Brevet FR2022858A1 — publié le 19700807

La présente invention concerne les têtes multibrpches de perçage ou autres opérations d'usinage. L'utilisation de têtes multibroches pour le perçage, l'alésage, le meulage et d'autres opérations d'usinage est de pratique courante, particulièrement, dans l'industrie des moteurs de véhicules automobiles et il est possible d'entratner~quarante broches ou davantage par une transmission ayant plusieurs organes, au moins communs à chaque broche. Cette transmission est généralement constituée par des engrenages, montés dans une botte qui comporte en même temps les paliers de broches équilibrant substantiellement les charges de poussée qui sont engendrées dans son utilisation. Ces têtes multibroches sont très utilisées depuis de nombreuses années pour le perçage des trous de goujon et autres dans les blocs cylindres et des éléments de moteurs de véhicules. Dans le cas d'endommagement ou de rupture d'une broche etlou de son assemblage, il est jusqu'à présent nécessaire de démonter de la machine associée la-bote d'engrenage dans.son ensemble avec tous les montages de broches afin de ne remplacer seulement qu'une broche et/ou son montage. Il est évident qu'un tel démontage entrain une perte de temps très appréciable, à moins que des bottes d'engrenage-et ensembles d'outils de rechangene'soient.disp# > tfibles5# le remplacement effectif des élément endommagés comprend alors le démontage de la botte d'engrenage.La possibilité de disposer d'éléments de têtes ou bottes de rechange accrott sensiblement les investissements en capital de l'usine; ces bottes de rechange représentent donc une dépense improductive importante notamment du fait que les têtes nécessitées dans différenten opérations ne sont pas interchangeables entre elles. Il est désirable de réduire ces investissements élevés de capital, tout en économisant le temps de remplacement d'une tête multibroche complète et en simplifiant le remplacement effectif d'une broche défectueuse. De plus, il est nécessaire pour certaines applications de disposer d'une tête sur laquelle les broches séparées peuvent etre étroitement rapprochées les unes des autres.Cependant la satisfaction de ces deux desiderata ne doit pas dispenser de la possibilité dans chaque assemblage de broches d'équilibrer des réactions de poussées élevées aussi bien que les charges des paliers de roulement. L'invention a donc pour objet une tête à plusieurs broches qui peuvent être démontées et remplacées individuellement à partir de la surface de tête, voisine du coté de porte-outils, au moins des butées d'équilibrage de poussée de chaque broche étant démontablesen même temps que la broche à partir de ladite surface, la tête comprenant un dispositif pour maintenir et relâcher chaque broche et un dispositif pour empêcher la rotation d'un élément de chacun des paliers placé dans la tête. De plus la tête multibroche selon-l'invention comporte pour chaque broche une douille à bride, un empilement de roulement à réaction oblique disposé entre l'intérieur de cette douille et la broche respectives et un dispositif pour fixer de manière libérable la douille à bride au boitier de la tête, lesdits paliers étant destinés à équilibrer les charges de poussée exercées sur la broche, chaque douille à bride et chaque broche étant facilement démontables à partir de la surface de tête du côté des extrémités porte outils des broches, afin de pouvoir les remplacer par un ensemble interchangeable. Chaque broche de la tête comporte un empilement de roulements destiné à équilibrer la poussée, ayant chacun une bague ou cuvette intérieure calée sur la broche et une bague ou cuvette extérieure ajustée à coulissement dans-l'alésage de la tête et ne pouvant ainsi tourner dans celui-ci, chaque broche et ses roulements associés peuvent être facilement démontés et remplacés dans la tête par le côté de surface voisine des porte-outils d'extrémité des broches. Les objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la deScription qui va suivre d'exemples non limitatifs de réalisations de têtes de perçage, et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une