Brevet FR2034655A1 — publié le 19701211

La présente invention a pour objet un mandrin à mâchoires mobiles pour machines-outils et plus particulièrement des mécanismes à mâchoires destinés à être montés sur Tea. mâchoires principales d'un mandrin. 5 Un élément important permettant de déterminer le prix de re vient de pièces métalliques usinées est constitué par le temps nécessaire au montage des outils sur la machine-outil avant que l'on puisse procéder à l'usinage. Un tel montage ne peut être effectué que par un ouvrier qualifié dont le salaire horaire est lo assez élevé. Pour réduire ce facteur du prix l'industrie de la machine-outil a subi au cours des dix ou quinze dernières années une révolution très importante qui implique l'utilisation de programmes automatiques et de techniques de programmation permettant d*assurer un réglage efficace du montage. Conformément à 15 ces techniques le programme de réglage du montage sur la machine est enregistré sur une bande ou autre mécanisme de programmation qui remet alors automatiquement en place les organes mobiles de la machine avant chaque nouvelle série d'usinages. Cette programmation automatique implique même dans beaucoup de cas la 2o commande des outils qui sont automatiquement changés ou remplacés par un changeur d'outil asservi au programme. L'un des quelques goulots d'étranglement gênant encore le montage d'une machine-outil commandée ou programmée par bande magnétique lorsqu'on veut faire passer la machine-outil d'un tra-25 vail à un autre consiste dans le remplacement des mandrins ou des mâchoires de mandrin portant la pièce pour la faire tourner pendant l'usinage. Les mâchoires du mandrin doivent souvent saisir la surface d'une pièce finie et doivent donc être dimensionnées correctement pour épouser exactement cette surface. De plus 3o les mâchoires de mandrin doivent être bien dressées ou être concentriques au mandrin. C'est pourquoi classiquement chaque montage de pièce même dans le cas de machines commandées par bande magnétique et comportant un changement d'outil automatique nécessite un remplacement à la main des mâchoires de mandrin pour chaque 35 montage différent. Après remplacement ces mâchoires doivent généralement être réalésées pendant qu'elles sont montées sur le mandrin de telle sorte que les surfaces du mandrin destinées à aaisir la pièce soient bien concentriques à l'axe du mandrin. L'effet pratique de ce remontage à la main et de ce réalésage consiste en ce qu'une grande partie du temps économisé pour le démontage de la 69 34931 2 2034655 machine à la suite du programmage préliminaire de cette machine est gaspillé ou perdu en raison du temps nécessaire au remplacement des mâchoires de mandrin. L' invention couvre un ensemble de mâchoires de mandrin à 5 verrouillage brusque constitué par deux pièces destinées à être montées sur les mâchoires principales mobiles d'un mandrin classique. Cet ensemble comporte un support destiné à être assujetti en permanence sur chaque mâchoire principale du mandrin et à être associé à un raccord remplaçable susceptible d'être monté à lo encastrement dans le support „ Suivant une forme d'exécution préférée ce support présente la forme générale d'un L. En élévation latérale il comporte un montant vertical ou longitudinal portant une clavette radiale destinée à s'emboîter dans une rainure radiale du raccord. Le 15 bras horizontal ou transversal du support qui se trouve à l'extrémité extérieure de ce montant comporte une ouverture destinée à recevoir une goupille de verrouillage à déclic, cette ouverture s'étendant radialement vers l'intérieur du bras horizontal à partir de la surface avant de celui-ci. Lorsque le raccord 2o est monté sur le support on introduit la goupille de verrouillage portée par le raccord dans l'ouverture ménagée à cet effet dans le support. Une bille ou partie sphérique â 1 'extrémitél'ir- ■» hce de la goupille de verrouillage coopère avec deux plongeurs soumis à l'action de ressorts et portés par le support de manière 25 à verrouiller le raccord sur le support