Brevet FR2021348A1 — publié le 19700724

La présente invention concerne et a essentiellement pour objet un dispositif formant mandrin de serrages de fixation Or analogue, pour le montage dJual outil sur l'arbre moteur ou la broche principale d'une machine- outil, du type à corps de mandrin conique et à porte-outil monté dans celui-cig ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre et les systèmes, ensembles, appareils, machines, constino- tions,équiments et installations qui en sont t}oervus. Pour les dispositifs, utilisés dans le trav d'usinage par enlèvement de copeaux, pour la fixation de l'outil sur l'arbre moteur ou la broche principale de la machine, on exige que l'outil ne présente aucune excentricité, c'est-à-dire tourne rond et que l'outil puisse être rigidement fixé et échangé ou remplacé sans difficulté . Ces exigences ne sont aucunement complètement satisfaites dans les dispositifs connus. Dans un premier mode de réalisation connu de mandrins de fixation ou de serrage, qui sont utilisés surtout dans des fraiseuses pour la fixation de la fraise, outil, c'est-å-dire la fraise, est fixé par une vis de serrage dans le mandrin de serrage ou de fixation.En cours de fonctionne ment, cette vis se visse ou se serre très fortement, de sorte quelle se desserre seulement très difficilement lors de l'échange ou du remplacement de la fraise Un deuxième mode de réalisation connu d'un mandrin de serrage évite cet inconvénient par le fait qu'un outil à filetage spécial est utilisé, qui est vissé sur un porte-outil pourvu d'un filetage correspondant. Le porte-outil présente un second filetage de diamètre légèrement plus grand, par lequel il est vissé dans le corps du mandrin de serrage. Dans le corps du mandrin de serrage sont disposées deux vis par lesquelles le porte-outil peut être maintenu ou démonté.Avec ce mode de réalisation du mandrin de serrage, le remplacement ou l'échange de la fraise est bien facilité, mais la solution adoptée est coûteuse et en outre désavantageuse car le mandrin de serrage peut être employé seule ment avec des outils de configuration spéciale. Le mandrin de serragesconforme à l'invention, satisfait les exigences imposées à de tels dispositifs d'une manière simple et peu onereuse avec utilisation d'outils normaux. Il se caractérise par le fait que le porte-outil est cylindrique et est maintenu dans le corps de mandrin de façon à être axialement déplaçable mais sans pouvoir tourner. L'inventlon sera mieux comprise et d'autres buts, caracté ristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, en se reportant aux dessins schématiques venexés, donnés unique usent à titra d'exemples illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 représente une vue partiellement en coupe dlun. premier mode de réalisation d'un mandrin de serrage;; - la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne Il-Il de la figure 1, - la figure 3 est une coupe partielle du mandrin de serrage -selon la figure 1, avec un système de manoeuvre modifié du porteoutil; -.la figure 4 est une coupe partielle à travers le mandrin de serrage selon la figure 1, avec une autre modification du système de commande du porte-outil; - la figure 5 représente un autre mode de réalisation d'un mandrin de serrage, partiellement en coupe; - la figure 6 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la figure 5; - la figure 7 représente un autre mode d'exécution d'un mandrin de serrage, partiellement en coupe; et - la figure 8 est une vue en coupe transversale suivant la ligne Vil-Vil de la figure 7. Dans le mode de réalisation du mandrin de serrage selon les figures 1 à 4, le chiffre de référence 1 désigne un corps de mandrin conique qui présente,du c8té frontal ou extrêmeune rainure ou gorge 2 qui est recouverte ou masquée par un corps de palier ou de support 4 fixé du c8té frontal par des vis 3 et qui est centre par rapport au corps de mandrin 1 à l'aide de goupilles, chevilles ou broches d'assemblage 5 (figure 2). Dans l'alésage central Ç du corps de mandrin est disposé un porte-outil cylindrique 7 qui compprte une fente ou- analogue 8 que traverse une ailette ou analogue 9.L'ailette 9 portefisur ses côtés frontaux, des filetages qui pénètrent ou engrènent dans un filetage inté- rieur 10 de l'écrou fileté 11. L'écrou fileté 1i prend appui de façon rotative sur le corps de palier 4-en direction axiale par l'intermédiaire d'un palier de butée ou analogue 12. L'outil 13, qui est ici représenté seulement schématiquement et peut représenter par exemple une fraise de face ou en bout, est enfilé et centré par son alésage central sur une partie cylindrique 14 du corps de palier 4 . Elle est maintenue dans sa position par un écrou 15 qui est vissé sur une portée