partie d'une tête multibroche selon un premier exemple de réalisation; - la figure 2 est une coupe analogue à la figure 1 d'une partie de broche comportant une variante de roulement; - la figure 3 est une coupe longitudinale analogue comportant une seconde variante de roulement ; - la figure 4 est une coupe analogue à la figure 3, mais avec une troisième variante de roulement; - la figure 5 est une coupe analogue à la figure I d'une variante de réalisation de la tête et, - la figure 6 est une coupe analogue à la figure 5 mais d'une troisième réalisation de la tête. On voit, en particulier sur la figure 1, une tête multibroche comprenant un élément de bottier arrière 10, fixé par un dispositif non repré- senté à un deuxième élément avant Il, ces deux élémentsétant évidés afin de recevoir une transmission à engrenage qui est de genre classique et qui ne sera pas décrite ici en détail. Un pignon denté 12 est calé sur-des cannelures 13 sur la broche 14 pour former une partie d'un train d'engrenage à un niveau B, et un pignon denté 15 calé sur une broche 16 forme partie d'un train d'engrenage 9 un niveau C. Un train d'engrenage de niveau A entraîne d'autres broches et n'est pas représenté.Les trois trains d'engrenages A, B et C entraînent les -broches à des vitesses différentes, suivant les vitesses de coupe requises par les outils de coupe séparés; chaque train entratnant plusieurs broches. Il est évident que tous les ensembles de broches sont sensiblement identiques on ne décrira donc qutune broche 14 en détail. le pignon denté 12 est bloqué-en.direction axiale sur la broche par un écrou 171 qui est vissé sur une queue filetée 18 de la broche et y est bloqué. La bague ou cuvette intérieure 20 d'un roulement à bille 21 prend appui sur la roue d'engrenage 12 qui comporte deux surfaces d'appui 19, alors que la bague. extérieure 22 est fixée à une extrémité d'une douille allongée 23 à bride. La bague extérieure 22 prend appui de manière classique sur une rondelle 24 d'espacement qui elle-même prend appui sur un épaulement 25 ménagé intérieurement dans la douille 23.La bague intérieure 20 prend appui sur une extrémité d'une douille 26 coaxiale de la broche 14 et à son autre extrémité sur la bague intérieure 27 d'un roulement 28 à contact oblique de genre. bien connu en lui-même la douille à bride 23 traverse la longueur de la broche et supporte la bague extérieure. 29 roulement 28, la. bague extérieure étant située par une pièce d'écartement 30 à section annulaire, qui prend appui contre un épaulement interne de la douille 23. La pièce d'écartement 30 présente un certain jeu sur la douille 26. La douille 23 comporte une bride annulaire 31 extérieure par laquelle elle prend appui et est fixée par une vis 32 et un. trou 33 taraudé dans la botte d'engrenage du boîtier 11.Un autre roulement 34 à réaction oblique est monté de manière analogue au roulement 28, mais sa bague. intérieure 35 prend appui sur un épaulement annulaire 36 de la broche, au lieu de prendre appui sur la douille 26. La bague extérieure 37 est maintenue en position par une bride à douille filetée 38, qui supporte un joint d'étanchéité annulaire 39. La douille 23 à bride est ajustée serrée dans l'élément de bottier 11, mais permet. cependant un démontage facile, lorsqu'il est nécessaire, par simple déplace.ment -de-la vis 32. Selon la charge prévue sur une broche déterminée, deux roulements à réaction oblique ou davantage sont montés bout à bout sur la -douille à bride 23 et la bague extérieure du roulement le plus extérieur, c'est-à-dire celui qui est éloigné du pignon d'engrenage est fixé par un manchon fileté 38 l'un des roulements 28 à réaction angulaire, désigné par 34 sert à indexer l'ensemble en place tandis que le ou les autres scnt. disposés en pile et se partagent les charges de-poussée En principe les charges de-poussée sont également réparties, mais en dépit de tolérances serrées la répartition n'est pas exacte, mais est de fait suffisante.La conception des roulements a re-action#oblî-4ue conduit par inhérence à la répartition des charges Afin d-'assurer-1'assise convenable å la fois de la