et à obliger mécaniquement une surface repère du raccord à venir d'une manière très précise en prise avec une surface repère en acier trempé ménagée sur le" support. Ce mode de construction du mandrin supprime une grande par-3o tie de la durée nécessaire au démontage lorsqu'on veut remplacer les mâchoires de mandrin en vue du travail de pièces nouvelles ou de dimensions différentes. Les mâchoires du mandrin peuvent être replacées et remontées sur le mandrin avec une précision qui se répète d'une fois à 35 l'autre de telle manière que les mâchoires du mandrin n'ont pas besoin d'être réalésées pour replacer les surfaces servant à la saisie de la pièce sur un axe concentrique à l'exe du mandrin. Les mâchoires à remplacer peuvent être replacées correctement sur le mandrin sans qu'il soit nécessaire de les assujettir ho sur les mâchoires principales du mandrin ou plutôt les parties 69 34931 3 2034655 remplaçables des mâchoires sont montées facilement et rapidement sur les supports des mâchoires par encastrement. En cours d'utilisation cet ensemble de mâchoires de mandrin, à verrouillage brusque permet de monter à encastrement sur le 5 support des raccords de xfivers types à mâchoire dure ou douce. Par suite les changements rapides peuvent être effectués facilement pour remplacer un raccord â mâchoire dure destinée à l'usinage d'une pièce brute de coulée ou de forge par un raccord à mâchoire douce destinée à l'usinage d'une surface déjà terminée, lo II permet également des changements rapides pour passer d'une mâchoire douce à une aut_re afin de changer le montage du mandrin en vue du travail de pièces de différentes dimensions ou diamètres. On va maintenant décrire l'invention avec plus de détails en 15 se référant à titre d'exemple aux dessins et-,joints sur lesquels: La fig. 1 est une vue en perspective d'un mandrin comportant un ensemble de mâchoires conforme â l'invention, cet ensemble étant monté sur chacune des mâchoires principales mobiles du mandrin. La fig. 2 est une vue en perspective avec arrachement partiel 2o du support de cet ensemble. La fig. 3 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un raccord â mâchoire dure. La fig. 4 est une vue en perspective d'un raccord pour mâchoire douce du type susceptible de remplacer un raccord 25 pour mâchoire dure conforme à la fig. 3 sur le support de la fig. 2 La fig. 5 est une vue en coupe radiale d'une partie de l'ensemble des mâchoires du mandrin représenté en fig. lt suivant laLÏffg ? 6^'est une coupe du support et de son raccord 30 suivant la ligne 6-6 de la fig. 5 La fig. 7 est une coupe semblable à celle de la fig. 5 mais comportant un raccord à mâchoire douce remplaçant la mâchoire dure de la fig. 5 Revenant d'abord à la fig. 1 celle - ci présente une forme 35 d'exécution d'un type de mandrin susceptible d'être utilisé avec les mâchoires conformes à l'invention. Ce mandrin tourne autour de son axe central 9 et peut fonctionner de manière â mandriner ou à saisir une pièce 11 en la faisant tourner autour de cet axe 9. A cet effet le mandrin présente trois mâchoires principales 69 34931 4 2034655 12,13,14 dont le mouvement est commandé par rotation d'un engrenage à spirale non représenté disposé à l'intérieur du mandrin. Get engrenage tourne sous l'action d'une roue conique entraînée au moyen d'une clef à douille introduite dans un oeil 15.Le 5 mandrin 10 y compris les mâchoires principales mobiles 12,13,14 , l'engrenage à spirale et les engrenages qui lui sont associés sans être représentés,sont tous de type classique et ne forment nullement partie de l'invention. On n'a donc pas décrit ces éléments en détail dans le présent exposé. lo La présente invention couvre l'ensemble 20 des mâchoires â emboîtage brusque destinées à être montées sur chacune des mâchoires principale 12,13,14 du mandrin 10 de manière à permettre à ces mâchoires à emboîtage brusque d'être rapidement remplacées suivant les exigences des différentes pièces â usiner. Chaque 15 ensemble 20 comporte un support 21 et au moins une pièce rapportée à encastrement 