Brevet FR2007526A1 — publié le 19700109

La présente invention concerne les machines à percer ou à aléser dans lesquelles un outil coupant est monté radialement à l'extrémité d'une broche rotative adaptée à être introduite dans une piNce à percer ou à aléser. Dans l'alésage de précision et en particulier dans l'alésage sur des machines automatiques, il arrive parfois que le diamètre du trou percé ou alésé soit en dehors des tolérances. Ceci est principalement da à l'usure de l'outil de coupe et nécessite une interruption fréquente du fonctionnement de la machine pour exécuter les corrections nécessaires de la position de l'outil, augmentant ainsi les temps morts de la machine et, par là, la durée totale d'usinage des piNces et les frais de fabrication. La présente invention a pour objet un dispositif capable de corriger automatiquement l'usure de l'outil dans une machine à percer ou à aléser, maintenant ainsi les tolérances d'usinage dans les limites de précision désirées. Le dispositif de compensation automatique d'usure de l'outi; d'une machine à percer ou à aléser selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend, encombinaison, un dispositif mesurant avec précision le diamètre 'un trou percé dans une pièce, un système comparant le diamètre mesuré avec un diamètre affiché par l'opérateur et fournissant un signal d'erreur quand le diamètre mesuré s'écarte du diamètre affiché d'une quantité supérieure à une certaine tolérance admissible, un mécanisme effectuant un réglage radial d'un outil de coupe et un système comparent les erreurs de diamètre d'au moins deux trous usinés consécutivement pour déclencher le réglage de l'outil d'un incrément prédéterminé en réponse audit signal d'erreur lorsqu'une erreur systématique due à usure de l'outil est détectée, afin de compenser cette usure par un réglage de l'outil. Le dispositif selon 1'invention est d'une construction simple, son fonctionnement précis et fiable,cequlpermetd'acobérer le réglage d'une machine à percer ou à aléser. Les variations de réglage de l'outil steffectuent automatiquement pour compenser l'usure, lorsque la différence des diamètres de deux trous usinés consécutivement est effectivement due à l'usure, et non à des causes accidentelles. 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 figure 1 est une vue latérale schématique d'une machine à percer automatique équipée d'un dispositif de compensation d'usure de l'outil conforme à l'invention, cette machine étant représentée avant une opération de perçage La figure 2 est une vue latérale analogue à la figure 1 montrant la machin après ltachèvement d'une opération de perçage. La figure~3 est un schéma synoptiqu#e du d'ispo#itit de compensation d'usure de l'invention. La figure 4 est une coupe -axiale d'une partie du mécanisme de réglage de la position de l'outil dans le dispositif des figures 1 à 3. La figure 5 est une coupe axiale d'une autre partie du mécanisme de réglage de la position de l'outil, et, La figure 6 est une vue en plan partielle dans la direction de la flèche VI de la figure 5 montrant les organes de limitation de la course totale de l'outil. Sur les figures 1 et 2, la référence 1-désigne la tte d'une perceuse ou aléseuse automatique qui comprend un support 2 dans lequel est montée une broche 3 libre en rotation autour d'un axe horizontal, à l'extrémité antérieure de laquelle est monté un outil de coupe 4 radial. A son autre extrémité, la broche 3 comporte une poulie dtentratnement 5. La machine comporte des dispositifs permettant, 8me pendant la rotation de la broche a, de régler la position radiale de l'outil 4. Comme le montrent les figures 4, 5 et 6, ces dispositifs comprennent un porte ogtil 17 monté à l'extrémité antérieure de la broche 3 et auquel est fixé, au moyen de vis de serrage 18, un outil 4 dirigé radialement à l'extérieur. lie porte-outil 17 est fixé à la broche 3 au moyen de vis iget comporte une partie intermédfaire amincie 17a capable de fléchir élastiquement pour permettre à l'outil 4 de se déplacer radiale ment par rapport à l'axe de la broche 3. lia broche 3 est percée d'une-ouserture axiale dan: laquelle est logée une tige coulissante 22 portant, à son extrémité antérieure, une came 21 dont la surface 21a est inclinée par rapport à l'axe de la broche. Une dent 20, dirigée radialement vers l'interieur du porte-outil 17 s'applique contre la surface de came 21a de sorte que les déplacements axiaux de la tige 22 vers l'arrière ou vers l'avant (c'est-à-dire respectivement vers la droite ou vers la gauche selon la figure 4) se traduisent par des