps peut être cylindrique intérieurement et peut être taraudé, l'élément d'arrêt étant percé d'un trou non-circulaire et portant la patte, un tampon de positionnement fileté s'engageant dans le taraudage du corps pour positionner l'élément d'arrêt, tandis qu'un tampon de blocage fileté s'engage dans le taraudage du corps pour bloquer le tampon de positionnement à la position prédéterminée. L'élément d'arrêt peut comporter deux pattes opposées, le corps ayant deux rainures axiales opposées. Le trou non-circulaire peut être une ouverture percée dans 1' é- lément d'arrêt ou bien, un trou borgne. î'éîément d'arrêt peut comporter un renfoncement interne ayant une fente transversale pour y recevoir et retenir la tête du tampon de positionnement. L'élément d'arrêt pourrait aussi comporter un ren- foncement ayant une fente transversale pour recevoir et retenir la tête de l'extrémité du fût de l'outil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel: - la fig.1 est une coupe longitudinale à travers un premier mode de réalisation de ltinvention, - la tg.2 est une coupe suivant -la -ligne II-II de la fig.l. - la fig.3 est une coupe longitudinale à travers un second mode de réalisation de l'invention, - la fig.4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la fig.3, - la fig.5 est une coupe partielle agrandie d'un troisième mode de réalisation d'un mandrin secondaire, - la fig.6 est une soupe suivant la ligne VI-VI de la fig.5, - la fig.7 est une vue analogue à la fig.5 d'un quatrième exemple de réalisation, - la fig.8 est une coupe suivant la ligne Vili-Vili de la fig.7, et - lesfig. 9 et 10 sont de vues latérales, partiellement en coupe, d'un dispositif de réglage pour un mandrin secondaire conforme à l'invention. Le mandrin secondaire représenté sur les fig.l#et 2 comprend un corps cylindrique 1, dont l'une des extrémités est percée intérieurement et est filetesextérieurement pour recevoir respectivement une douille 2a et un écrou de compression 2b afin de former un mandrin à friction 2 de forme connue. l'autre extrémité du corps 3 présente un fût uniforme 3 adapté à être reçu par le mandrin principal d'une machine-outil. Le fût 3 du corps présente une bordure annulaire extérieure 4 qui sert à positionner le porte-outil dans un maga brevet sin à outils comme décrit dans le7France Ne 173 871. Le centre du fût 3 est percé coaxialement pour le relier au centre du mandrin 2. L'ouverture du fût 3 est taraudée jusqu'au voisinage du centre de la bague annulaire extérieure 4 et la partie filetée du fût présente deux rainures diamétralement opposées 5. Dans la partie taraudRe du fût est disposé un élément díarrêt 7 comportant des clavettes diamétralement opposées 8 opérant avec les rainures 5 pour permettre à cet élément 7 de se déplacer librement le long de l'axe longitudinal du mandrin secondaire, tout en l'empêchant de tourner. L'élément d'arrêt présente une couverture centrale profilée 9 adaptée à recevoir une queue 10 de forme correspondante formée.à 1'extremi- té du fût d'un outil de coupe 11. On place l'élément d'arrêt 7 dans le fût 3 au moyen d'un tampon de positionnement fileté 12 ayant une surface aplatie adaptée à buter contre 1' èxtrémité du bout profilé 10. Un tampon de positionnement 12 présente dans sa surface libre une fente 13 grâce à laquelle il peut être tourné, par exemple, au moyen d'un tournevis. Le tampon de positionnement 12 est immobilisé au moyen d'un tampon d'arrêt fileté 14 qui est percé d'un trou profilé 15 pour l'introduction d'un outil correspondant. L'extrémité ouverte du fût 3 est fermée au moyen d'un capuchon de protection 16. En fonctionnement, le mandrin 2 est déeBrré et les tampons de positionnement et de blocage 12 et 14 sont dévissés pour permettre à l'élément d'arrêt 7 d'être repoussé en arrière par contact avec la queue 10 de l'extrémité du fût 11 d'un outil de coupe introduit par le mandrin 2. Après contact entre le bout 10 et l'ouverture 9 de 1' élément d'arrêt 7, le mandrin est serré et le tampon de positionnement 12 est#vissé jusqu'à ce qu'il vienne au contact de l'extrémité du bout 10 de l'outil 11, puis la distance entre le tranchant de I' outil et l'extrémité antérieure du mandrin