pièce -d'écar- tement 30 et des roulements à réaction angulaire 28 et 349 l'angle de l'épaa- lement de l'alésage de l'arbre creux fixe est arrondi l'aptitude à répartir les charges#de poussée des roulements à réaction oblique permet d'équilibrer de manière convenable la réaction résul tant dù perçage. le démontage et l'enlèvement axial de la douille à bride peuvent être obtenus simplement par dévissage des vis 32, et un ensemble de rechange peut être introduit dans l'alésage de l'élément de bottier 11. Lorsque le pignon denté est mis en engrènement correct avec le pignon correspondant (non représenté) de la transmission, la vis 32 est remise en place et bloquée, et la tête est à nouveau prête pour poursuivre l'opération d'usinage. Il est évident que la tête peut rester montée sur la machine-outil associée pendant cette opération de changement. Dans la variante de la figure 2, trois roulements 40 à réaction oblique sont utilisés pour répartir la charge~ de poussée, un roulement 41 ana logue étant utilisé pour situer le dispositif en position. Ce dispositif, à l'inverse de celui de la figure 1, ne comporte pas de pièce d'ecartement mais par ailleurs l'agencement de roulement est identique et les pièces analogues sont indiquées par les mêmes numéros de référence. Les roulements à réaction oblique sont remplacés dans le cas de la figure 3 par des roulements 42 à gorge profonde qui ont été réalisés sous des tolérances très réduites Par ailleurs5 l'agencement est identique à celui de la figure 2 Les roulements obliques sont remplacés dans le cas de 1a figure 4 par des roulements jumelés 43, dans lesquels une des bagues, intérieure ou extérieure3 est fendue. De meme- l'installation est identique k celle de la figure 2.Les roulements5 #à la fois des fulgures 3 et 4 peuvent être spé cialement préparés pour assurer une répartition égale convenable de la charge,; ce qui contraste avec les-rculements à réaction oblique dans lesquels la répartition de la charge est, dans une certaine mesure, inhérente à leur conception. La réalisation de la figure présente la différence majeure par rapport à celle de la figure 1 > de ne pas comporter de douille à bride démontable, cette douille étant intégrée dans le carter avec des modifications résultant de cette suppression. Dans cette,réalisation, la broche 49 présente des cannelures d'extrémité 50 qui coopèrent avec des cannelures internes d'un pignon denté 51 qui engrène avec un pignon denté de l'un des trains d'engrenage du train principal (non représenté sur la figure). Une bague 52 entoure la broche au voisinage du pignon pour éviter que le pignon 51 atteigne un défaut sensible d'alignement lorsque la broche est dégagée des cannelures de pignon.Le pignon 51 fait corps, ou est-rigidement fixé, sur un arbre en bout 53 qui tourne dans en roulement à bille 54 monté dans l'élément arrière 55 du carter. La broche 49 tourne dans un seul roulement 56 à deux rangées de billes et réaction oblique5 dont la bague extérieure 57 est ajustée, coulissant dans un alésage 58 de l'élément avant 59 du carter. La bague intérieure 60 est montée à force sur la broche 49 et prend appui sur une extrémité de la douille 63. Cette douille est maintenue en position par des écrous de blocage 63', dont l'un prend appui sur l'autre extrémité de la douille. En plus des roulements 56 à réaction oblique, la broche tourne auprès du pignon 51 dans un roulement à billes 61.La bague extérieure de ce roulement 61 est également ajustée, coulissant dans l'alésage 58, mais, lorsqu'elle est montée correctement, est étroitement bloquée contre un épaulement 65 de l'alésage afin d'empêcher une rotation nuisible. L'ensemble de broches 49 est maintenu dans l'alésage 58 par une plaque couvercle 67 et une rondelle annulaire 68 intégrée ou séparée, qui repose entre la surface intérieure de la plaque et la face extérieure d'extrémité de la bague extérieure 57 du roulement 56. Les dimensions de la rondelle 68 sont telles que la bague 57 est bloquée contre un épaulement 66 et est ainsi maintenue. L'enlèvement de la broche 49 est obtenu par dévissage du couvercle et retrait de la broche en