déplacements radiaux de l'outil 4, respectivement vers l'extérieur ou vers l'intérieur. lia tige 22 peut coulisser axialement à l'intérieur de la broche 3 sur des coussinets espacés 23, 24, 25 le dernier coussinet 25 étant situé près de la poulie 5 (figure 5). Un ressort hé1icoTdal de compression 26 disposé coaxialement autour de la tige 22 s'applique d'une part contre un collet 28 de la tige 22 et, d'autre part, contre une saillie annulaire 27 de l'alésage de la broche 3, sollicitant ainsi constamment la tige 22 vers l'arrière (c'est-à-dire vers la droite selon la figure 5) par rapport à la broche 3. Un groupe de poulies d'entratnement (non représenté) est prévu près de la poulie 5 et comporte un support 6 auquel est claveté un fourreau tubulaire fixe 30 coaxial à l'axe de la broche et supportant à mouvement relatif, une pièce sensiblement cylindrique 29 comportant, à son extrémité postérieure, une partie filetée 29a coopérant avec une partie taraudée du fourreau 30. L'extrémité postérieure de la tige 22 bute contre ltextrémité antérieure de la pièce 29 sous l'action du ressort 26 et par l'intermédiaire d'un palier de butée comprenant une bille 31. La bille 31 est placée entre deux pastilles 32, 33 de matière dure fixées respectivement à la pièce 29 et à la tige 22. La pièce 29 comporte une extrémité poetérieure fourchue 34 reliée à une douille 36 clavetée à ltarbre de sortie 37 d'un moteur à réducteur de vitesse 7 au moyen d'une goupille transversale 35 traversant Itextrémité fourchue 34. Ainsi, la rotation de l'arbre 37 dans un sens ou dans l'autre se traduit par un déplacement axial correspondant de la pièce 29 et, partant, de la tige 22 avec pour résultat final un déplacement radial de l'outil 4 suivant des directions opposées. Un collier taraudé 38 est vissé sur la surface extérieure filetée de la douille 36 et est pourvu d'une goupille radiale 39 placée à son extrémité extérieure dans une fente 40 du support 6, fente s'étendant parallblement à ltaxe commun de la douille 36 et de la pièce 29. La goupille 39 se déplace le long de la fente 40 lors dlin déplacement axial de la pièce 29. Deux microcontacts 41, 42 sont disposés de part et d'autre de la fente 40 (figure 6) de façon à être actionnés par la goupille 39 quand cette dernière atteint les extrémités opposées de la fente 40, afin de limiter l'amplitude du mouvement axial de la pièce 29 dans les deux sens. Les deux microcontacts 41, 42 interviennent pour arrêter le moteur 7 et avertir l'opérateur que le dispositif de réglage est parvenu à la limite de la course autorisée. La rotation du moteur 7, alimenté par des impulsions, peut être commandée manuellement ou automatiquement. L'arbre de sortie 37 du moteur 7 est pourvu d'un prolongement 37a portant une came 43. La came 43 coopère avec un microcontact 44 qui est actionné à chaque révolution de ltarbre 37. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, une pièce cylindrique creuse 8 devant autre alésée avec précision est montée sur un chariot 9 pouvant se déplacer le long de guides longitudinaux fixes 10 disposés parailèlement à l'axe de la broche 3e Deux microcontacts de fin de course 11, 12, sont montés aux extrémités opposées de la voie active du chariot 9, les microcontacts 11, 12 étant respectivement déclenchés par-le chariot 9 quand la pincé 8 est complètement écartée de la broche (figure 1) et quand cette pièce est complètement enfilée sur la broche (figure 2) de sorte que l'outil 4 est à l'extérieur de la pièce 8, de part et d'autre de celle-ci. Un appareil électronique de mesure 13, est monté près de la tête 1 et comprend deux ensembles diamétralement opposés servant à mesurer le diamètre du trou percé dans la pièce 8 quand cette dernière est à la fin de sa course d'usinage, comme représenté sur la figure 2. Au début du cycle, le chariot 9 portant la pièce 8 est à une certaine distance de la broche, comme sur la figure 1. Lorsque le cycle commence, le chariot 9 se met en marche, et l'outil 4 effectue le perçage. L-'alésage est achevé quand le chariot atteint la posit-ion de la figure 2 et s'applique contre le microcontact 12. Le dispositif de la présente invention est pourvu d'un dispositif de commande comportant un comparateur 14,. indiqué schématiquement sur la figure 3. Le comparateur 14 compare un signal correspondant à la mesure effectuée par l'appareil 13 à un signal de révérence enregistré dans le-dispositif de come mande et qui a été établi en conformité avec un programme prédéterminé. Lorsque la comparaison montre que le diamètre réel du trou de la pièce est supérieur ou inférieur