secondaire est réglée par rotation du tampon de positionnement 12. Quand cette distance a été réglée, on serre le mandrin 2 afin de solidariser l'outil de coupe et le mandrin secondaire.On tourne ensuite le tampon de blocage 14 jusqu a ce qu'il vienne fermement s'appliquer contre le tampon de positionnement 12. Enfin, on met en place le capuchon de protection 16 en le vissant dans ltextrémité du fût 3. Le mode de réalisation représenté sur les fig.3 et 4 diffère essentiellement du précédent par la structure de l'élément d'arrêt. Sur la fig.3, l'élément d'arrêt 107 comporte un prolongement 118 s' avançant vers le mandrin 2. Dans l'extrémité du prolongement 18 voisine du mandrin 2, une fente 119 est adaptée à s'appliquer contre le bout profilé 110 de l'extrémité du fût de l'outil de coupe lllo Ce mode de construction permet une portée plus loggue avec un outil court comme ce peut, par exemple, être nécessaire pour usiner la base ou près de la base d'un élément creux ayant une certaine profondeur. Il est à noter qu'un creux transversal 120 a été percé à travers le corps 101 pour faciliter l'usinage des rainures 105 et, dans la pratique, on bouche les deux ouvertures 120 pour empêcher les saletés d'entrer d'une manière quelconque, par exemple, par l'addition d'une bordure annulaire externe, telle que celle désignée par 4 sur la fig.l et qui est adaptée à faire fonction d'élément de support d' outil selon le brevet précité. On a trouvé qu'il était avantageux de réaliser l'élément d'ar rêt et le tampon de positionnement sous la forme d'un sous-ensemble séparé, et le mode de réalisation de l'invention illustré par les fig.5 et 6 est un exemple de ce mode de construction. L'élément d'arrêt 207 a une profondeur plus grande que celle indiquée par 7 sur la fig.l. Dans la partie supérieure de l'élément d' arrêt 207 a été formée une fente en "T" 221 adaptée à coopérer avec un ergot circulaire en "T" 222 formé à l'extrémité du tampon de positionnement 212, de sorte que ce dernier est assemblé avec l'élé- ment d'arrêt 207 à l'extérieur du fût 3, l'élément d'arrêt 207 et le tampon de positionnement 212 étant introduits dans le fût 5 de fa çon que les clavettes 208 s'engagent dans les rainures 205. Quand on visse le tampon 212 dans la partie taraudée du fût 5, l'élément d'ar ret 207 s'abaisse de façon contrôlable à l'intérieur de ce dernier. La partie inférieure de l'élément d'arrêt 207 est percée d'une ouverture profilée 209 ayant deux surfaces plates, ouverture qui coopère avec un bout 210 de forme correspondante de outil de coupe 211. Ainsi, en fonctionnement, l'outil- de coupe 211 est enfilé à travers le mandrin de friction (non-représenté) Jusqu a ce que sa queue 210 s'engage dans l'ouverture 209 de l'élément d'arret 207 et vienne buter contre l'extrémité aplatie de l'ergot circulaire 222 solidaire du tampon de positionnement 212. On serre ensuite le tampon de blocage 214 et le mandrin 2 (non représenté) après que l'ou- til de coupe a atteint sa position finale. Il est souvent avantageux que l'outil de coupe, l'élément d'ar rêt et le tampon de positionnement soient assemblés en une unité complète avant d'être introduits dans le mandrin secondaire, ce qui est le cas dans l'exemple représenté sur les fig.7 et 8. L'élément d'arrêt 307 présente à sa partie supérieure une fente en "T" 321 adaptée à coopérer avec un ergot circulaire en T 322 formé à l'ex- trémité du tarpon de positionnement 312.La partie inférieure de 1M- lément d'arrêt 307 comporte aussi une fente en "T" 321 ayant deux surfaces aplaties adaptées à s'appliquer contre les surfaces aplaties d'un bout en "T" 310 formées à l'extrémité du fût de l'outil de coupe 311, de sorte que ce dernier ne peut pas tourner par- rapport à l'élément d'arrêt 307 qui, de son côté, ne peut-pas tourner par rapport au fût 3 du mandrin secondaire.Par contre, le tampon de positionnement 312 peut tourner par rapport à l'élément d'arrêt 307. l'outil de coupe 311,1'élément d'arrêt 307 et le tampon de po sitionnement 312 sont as-semblés à I'#xtérieur du mandrin secondaire et l'ensemble est introduit dans le fût 3 de ce dernier après avoir enlevé le capuchon de protection 16 pour l'abaisser dans le fût 3 jusqu'à