Brevet FR2129986A1 — publié le 19721103

L'invention concerne les machines-outils qui comportent un organe porte-outil mobile dont les déplacements sont assurés par un moteur de commande d'avance contrôlé par une installation à commande numérique l'échauffement du porte-outil, par exemple une poupée équipée d'une broche rotative incorporée au rotor d'un moteur électrique provoque des dilatations thermiques qui ont pour effet ae déplacer l'arête tranchante de l'outil, d'une quantité assez faible il est vrai, mais cependant considérée comme inacceptable pour des travaux de précision Le but de l'invention est de fournir un dispositif qui permette de compenser les effets de telles dilatations thermiques afin que celles-ci n'interviennent pratiquement plus dans la précision de l'usinage A cet effet, suivant l'invention, l'organe porte-outil est muni d'une tige de référence en un matériau ayant un coefficient de dilatation différent de celui dudit organe et dont une extrémité est fixée à cet organe, au voisinage de l'outil de coupe , tandis que son autre extrémité est reliée, de préférence par l'intermédiaire d'un système de leviers amplificateurs, à un resolver (appareil comportant un arbre rotatif et fournissant une tension électrique dont la valeur est fonction de la position angulaire dudit arbre) branché sur l'installation à commande numérique de façon telle que les informations fournies par ladite installation au moteur de commande d'avance de l'organe porte-outil soient corrigées dans le sens qui ramène l'outil à sa position correcte qu'il devrait avoir s'il n'avait pas subi l'influence de 1' dilatation thermique Ainsi, chaque fois que le porte-outil est soumis à une variation de température propre à déplacer l'outil de coupe d'une certaine quantité, la comparaison de sa longueur à celle de la tige de référence provoque un pivotement de l'organe mobile du resolver et, par conséquent, une modification des inzormations envoyées par l'installation à commande numérique au moteur de commande d'avance du porte-outil, de sorte que celui-ci est déplacé automatiquement de la quantit dont avait été déplacé l'outil sous l'effet de la dilatation thermique, mais en sens inverse; l'usinage est donc effectué à la cote correcte L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif de compensation de dilatation thermique suivant l'invention appliqué à une broche rotative porte-outil incorporée au rotor d'un moteur électrique faisant partie d'une poupée portée par un chariot mobile de machine-outil Sur ces dessins La Fig. 1 est une vue de face de la partie principale de la machine et montre l'emplacement du système de compensation de dilatation sur la poupée porte-broche La Fig. 2 montre, à plus grande échelle et avec des arrachements, le détail de la structure de la partie supérieure du dispositif de compensation, et La Fig. 5 est une coupe faite suivant la ligne III-III de la Fig. 2 La machine-outil représentée partiellement sur la Fig. 1 comporte un banc 1 avec deux glissières horizontales 2,3 sur lesquelles peut se déplacer une semelle 4 munie de glissières verticales 5,6 sur lesquelles peut coulisser un chariot 7 qui porte une poupée 8 équipée d'une broche rotative porte-outil 9 dans le nez 11 de laquelle on peut placer tout outil rotatif désiré, tel qu'une fraise 12 par exemple La semelle 4 peut être déplacée sur ses glissières au moyen par exemple, d'un système à vis et écrou dont seule la vis de commande 13 est visible sur le dessin On eut faire monter et descendre le chariot 7 sur ses glissières 5 et 6 au moyen d'une commande qui comporte un écrou 15 50- lidaire dudit chariot et engagé sur une vis verticale 16 dont l'extrémité supérieure tourillonne dans un palier 17 porté par la semelle 4 .La vis 16 peut être entrainée en rotation, dans un sens ou dans l'autre, par un moteur 18, tel qu'un moteur hydraulique par exemple, contrôlé par une.installation à commande numérique 21 par l'intermédiaire d'un resolver 19 relié au moteur 18, ce resolver étant un appareil qui comporte un arbre rotatif et fournit une tension électrique dont la valeur est fonction de la position angu laire dudit arbre La broche porte-outil 9 sert, en même temps, d'arbre à un moteur électrique qui l'entraine en rotation et dont les deux paliers sont désignés respectivement par 24 et 25 .Le palier 24 constitue, en même temps, le palier du nez de la broche tandis que le palier 25 forme le palier arrière de ladite broche On a désigné