22,23 formant le raccord . Pour faciliter la description on n'a représenté que deux pièces rapportées ou raccords 22,23 sur les dessins qui représentent une forme d'exécution préférée de l'invention. Ces deux raccords sont d'une 2o manière générale semblables ; ils diffèrent en ce sens que le raccord 22 est destiné à recevoir une mâchoire dure tandis que le raccord 23 est destiné aux mâchoires douces. Dans l'industrie de la machine-outil une mâchoire de mandrin dure est une mâchoire destinée à saisir la surface non terminée d'une pièce par exemple 25 la surface d'une pièce forgée ,coulée ou laminée. Au contraire une mâchoire douce sert à saisir une surface terminée telle que ; la surface décolletée d'une pièce. La différence principale entre ces deux types de mâchoires consiste en ce que les mâchoires dures présentent généralement des pièces rapportées trempées "o 24,24' qui y sont montées pour venir au contact de la pièce, tandis que les mâchoires douces présentent une surface lisse dont la forme extérieure s'applique exactement au contact de la surface terminée de la pièce. Pour obtenir correctement cette surface à profil bien déterminé, on alèse généralement les mâchoi-35 res douces pendant qu'elles sont montées sur le mandrin afin qu'elles puissent s'adapter exactement au diamètre de la pièce même qui doit être saisie par les mâchoires. Si l'on se réfère maintenant aux figs. 2 et 5, on voit que le support 21 présente la forme générale d'un L*lorsqu'on 69 34931 5 2034655 le regarde en élévation latérale il comprend une partie radiale de base 25 et une partie axiale 26 dirigée vers l'avant à partir de cette base 25. La base 25 du support 21 est destinée à être montée à poste fixe sur une zone radiale extérieure de la 5 mâchoire principale correspondante 12,13 ou 14 du mandrin 10 afin . que le support puisse se déplacer avec cette mâchoire principale. A cet effet il est prévu une languette ou nervure 28 faisant saillie transversalement à l'arrière de chaque support pour pouvoir être regue dans une fente transversale ménagée dans la mâchoi-lo re principale. Deux alésages parallèles 29 et 30 traversent le corps du support et chacun d'eux présente une partie 31 de grand diamètre, une partie 32 de diamètre intermédiaire et une partie 33 de plus petit diamètre. Lorsque le support est monté sur une mâchoire principale, demi: boulons 34 et 3.5 sont 15 introduits dans ces alésages 29 et 30 en s'appliquant au contact des épaulements 38 et 39 séparant les deux parties 31 et 32 des alésages 29 et 30. Pour placer les raccords correctement sur le support 21 on fixe une pièce rapportée 40 en acier trempé sur le support 2o à l'intérieur ds un avidement 41 usiné â partir de la face avant de la partie axiale 26 du support et s8étendant le long de la face intérieure de cette partie axiale. Cette pièce rapportée 40 est fixée sur le support 21 par deux boulons 42,42 traversant la partie axiale 26 du support pour se visser dans les trous 25 alésés 43 et 44 de la pièce rapportée 40(figs. 2 et 5) Une clavette radiale 45 est fixée sur la base 25 du support 21 et coulisse à frottement doux dans une rainure radiale 46 ménagée dans la s urface avant de cette base 25 pour être assujettie sur cette dernière par une vis 47 dont la tête 48 est 3o logée dans une fraisure 49 de la clavette 45(fig. 5). Cette clavette 45 sert à transmettre une poussée latérale ou transversale provenant du raccord 22 ou 23 au support 21 et par suite aux mâchoires principales du mandrin. Pour empêcher tout mouvement axial des raccords le long 35 des supports une rainure 50 est usinée dans la partie axiale 26 du support 21 au-dessous de la pièce rapportée 40.La face radiale 51 à l'avant de cette rainure empêche le raccord cfe se déplacer vers l'avant le long du support comme expliqué ci-après avec plus de détail. La face arrière de cette rainure 50 est disposée dans *:o un plan coincidant avec la surface avant 53 de la base 25 du sup 69 34931 6 2034655 port» Chaque raccord 22,23 présente deux surfaces repères perpendiculaires l'une à l'autre 55,56 destinées à venir s'appliquer au contact des faces 53 et 57 du support qui sont elles-mêmes perpen-5 diculaires l'une â l'autre. Aussi longtemps que ces surfaces 55 et 56 du raccord sont susceptibles d'être replacées correctement au contact des surfaces repères 53 et 57 du support on peut appliquer d'une manière répétée ces raccords sur le support avec une précision en position déterminée.