ou un bout d'arbre fileté 16 se trouvant à l'extrémité libre du porte-outil 7. L'entraSnement de la fraise est assuré par une bague intermédiaire 17 qui présente des nervures radiales 18, 19 des deux côtés, qui pénètrent dans des rainures correspondantes de l'outil 13 ou du corps de palier 4. Sur l'écrou fileté 11 est prévue une denture frontale ou en bout 20 avec laquelle une clé 21 engrène par un pignon denté correspondant 22, qui est guidé dans le corps de palier dans un alésage 23. Lesserrage et desserrage de ltoutil 13 s'effèctuentperrotation de l'écrou fileté 11 à l'aide de la clé 21. Le porte-outil 7 et l'ailette 9 se déplacent pendant la rotation de l'écrou fileté 11 seulement en direction axiale. Pour le serrage, l'écrou fileté 11 est tourné dans un sens et pour le desserrage il est tourné dans l'autre sens. Sur les figures 3 et 4 sont représentées deux possibilités différentes à l'aide desquelles peut être entreprise la rotation de écrou fileté. Sur la figure 3, un pignon denté 26 est monté dans le corps de palier à l'aide d'un boulon fileté formant vis 27. Par rotation du pignon 26 à l'aide d'une clé, qui est introduite dans l'alésage 28 à section transversale polygonale, on peut faire tourner l'écrou fileté 24 et déplacer ainsi axialement le support fileté. A la place du pignon denté 26, on peut aussi utiliser, comme cela est représenté sur la figure 4, une vis sans fin montée dans le corps de palier tangentiellement à la périphérie et dont les filets-hélicoldaux engrènent ou sont en prise avec la denture frontale ou en bout de l'écrou fileté 25 que l'on peut.faire tourner par rotation de la vis sans fin 29 à l'aide d'une clé insérée dans l'alésage 30 à section polygonale, gråce à quoi également s'effectue ici le mouvement axial du porte-outil. Sur les figures 5 et 6 est représenté un mandrin de serrage ou analogue qui se compose d'un corps de mandrin conique 32 dans lequel est pratiqué en bout ou du c8té frontal, un alésage 33 dans lequel le porte-outil cylindrique 34 est monte de façon à être mobile longitudinalement. A son extrémité libre, le porteoutil 34 présente un filetage 35 sur lequel est vissé l'écrou 36. Lut écrou 36 maintient l'outil 37, représenté schématiquement, dans sa position. L'outil 37 est enfilé par son alésage central sur le porte-outil 34. Une rotation de celui-ci est empêchée par la pièce intermédiaire ou intercalaire 38 qui, comme l'anneau intermédiaire 17 de façon analogue sur la figure 1, présente des nervures 39, 40 qui pénètrent dans des rainures correspoùdantes prévues dans l'outil 37 ou dans le corps de mandrin 32. Le serrage ou la fixation du porte-outil 34 et par suite de l'outil 37 saeffectue. par deux boulons 41, 42 qui sont montés tournants dans des alésages 43, 44 et sont immobilisés axialement par des anneaux de retenue par exemple fendus ou bagues élastiques 45 formantf m d'axe ou analogue. Les alésages 43, 44 sont déportés ou décalés par rapport à l'axe longitudinal du corps de mandrin 32et a pxpsperpendiculairement à celui-ci, de sorte qu'ils coupent l'alésage 33 de façon rasante ou par effleurement. Le porte-outil 34 présente, sur deux côtés opposés ou en regard, des évidements 46, 47 qui, lorsque le porte-outil est introduit dans le corps de mandrin 32, sont situés approximativement au niveau des alésages 43, 44. Si alors les boulons 41, 42 sont insérés, ils font également saillie partiellement dans les évidements 46; 47. Comme la portion médiane cylindrique 48 des boulons 41, 42 est excentrée, la mise en prise de la portion centrale excentrée 48 peut être modifiée par la rotation des boulons. Par la rotation des boulons 41, 42, ce qui est possible par exemple avec une clé insérée dans des alésages polygonaux 49 des boulons 41, 42, le porte-outil 34 peut être élevé ou abaissé, grâce à quoi l'outil 37 peut être serré ou desserré. Si l'on veut sortir ou enlever le porte-outil 34 du corps de mandrin 32, on doit tourner les boulons 41, 42. Afin que, pendant l'introduction, le porte-outil 34 avec ses évidements 46, 47 soit situé dans la position correcte, une rainure ou analogue 50 est prévue du c8té frontal extrême ou en bout sur le portes outil 34, laquelle doit recevoir ou loger une cheville ou analogue 51 disposée dans l'alésage 33, afin que le porte-outil 34 soit placé dans la position correcte pour l'introduction des boulons 41, 42 et pour le serrage de l'outil. Sur les figures 7 et 8 est représenté un mode de réalisation du mandrin de serrage semblable à celui des figures 5 et 6. Le corps de mandrin 53 présente, du coté frontal ou en bout, un alésage 54 pour recevoir le porte-outil 55 qui est desserré ou serré par les boulon 56, 57 à parties médianes 58. Les alésages 59, 60 sont situés également perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps de mandrin 53 et rencontrent en rasant ou en effleurant l'alésage 5t. Les boulons 56, 57 sont immobilisés axialement à l'aide de collets 62 qui forment une seule pièce avec les boulons, par le fait qu'une vis de pression ou d'arrêt 63 serre ou pince les collets 62 au moyen d'un bague ou rondelle de serrage 64. La vis de serrage 63 présente en même temps un téton ou analogue 65 pénétrant en saillie dans l'alésage 54, qui pénètre dans une rainure 66 du porte-outil 55 et règle ainsi la position correcte du porte-outil 55. L'outil 61 est enfilé par son alésage central sur le porteoutil 55 et maintenu dans sa position par une-vis de fixation 67 vissée dans un orifice fileté 68. Le moment de rotation est, coml-ae sur les figures 1 et 5, transmis au corps de mandrin 53 au moyen d'un anneau intermédiaire 69 par des nervures correspondantes. Le cône corps de mandrin, représenté sur les figures, correspond à un mode d'exécution normalisé et peut être rendu conjugué d'un cône se trouvant sur l'arbre moteur ou la broche principale de la machine-outil Pour la fixation du mandrin de serrage dans l'arbre ou la broche, celui-ci est habituellement exénuté de façon à être ereux, de sorte que, de l'autre un organe de serrage peut être inséré, qui pénètre tau el. e en prise dans un alésage fileté 70, tel que représenté par exemple sur la figure 7, et tire, lors de la rotation, le manchon ou la garniture de serrage en arrière jusqu'à ce qu'il s'applique fermement dans le cône de l'arbre principal ou moteur. Par l'emploi d'un porte-outil mobile exclusivement axialement, on obtient un mode d'exécution simple mais cependant solide du mandrin de serrage, sans que le centrage ou l2assise ferme soit diminué. Au contraire, de très grandes forces axiales peuvent être exercées sur le porte-outil au moyen des boulons par les portions centrales excentrées.La liaison par contact de frottement entre les boulons et le porte-outil rend en général un blocage d'immobilisation particulier ou un système de sécurité spécial pour les boulons à peine nécessaire pendant le fonction nement. Quoiqu'il en soit, des moyens, tels que le goujon fileté ou la vis sans tête 7f sur la figure 6 ou bien la vis de serrage j3 s"rlafiggre 8, peu:vent te prévus pour empêcher une rotation non désirée des boulons. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon esprit de l'invention. REVENDiOATiONS t.- Dispositif formant mandrin de serrage ou analogue pour le montage d'un outil sur l'arbre moteur ou la broche principale d'une machine-outil ou analogue, du type à corps de garniture de serrage conique et à porte-outil monté-dans celui-ci, caractérisé en ce que ledit porte-outil est sensiblement cylindrique et est maintenu dans le corps dudit mandrin ou manchon de serrage de façon à être déplaçable axialement, mais sans pouvoir tourner. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-outil précité est entouré par un écrou fileté en liaison d'action avec celui-ci, lequel écrou est monté tournant mais sans être déplaçable axialement sur le corps du manchon de serrage précité, auquel cas un mécanisme denté ou à engrenages est associé audit écrou fileté. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un corps de palier est fixé du c8té frontal ou en bout du corps de mandrin formant manchon de serrage précité, sur lequel corps de palier l'écrou fileté précité prend appui de façon tournante par l'intermédiaire d'un palier de butée ou analogue, et qui forme un montage de support pour le porte-outil et pour l'outil précités. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-outil précité comporte au moins un évidement dans lequel pénètre un boulon à portion excentrée, monté dans un alésage du corps de mandrin précité, lequel boulon serre axialement l'outil précité lors de la rotation dans un sens et le desserre lors de la rotation dans l'autre sens. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le porte-outil précité pr-ésente deux évidements disposés symétriquement et perpendiculairement par rapport à l'axe dudit porte-outil, dans lesquels pénètre respectivement un boulon à partie excentrée pour le serrage et le desserrage de l'outil précité, après iotroduction dudit porte-outil dans le corps de mandrin précité. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le porte-outil et le corps de mandrin précités présentent des moyens de guidage pour le maintien d'une position prédéterminée dudit porte-outil par rapport audit corps de mandrin. 7.- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'arbre à excentrique ou les arbres à excentrique formant les parties excentrées précités, sont immobilisables ou blocables pour empêcher toute rotation de ceux-ci.