ce que les clavettes 308-stengagent dans les rainures 305 et que le filetage du tampon de positionnement 312 s'engage dans le taraudage du fût 3. En tournant le tampon de positionnement 312, 1' outil 311 traverse coaxialement le mandrin de friction (non-repre- senté) qui, évidem##ent, doit être s-uffisaini#ient ouvert pour permettre à l'outil de coupe de passer librement. le mandrin de friction eot suffisamment serré sur le fût de 1' outil de coupe 311 pour tenir celui-ci coaxialement dans le mandrin secondaire, tout en lui permettant de se- déplacer longitudinalement sous l'action du tampon de positionnement 312. On tourne le tampon de positionnement 312 jusqu'à cet que I tranchant de l'outil 311 s' avance de la distance désirée au-delà du nez du mandrin de friction. Quand cette position est atteinte, on visse le tampon de blocage 314 dans la partie tarauds du fût 3 afin de bloquer le tampon de posi tionnement 212. Enfin, on serre complètement le mandrin de friction (non représenté), on remet en place le capuchon de protection 16 et le porte-outil, complété avec l'outil de coupe correctement placé et prêt à être utilisé. Pour faciliter le positionnement et le blocage des outils de coupe dans les mandrins secondaires, conformément à la présente invention, il est également prévu un dispositif de réglage pour tourner les. tampons de positionnement et de blocage soit conjointement, soit séparément. Ce dispositif de réglage permet aussi un mouvement de rotation relatif entre les tampons de positionnement et de blocage pour obtenir une action de blocage par friction. En se référant aux fig.9 et 10, on voit que le dispositif de réglage comprend un élément extérieur 45G dont la longueur et le diamètre sont suffisants pour lui permettre de s'engager dans la partie taraudée du fût 3 du mandrin secondaire, après que le capuchon de protection (non représenté) a été enlevé, jusqu a ce que sa face antérieure vienne au contact du tampon de blocag4 -#4. La face antérieure de l'élément 450 présente un élément d'en#r#ainement fourchu adapté à coopérer avec les éléments prévus à l'extrémité du tampon de blocage 414.Ces éléments comprennent deux bossages rectangulaires 451 diamétralement opposés sur la face de l'élément 450 et qui sont adaptés à coopérer avec une fente rectangulaire 414a taillée dans la face supérieure du tampon de blocage 414. L'autre extrémité de l'été ment 450 présente un bouton moleté 452 et l'élément 450 est percé longitudinalement pour le passage d'un élément 453. L'extrémité de 1' élément 453 comporte aussi, près du bouton moleté 450, un bouton moleté 454 adapté à etre tourné avec les doigts, tandis que l'autre ex trém#é de 11 élément 453 est profilée pour traverser une ouverture circulaire 414b percée dans le tampon de blocage 414 afin de venir s'appliquer contre une ouverture profilée 456 située dans la face su périeure du tampon de positionnement 412. Le onctionnement est le suivant: quand l'outil de coupe (non représent-é) -a été assemblé en une unité non-ro;tatlve avec l'élément d'arrêt et que l'outil de coupes l'élément d'arrêt et le tampon de positionnement ont été introduits dans le fût du mandrin secondaire, avec ou sans contact préalable des deux derniers éléments et que le tampon de blocage a aussi été introduit dans la partie taraudée du fût 3 du mandrin secondaire, on introduit le dispositif de réglage dans la partie taraude du mandrin secondaire et on fait passer 1' élément intérieur 453 à travers l'ouverture 414b du tampon de blocage 414 et on l'amène au contact du tampon de positionnement 412, en même temps que les bossages 451 de l'élément extérieur 450 ont été engagés dans la fente 414a du tampon de blocage 414.On tient ensuite le mandrin secondaire fermement et on serre légèrement le mandrin de friction autour du fût de l'outil de coupe. On tourne 1' élément intérieur 453 du dispositif de réglage, faisant ainsi tourner le tampon de positionnement 412 de façon à venir au contact de 11 élément d'arrêt (non représenté) qui fait sortir l'outil de coupe davantage du mandrin de friction.. Cland le tranchant de l'outil de coupe est parvenu dans la position désirée par rapport au nez du mandrin de friction, on