à l'avance. Cette précision lo est particulièrement ^terminante dans le cas de mâchoires douces du fait que la surface ^ssujettisant la pièce, prévue sur les raccords, doit venir en prise avec la surface terminée de la pièce sur une étendue importante afin d'empêcher tout dommage ou machuration de la surface usinée et de plus elle doit être parfai-15 tement dressée ou concentrique par rapport â l'axe 9 du mandrin. Chaque raccord présente une surface avant 60, une surface extérieure 59, une surface intérieure 61 portant les surfaces 62 destinées à saisir la pièce dans le cas de la fig. 3 et deux surfaces latérales 63 et 64. De plus chaque raccord présente une 2o rainure ou cannelure 65 de forme rectangulaire usinée dans la surface arrière 56 et dans laquelle le raccord s'encastre exactement par dessus la clavette 45. Un rebord 66 fait saillie au-delà de l'arête arrière extérieure de chaque raccord et est destiné à être reçu dans la rainure transversale 50 du support 21. 25 La hauteur de ce rebord est usinée d'une manière précise de façon à correspondre à peu près exactement à la hauteur h de la rainure 50.Par suite le rebord 66 et la rainure 50 coopèïenfcpour empêcher i tout mouvement axial et toute vibration des raccords sur le support» Pour faciliter l'enlèvement et le remplacement rapides 3o des raccords 22 et 23 sur le support 21, chacun de ces raccords présente une goupille de verrouillage 70 faisant saillie vers l'extérieur à partir de la face 59 du raccord disposée à l'extérieur dans le sens radial. Cette goupille présente une partie filetée intérieure 71, une partie étroite cylindrique'de faible' 35 diamètre 72 et une bille termmnale de mise en place 73.La partie filetée 71 de la goupille se visse d'une manière réglable dans un alésage taraudé 75 ménagé dans la surface extérieure 59 du raccord. Une. fente diamétrale pour tournevis 74 ménagée à la surface extérieure de la bille permet le réglage de la goupille à l'inté-4q rieur de l'alésage 75 de manière à placer exactement le centre 76 69 34931 7 2034655 de la bille 73 à une distance déterminée à 1Tavance de la surface repère extérieure 55 du raccord. Gomme expliqué cx-après avec plus de détail, cette distance est déterminante pour assurer le positionnement précis de chaque raccord sur son support. 5 Un alésage 77 traverse radialettient la pièce rapportée 40 â partir de la surface extérieure 57 de cette pièce. Cet alésage 77 est destiné à recevoir l'extrémité extérieure comprenant la bille 73 de la goupille 70 comme décrit en détail ci-après. Un alésage transversal 78 traverse l'alésage 77 et s'étend lo sur toute la largeur de cette pièce rapportée 40 d'un côté à l'autre. Deux plongeurs à déclic 80 et 81 peuvent coulisser dans cet alésage transversal et y sont maintenus par deux bouchons d'extrémité 82 et 83. Ces bouchons peuvent être fixés â l'intérieur de l'alésage de toute manière appropriée par exemple en utilisant 15 une résine époxy ou encore par vissage. Deux ressorts de compression 84,85 sont logés à l'intérieur de l'alésage transversal 78 entre les extrémités des nlong—eurs et les billes des goupilles à déclic 80,81 et les extrémités intérieures des bouchons 82 et 83 respectivement. Ces ressorts 2o 84,85 tendent à écarter lea plongeurs des bouchons et par suite ils repoussent les extrémités intérieures tronconiques 87,88 des poussoirs 80,81 l'une vers l'autre. A son extrémité intérieure chaque plongeon 80,81 présente un évidement cylindrique 89 qui y est usiné. Chaque évidement 89 pénètre à l'intérieur du pLongeur. 