même temps que le roulement 56. Le changement ou la réparation de l'ensemble de broches d'origine est effectué par insertion et engrènement du pignon avec le pignon correspondant non représenté de la transmission principale et la remise en place du couvercle. Il est possible selon cette réalisation de la figure 5 de disposer deux ensembles de broches très voisins l'un de l,autre# les roulements et le pignon d'un ensemble étant décalés en direction axiale par rapport à ceux du second, qui lui est identique à tout autre point de vue. Une plaque couvercle commune peut être utilisée pour plusieurs ensembles de broches voisins. Des joints d'étanchéité peuvent être montés dans le couvercle. La réalisation de la figure 6. présente de même deux broches 709 71; il est clair que la distance entre les lignes de centre est encore plus réduite que-dans le cas de la figure 5. Cet écartement très faible est particulièrement avantageux dans certaines applications. Les broches et- leurs ensembles associés étant sensiblement identiques, on ne décrira complètement qu'un ensemble. La broche 70 comporte une partie d'extrémité extérieure 72, ou porte-outil, de plus grand diamètre que la partie principale 73, afin de recevoir un mandrin ou un collet ou tout autre dispositif de montage d'outil non représenté. l'épaulement 749 ménagé entre la partie d'extrémité 72 et la partie principale 73, constitue une butée annulaire pour la bague tournante 75 d'un roulement de poussée 76.La bague fixe 77 de ce roulement 76 est solidaire d'un manchon 78 coaxial avec l'arbre mais qui en est espacé, et la périphérie interne de la bague 77 ménage un faible jeu sur la broche. La surface cylindrique interne 79 de la douille 78 sert de chemin pour les aiguilles de roulements 80 et la périphérie de la broche 70 sert de chemin intérieur de ce roulement. Un roulement identique de butée 81,- mais d'orientation inverse, et un autre roulement à aiguilles, sont disposés pour recevoir les charges de réaction en direction opposée à celles équilibrées par le roulement 76. La bague tournante 82 du roulement 81 est maintenue par un écrou de blocage 83 vissé sur une partie filetée 84 de la broche.Les douilles 78 des roulements sont bloquées simultanément en position par une douille 85 à épaulement, dont une surface intérieure d'extrémité prend appui sur un épaulement annulaire 86 ménagé dans l'alésage de la broche 87. L'autre extrémité de la douille 85 à épaulement prend appui sur la surface intérieure d'une plaque couvercle 88 qui coopère avec elle et comporte des ouvertures de passage des deux broches. En donnant à la douille 85 à épaulement une longueur convenable, le blocage du couvercle par des vis (non représentées) assure le maintien en position de la chemise 85. Bien que la fouille 85 à épaulements comporte un alésage transversal, concentrique de celui de la broche, la surface extérieure cylindrique peut être soit excentrée, comme indiqué, ou encore une partie de cette douille peut être munie d'une partie plane afin de permettre un contact étroit avec une chemise voisine. A l'extrémité de la broche 70, opposée à celle du porte-outil, un autre ensemble de roulement 90 est disposé. Cet ensemble est constitué par les roulements combinés à réaction oblique et à aiguilles, une bague extérieure 91 étant maintenue par une goupille circulaire 92 (circlip) engagée dans la gorge de l'alésage 87, et la bague intérieure est ajustée dans la broche. la broche est cannelée en 93, vers l'intérieur de l'ensemble de roulements 90, et coopère avec des cannelures complémentaires ménagées dans le pignon 94, Ce dernier fait partie-d'up arbre court 95 qui tourne dans l'élément 'de carter arrière 96 sur un roulement à billes. On voit que l'entraînément du pignon de la broche 71 ea- effectué à un nivea-u différent de celui de la broche 70. Ce# déplacement de chaque broche est effectué, comme dar;s les premières réalisations décrites, simplement par enlèvement du couvercle dévis#sage des vis de retenue et retrait axial de la broche et de ses roulements. Le remplacement des Pièces ne comprend que la simple opération inverse de celle-ci. Le faible