aux tolérances préétablies, l'ensemble de commande provoque le réglage de la position de l'outil 4 d'un incrément prédéterminé dans le -sens voulu pour compenser l'erreur du diamètre de celui-c-i. La mesure du diamètre du trou et la comparaison s'effectuent pendant que le chariot 9 est arrêté en fin d'alésage (figure 2). lia période de temps pendant laquelle le chariot 9 reste immobile peut entre réglée au moyen d'un dispositif temporisé incorporé dans; l'ensemble de commande. A la fin de cette période, le chariot revient à sa position initiale (figure 1), rétractant ainsi l'outil 4 du trou alésé dans la pièce 8 et s'appliquant contre le microcontact de fin de course 11. Le microcontact 11 déclenche la correction préétablie de la position de# l'outil par une rotation appropriée du moteur 7. Après avoir comparé le signal délivré par l'appareil de' mesure 13 au signal de référençe, le comparateur 14 émet un signal de sortie représentatif du résultat de cette comparaison et qui diffère suivant que les dimensions réelles du trou de la pièce sont à l'intéritur des limites de tolérance où sont audessus ou au-dessous de ces limites. Le comparateur. 14 est mis en marche par le microcontact 12 quand le chariot 9 s'applique contre ce dernier à la fin d'une course d'alésage (figure 2). Le signal de sortie du comparateur i4 est envoyé à un dispositif da vérification comprenant un compteur séquentiel 15 qui soumet#ce signal à un nouveau traitement. Il peut arriver que terreur Au diamètre de l'ouverture de la pièce constatée par le comparateur 14 soit une erreur due à des causes accidentelles et qui ne nécessitent pas de correction de réglage de l'outil 4.Le coapteur'séquentiel 15 est conçu de façon que la correction de position de l'outil 4 n'est effectuée que quand un certain nombre d'erreurs:- consécutives ont été mesurées et qu'on a constaté qu'elles sont sensiblement identiques et dans le même sens: ceci indique que les erreurs constatées sont dues à des causes systématiques, en l'occunince, à une usure de l'outil, et non pas à des causes aléatoires. Le compteur séquentiel 15 compte donc le nombre de fois (une ou deux) que les cotes de la pièce usinée sont supérieures ou inférieures aux tolérances es actionne 1'ensemble de commande 16 qui reçoit les signaux de commande du compteur 15 et un certain nombre de signaux de déclenchement nécessaires à son propre fonctionnement afin de commander la rotation du moteur 7. Les signaux de déclenchement qui convergent vers 11 ensemble de commande 16 sont a) des signaux de réglage manuel (B) au moyen desquels le moteur 7 pent être commandé indépendamment des dimensions mesurées du trou de la pièce; b) des signaux de limite de réglage (C) qui interviennent pour arrêter le fonctionnement du moteur 7 quand, aprés avoir effectué un certain nombre de corrections' de position de l'outil, la tige 22 et, partant, l'outil 4, sont parvenus à l'une ou l'autre extrémité de la plage de réglage autorisée; ces signaux sont fournis par les miorocontacts 41, 42,#repré sentés sur les figures 5 et 6; c) un signal de chariot en position rétractée" . Ce signal est fourni par le microcontact Il et déclenche le fonctionnement de l'ensemble de commande 16 de sorte que le réglage de correction de l'outil 4 ne peut avoir lieu que quand la pièce 8 est dégagée de la broche 3 (figure 2); d) signaux de sélection de séquence (A). Ces signaux provoquent respectivement un#e mise en marche ou un arrêt complet du dispositif de correction automatique, ou bien permettent à ce dispositif de fonctionner indépendamnient des dimensions mesurées du trou e) un signal de "correction effectuée".Après que le dispositif a effectué une correction du réglage de l'outil, les signaux de l'ensemble de çommande 16 sont appliqués pour arrêter le dispositif. Les signaux de commande transmis par l'ensemble de commande 16 sont envoyés au moteur 7 ou à un réducteur de vitesse associé à celui-ci pour effectuer le réglage de position de l'outil, comme décrit ci-dessus. La came 43 actionne le microcontact 44 qui, de son c8té, actionne un compte-tours 16a indiquant le nombre de tours effectués par le moteur 7. Comme l'indique la flèche D sur la figure 3, un nombre prédéterminé de tours du moteur 7 est préétabli dans le compte-tours 16a de sorte que, quand le moteur 7 tourne pour effectuer un réglage de correction de la position de l'outil, le compte-tours 16a fournit un signal de déclenchement à l'unité 16 afin d'arrêter le moteur 7 quand ce nombre prédéterminé de tours a été effectué. C'est ainsi, par exemple, que lorsque la plage de tolérance