25 correspondant à partir de la face terminale intérieure 88 de ce dernier et son diamètre est légèrement inférieur au diamètre de la bille 73 de la goupille de verrouillage 70. Comme on peut le voir sur. la fig. 6, la distance entre la ligne 92 reliant les centres des deux évidements 90 et 91 3o ménagés dans les plongeurs pour recevoir la bille et la surface extérieure 57 de la pièce rapportée 40 est légèrement supérieure à la distance séparant le centre 76 de la bille 73 de la surface repère 55 du raccord. Par suite l'arête avant 95 ou 96 de chaque évidement 90 ou 91 est toujours en prise avec une partie de 35 la surface de la bille 73 regardant l'extérieur lorsqu'une goupille de verrouillage 70 portée par le raccord vient se placer entre les deux plongeurs à déclic 80,81. Ainsi ces plongeurs exercent toujours une certaine pression sur le raccord ce qui tend à le repousser vers l'arrière en amenant ainsi la surface repère 55 au 4o contact intime de la surface avant 57 de la pièce rapportée 40. BAD ORIGINE 69 34931 2034655 La surface avant 57 de la pièce rapportée 40 est de préférence trempée de manière qu'elle ne soit soumise qu'à une usure et à une abrasion minimes en plaçant toujours exactement les raccords dans un plan radial par rapport ^ support. 5 Sur la fig. 7 on a représenté un raccord 23 pour mâchoire douce^ monté sur le support 21. Les mâchoires douces sont généralement montées sur le mandrin avant usinage de leur surface intérieure 58 destinée à venir en prise avec la pièce de telle sorte que la surface 58 une fois terminée corresponde bien au diamètre de la lo pièce saisie entre les mâchoires et soit concentrique à cette pièce, Ce n'est qu'ainsi que l'on peut s'assurer que les surfaces 58 des mâchoires douces en prise avec la pièce sont concentriques à l'axe de rotation du mandrin 10. Pour permettre aux mâchoires douces 58 d'être alésées pendant qu'elles sont montées sur un 15 support 21, chaque support 21 présente un alésage 99 traversant la partie axiale 26 du support et coupant l'axe de l'alésage 30 (fig. 6). Chaque raccord pour mâchoire tendre présente un alésage taraudé 100 s'étendant vers l'extérieur à partir de sa surface 97 regardant la partie axiale 26, l'axe de cet alésage coincidant 2o avec l'axe de l'alésage 99 lorsque le raccord 23 est monté sur le . support 21. Lorsqu'on doit aléser la surface 58 de la mâchoire 23 venant en prise avec la pièce^une fois montée sur le support 21, on introduit un boulon dans l'alésage 99 pour le visser dans l'alésage taraudé en regard 100. Ce boulon 101 empêche ainsi 25 tout déplacement du raccord 23 par rapport au support pendant l'alésage de la surface 58 du raccord venant en prise avec la pièce. Lorsque la surface 58 a. été effectivement alésée, on n'utilise plus le boulon 101 avec le raccord à moins que l'on ne doive changer la dimension de la pièce pour laquelle on utilise la mâchoire tendre 3o et que l'on ne doive donc réaléser la mâchoire. L'avantage principal de l'ensemble des mâchoires de mandrin décrit ci-dessus consiste dans la précision et dans la possibilité de répétition que l'on obtient ainsi lorsqu'on veut monter différentes dimensions ou types de raccord sur les mâchoires principales 35 12,13,14 d'un mandrin.Par exemple on peut utiliser d'ab^ord sur le mandrin des mâchoires dures pour serrer les surfaces brutes non usinées.d'une pièce afin de maintenir en place cette surface non usinée de la pièce. De telles mâchoires dures comportent généralement des pièces.rapportées en carbure ou en acier trempé t- ■ o 24,24 montées sur la surface généralement en forme de V en prise ■ BAD ORIGINAL ' 69 34931 9 2034655 avec la pièce, cette surface de la mâchoire pouvant venir ainsi en prise avec la pièce 11. Lorsque celle-ci a été dégrossie on peut repousser les raccords 22 à mâchoire dure radialement en arrière de telle sorte que la bille 73 tërminant la goupille de ver-5 r ouillage 70 soitextraite d'entre les deux plongeurs 80,Cl portés par le support 21. On peut alors faire coulisser radialement et vers l'extérieur par-dessus la .clavette 45 un nouveau raccord à mâchoire douce 23.présentant une surface usinée 58 destinée à