écartement des deux broches permet de réaliser une gamme plus grande de têtes multibroches puisque des trous plus rapprochés peuvent être percés. Il est clair, bien que non représenté, que l'extrémité libre de chaque broche peut être munie d'un porte-outil ou d'un mandrin analogue. Ces dispositifs étant classiques ne seront pas décrits davantage Dans des variantes du dispositif les roulements à billes sont remplacés parades roulements à air, par des roulements hydrostatiques etc. R E V E N D I C A T I O-N S 1 - Tête multibroche de machine--outil comprenant un carter ayant une surface avant et une surface arrière, et plusieurs broches. caractérisée en ce que chaque broche peut en être retirée séparémcr polir être remplacée à partir de la surface avant de la tête voisine des extrémités porte##uttil de broche, des butées d'équilibrage de poussée peuvent être retirées en mème temps que les broches à partir de ladite surface avant, des éléments de retenue permettant de maintenir de façon libérable chacune desdites broches sont disposés et des éléments de blocage permettent d'empêcher la rotation dlun organe de chacun des roulements quand ils sont placés dans la tête 2 - Tête multibroche selon la revendication 1, caractérisée de plus en ce qu'elle comporte une douille a bride pour chaque broche, lesdits éléments de retenue agissant pour maintenir cette douille et ainsi la broche qu'elle contient. 3 - Tête multibroche selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée de plus en ce que les roulements équilibrant la poussée sur chaque broche sont disposés en piles, chacun desdits roulements ayant une bague ou cuvette intérieure calée sur la broche, et une bague extérieure ajustée à coulissement dans l'alésage recevant la broche de la douille. 4 - Tête multibroche suivant la revendication 3, caractérisée de plus en ce que lesdits roulements sont à réaction oblique, l'an des roulements de chaque pile servant pour la fixation-de position et le reste pour équilibrer les charges de poussée aussi bien que de rotation, 5 - Tête multibroche selon la revendication 1, caractérisée de plus en ce que chacun desdits roulements est un roulement double, 6 - Tête multibroche selon la revendication 1, caractérisée de plus en ce que chacun des roulements est un roulement à gorge profonde. 7 - Tête multibroche selon la revendication 1., caractérisée de plus en ce que chaque broche est cannelée sur ure partie d'extrémité,. éloignée de celle qui supporte l'outil, et ladite tête comprend un pignon denté monté sur les cannelures, et un train d'engrenage est monté dans le carter, un dispositif maintenant le pignon de chaque broche en engrenement suffisant avec un pignon correspondant du train d'engrenage lorsque la broche associée est démontée de la tête. 8 - Tête multibroche selon la revendication 3,. caractérisée de plus par une douille qui sert k limiter le déplacement des bagues extérieures, uP épaulement formé dans l'alésage. et une plaque couvercle de carter, ladite douille étant disposée entre l'une desdites bagues extérieures, qui est en contact serré de l'épaulement de l'alésage, et l'autre dite bague extérieure, qui est maintenue en contact étroit contre la douille par ladite plaque couvercle. 9 - Tête multibroche selon la revendication 8, caractérisée de plus en ce que ladite plaque couvercle est agencée de manière à maintenir au moins deux broches dans ladite tête. 1Q - Tête multibroche selon la revendication 2, caractérisée de plus en ce que ladite douille à bride comporte un alésage à épaulement d'extrémité prenant appui sur la bague extérieure de l'un desdits roulements à billes et un épaulement à l'autre extrémité prenant appui sur la bague extérieure d'un roulement dudit empilage, ladite douilleservantà supporter le dispositif de fixation qui comprend une bride extérieure sur sa longueur à laquelle il est fixé au carter de la tête. 11 - Tête multibroche selon la revendication 10, caractérisée de plus en ce que l'épaulement associé à l'empilage de roulement est-en une position sur la longueur de la douille correspondant à la position de# la bride du dispositif de fixation.