immobilise aussi l'élément intérieur 453 du dispositif de réglage de façon qu'il ne puisse pas tourner par rapport au mandrin secondaire, puis on tourne l'élément extérieur 450 du dispositif de réglage afin d'amener le tampon de blocage au contact du tampon de positionnement.Enfin, pour finir, on serre le mandrin de friction. Les parties coopérantes des tampons de blocage et de positionnement 414 et 412 et les extrémités des éléments 450 et 453 du dispositif de réglage peuvent avoir n'importe quelle forme complémentaire désirée, à condition que l'élément intérieur puisse traverser librement l'élément extérieur et, aussi l'ouverture du tampon de blocage. C'est ainsi, par exemple, que le tampon de blocage pourrait être percé d'un trou hexagonal suffisamment grand pour le passage de l'élément intérieur 453 et pourrait aussi accepter un prolongement hexagonal situé à l'extrémité de l'élément extérieur 450 du dispositif de réglage.L'élément intérieur 453 du dispositif de réglage pourrait, lui-même, comporter un prolongement hexagonal 455 plus petit adapté à se loger dans une cuvette hexagonale 456 ménagée dans le tampon de positionnement qui est au~contact de l'élément d'arrêt. L'outil de coupe et l'élément d'arrêt peuvent être associés d' une manière quelconque à condition de ne pas tourner 1 'un par rap port à l'autre. Parmi les autres procédés d'association possibles, on p#ut#mentiQnner l'utilisation de l'élément d'arrêt percé d'une ouverture à travers laquelle s'avance le bout du fût de l'outil de coupe pour venir au contact du tampon de positionnement; en variante, l'élément d'arrêt pourrait avoir la forme d'un capuchon dont la surface supérieure serait au contact du tampon de positionnement. Le fût de l'élément de coupe pourrait être fixé à l'élément d'arrêt ou pourrait être simplement au contact de celui-ci de façon nonrotative. Des moyens appropriés pour fixer le fût de l'outil de coupe à l'élément d'arrêt sont les liaisons par filetage, par soudage, brasure, etc. RE#NDIGk#I0NS 1.- Un mandrin pour recevoir et serrer le fût d'un outil de coupe qui comprend un corps creux, des éléments pouvant se refermer sur le fût de l'outil pour le serrer et un élément d'arrêt situé à l'intérieur du corps et qui vient buter contre le fût de l'outil et positionne celui-ci axialement, élément d'arrêt étant réglable dans la direction de l'axe dudit corps et pouvant être bloqué dans une position prédéterminée, cet élément d'arrêt comportant des moyens définissant un trou non-circulaire pour recevoir une partie de même forme du fût de l'outil afin d'empêcher u#unmouvement relatif de rotation entre eux, et comportant aussi une patte s'engageant dans une rainure axiale de a face intérieure du corps pour empêcher un mouvement relatif de rotation entre ce corps et l'élément d'arrêt. 2.- Mandrin selon la revendication 1 dans lequel le corps creux est cylindrique intérieurement et est taraudé et l'élément d'arrêt comporte un trou non-circulaire et porte la patte, un tampon de positionnement fileté s'engageant dans le taraudage du corps pour positionner l'élément d'arrêt, tandis qu'un tampon de blocage fileté s'engage dans le taraudage du corps pour bloquer le tampon de positionnement dans la position prédéterminée. 30- Mandrin selon la revendication 2 dans lequel l'élément d'ar rêt comporte deux pattes opposées et le corps comporte deux rainures axiales opposées. 4.- mandrin selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 dans lequel le trou non circulaire est une ouverture percée dans la partie profilée du fût de l'outil qui vient buter contre l'élément d'arrêt. 5.- lklandrin selon l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3 dans lequel le trou non-circulaire de l'élément d'arrêt est un trou borgne. 6.- Mandrin selon l'une quelconque des revendications 1, 2, ou 3 dans lequel l'élément d'arrêt comporte un renfoncement ayant une fente transversale et le tampon de positionnement comporte une tête qui est reçue et retenue dans ce renfoncement. 7.- mandrin selon la revendication 6 dans lequel l'élément dt arrêt comporte un second renfoncement ayant une fente transversale pour recevoir et retenir la tête de l'extrémité du fût de l'outil.