des valeurs du diamètre du trou est + i et qu'un déplacement radial de l'outil 4 sur une distance i est obtenu par n révolutions du moteur 7, alors que le compte-tours îoa est conçu pour arrêter le moteur 7 après que ce dernier a effectué n révolutions. On voit donc que le compte-tours 16a compare le nombre réel de révolutions effectuées par le moteur 7 avec le nombre préétabli n de révolutions et qu'il délivre un signal de déclénchement à l'ensemble de commande 16 pour arrêter le moteur 7 après n révolutions. L'ensemble de commande 16 peut, en outre, être utilisé pour libérer automatiquement }'outil 4 à la fin de sa course active, pour rétracter l'outil 4 radialement de sa position d'usinage normale pendant la sortie de la broche 3 de la pièce 8 afin d'éviter que l'outil 4 ne raye la surface du trou percé dans la pièce quand il traverse ce dernier. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'exemple représenté et décrit, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de compensation automatique de l'usure de ltoutil d'une machine à aléser ou à percer, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison, un dispositif mesurant -avec précision le diamètre d'un trou percé dans une pièce, un système comparant le diamètre mesuré avec un diamètre affiché par l'opérateur et fournissant un signal d'erreur quand le diamètre mesuré s'écarte du diamètre affiché d'une quantité supérieure à une certaine tolérance admissible, un mécanisme effectuant un réglage radial d'un outil de coupe et un système comparant les erreurs de diamètre d'au moins deux trous usinés consécutivement pour déclencher le réglage de l'outil d'un incrément prédéterminé en réponse audit signal d'erreur lorsqu'une erreur systématique due à l'usure de l'outil est détectée, afin de compenser cette usure par un réglage de l'outil. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel un porte-outil peut être relié à la broche de la machine à percer Ou à aléser par une partie élastiquement déformable permettant un déplacement radial de l'outil par rapport à l'axe de la broche, le mécanisme de réglage de outil comprenant une tige de commande coulissant axialement par rapport à la broche, ayant une surface de came inclinée par rapport à l'axe de la broche et contre laquelle s'applique une partie du porte-outil, un mécanisme d'actionnement effectuant un déplacement axial contrôlé de la tige de commande afin d'effectuer un réglage radial de l'outil. 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 dans lequel le mécanisme de déplacement axial de la tige de commande comprend un élément d'entrainement rotatif relié à une vis rotative qui coopère avec un filetage fixe et qui porte axialement contre ladite tige de commande au moyen d'un palier de butée permettant une rotation relative de la tige de commande et de la broche de la machine à percer ou à aléser. 4. Dispositif selon les revendications 1 à 3, dans lequel l'élément d'entratnement rotatif est relié à une pièce filetée extérieurement coopérant avec un cQ-#tLier taraudé solidaire d'une goupille radiale pouvant se déplacer le long d'une fente axiale fixe, cette goupille pouvant s'appliquer contre des contacts de fin de course situés respectivement aux extrémités opposées de ladite fente, lesdits contacts limitant le réglage axial total de la tige de commande et, partant, le réglage radial total de l'outil de perçage ou d'alésage. 5. Dispositif selon les revendications t à 4,dans lequel une came est reliée à l'élément d'entraînement rotatif et coopère avec un compte-tours qui fournit un signal de déclenchement pour arrêter le fonctionnement du mécanisme de réglage quand l'élément d'entratnement a effectué un nombre prédéterminé de révolutions correspondant à un réglage de correction deh ?osition de l'outil. 6. Dispositif selon les revendications 1 à 5, dans lequel le fonctionnement du mécanisme de réglage de l'outil est commandé par un dispositif de commande qui reçoit des signaux représentatifs de 1 erreur mesurée du diamètre du trou et qui est conditionné par des signaux de déclenchement représentatifs de la position de la pièce par rapport à l'outil, de sorte que le réglage de outil n'est effectué que quand celui-ci est hors de la pièce. 7. Dispositif selon les revendications 1 à 6, dans lequel le fonctionnement du dispositif de commande est aussi commandé par des signaux de déclenchement provenant d'organes de vérification conçus pour que le dispositif de commande ne soit actionné que quand au moins deux trous usinés consécutivement présentent des erreurs de perçage systématiques.