venir en prise avec la pièce et dont la forme épouse lo étroitement le profil de la surface usinée de la pièce 11, la poussée exercée sur cette mâchoire 23 s'arrêtant lorsque le rebord 55 de la mâchoire se trouve logé à l'intérieur de la rainure 50 du support et que la bille 76 terminantla goupille de verrouillage vient s'emboîter au delà de l'ouverture 75 entre les deux plon-15 geurs 80,81. Ces derniers viennent alors s'appliquer sur la bille 73 le long de sa surface arrière de telle sorte que les ressorts agissant sur les plongeurs 80,81 tendent à repousser le raccord à mâchoire dou©£23 vers l'extérieur en s'écartant du centre du mandrin, grâce à quoi la surface repère 55 du raccord est mise 2o exactement au contact de la surface correspondante 57 du support 21. 1 BAD OBlGtNAL^ 69 34931 lo 2034655 REVENDICATIONS 1 Mandrin comportant plusieurs mâchoires susceptibles d'être amenées au contact d'une pièce caractérisé oar le fait que chacune des mâchoires comprend un support monté à poste fixe sur une 5 mâchoire principale pour être entraîné par le mécanisme de fermeture du mandrin et un raccord formant mâchoire monté d'une manière amovible sur ce support* 2 Mandrin, suivant la revendication 1 car actérisé par le fait que des surfaces exactement perpendiculaires l'une par lo rapport à l'autre sont ménagées sur le support pour venir en prise avec des surfaces correspondantes du raccord et assurer ainsi une mise en place précise du raccord sur le support. 3 Mandrin suivant les revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que le support présente en coupe la forme d'un. L, 15 le raccord s'appliquant étroitement entre les deux bras de cet L. k Mandrin suivant la revendication 3 caractérisé par le fait qu'une rainure est ménagée transversalement le long de la ligne raccordant les deux bras du support tandis qu'un rebord correspondant est formé sur le raccord pour venir se loger dans cette rainu-2o re * - 5 Mandrin suivant la revendication 3 ou h caractérisé par le fait que le support présente à sa surface une rainure ou une languette radiale destinée à venir en prise avec une languette ou une rainure correspondante formée sur le raccord « 25 6. Mandrin suivant l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait que le raccord présente une goupille de verrouillage destinée à venir en prise avec un évidement du support et à maintenir ainsi le raccord en position de travailL 7 Mandrin suivant la revendication 6 caractérisé par le 3o fait que la goupille de verrouillage présente à son extrémité une bille ou une surface sphérique s'encastrant étroitement entre deux plongeurs transversaux soumis à l'action de ressorts, de manière à maintenir le raccord dans sa position de travail i S Mandrin suivant la revendication 6 ou 7 caractérisé 35 par le fait que l'on peut régler la position de la goupille de verrouillage , 9 Mandrin suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la surface du support disposée coaxialement par rapport à l'axe du mandrin est constituée 69 34931 ii 2034655 par une pièce rapportée en acier trempé. 10 Mandrin suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le raccord présente au moins une pièce rapportée en acier trempé permettant de saisir une pièce , 5 11 Mandrin suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé par le fait que le raccord est en un matériau relativement tendre que l'on peut aléser à une dimension appropriée bien déterminée de manière à permettre au mandrin de saisir une pièce présentant une surface terminée de diamètre correspondant , lo 12 Mandrin suivant la revendicationll caractérisé par des moyens vissant le raccord sur le support pour permettre l'alésage de ce raccord ». 13 Ensemble de mâchoires pour un mandrin du type défini par l'une quelconque des revendications précédentes et comprenant 15 un support destiné à être assujetti au mécanisme assurant la fermeture du mandrin et un raccord formant mâchoire, ce support et ce raccord étant établis de la manière indiquée par l'une quelconque des revendications précédentes i