le rotor du moteur électrique par 22 et son stator par 23 Lorsque la poupée 8 subit es variations de température, le nez 11 de la broche, dans lequel est mont l'outil 12 subit des déplacements verticaux correspondants de très faible amplitude mais cependant préjudiciables à des travaux de grande précision En vue de compenser ces effets de dilatation de la poupée il est prévu un dispositif qui comporte une tige de référence 26 en un matériau qui possède un coefficient de dilatation différent de celui de la poupée 8 .Cette tige de référence, disposée verticalement, est fixée par son extrémité inférieure à une patte 27 solidaire du palier 24, tandis que son extrémité supérieure est reliée à un appareil électro-m#canique désigné dans son ensemble par 28 . La tige 26 peut coulisser librement dans deux guides 31,32 portés par la poupée 8 Le dispositif électro-mécanique 28 est représenté en détail sur les Figs. 2 et 5 . Il comporte un autre resolver 35 fixé par exemple par des brides 36, sur une embase 37 qui présente des trous 38 allongés en direction horizontale et dans lesquels passent des vis 39 servant à fixer cette embase, d'une manière réglable, sur un support 41 solidaire de la partie supérieure de la poupée 8 (Fig.1). L'extrémité supérieure, en forme de fourche, de la tige de référence 26 est reliée à l'arbre 44 du resolver 35 par une transmission qui comporte un bras horizontal 45 qui pivote sur le support 41 au moyen d'un axe 46 et oui est relié à la fourche de l'ex- trémité supérieure de la tige de référence 26 par un autre axe 47, un levier 48 qui pivote sur un axe 49 porté par un bossage 51 du support 41 et contre la tranche inférieure duquel vient porter un couteau 2 formé sur l'extrémité recourbée du bras 45, et un doigt 54 fixé sur l'extrémité de l'arbre 44 du resolver 35 et dont la face inférieure est maintenue en contact avec une bille 55 portée par l'extrémité du levier 48, sous l'action d'un ressort hélicoidal de traction 57 dont une extrémité est accrochée a un ergot 58 porté par le doigt 54 et l'autre extrémité à un ergot 59 porté par le bras 45 L'ensemble de l'appareil électro-mécanioue 28 est protégé par un capot 61 .La partie électrique du resolver 35 est reliée à l'installation 21 de commande numérique de la machine par des conducteurs désignés dans leur ensemble par 63 sur la Fig. 1 Les relations électriques entre l'installation de commande numérique 21 et les deux resolvers 19 et 35 sont telles que les parties électriques de ces deux resolvers sont reliées par un montage différentiel afin que l'information finalement délivrée à l'installation de commande numérique de contrôle du moteur 18 de commande d'avance du chariot 7, et par conséquent de la poupée 8, soit une information globale corrigée en fonction de l'information émise par le resolver de compensation 35 Par un choix convenable du matériau dont est faite la tige de compensation 26 et par une détermination et un réglage convenables du système de leviers amplificateurs qui relient cette tige au resolver de compensation 35, on peut fournir , au moteur de commande d'avance 18,des informations propres à compenser exactement l'erreur de position verticale du nez de broche Il dûe aux effets de la dilatation de l'ensemble de la poupée 8 On peut faire un réglage très fin de la compensation en faisant coulisser horizontalement la semelle 37 sur le support 41 puisque ceci revient à modifier la longueur effective du doigt 54 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui a été donné à titre d'exemple on peut y apporter des modifications, suivant les applications envisagées, sans sortir pour cela au cadre de l'invention RENENDICAXIONS 1.- Machine-outil comportant un organe porte-outil mobile dont les déplacements sont assurés par un moteur de commande d'avance contrôlé par une installation à commande numérique, caractérisée en ce que l'organe porte-outil est muni d'une tige de référence en un matériau ayant un coefficient de dilatation différent de celui dudit organe et dont une extrémité est fixée à cet organe, au voisinage de l'outil de coupe, tandis que son autre extrémité est reliée, de préférence par l'intermédiaire d'un système de leviers amplificateurs, à un resolver branché sur l'installation de commande numérique de façon telle que les informations fournies par ladite installation de commande numérique au moteur de commande d'avance de l'organe porte-outil soient corrigées dans le sens qui ramène l'ou- til à sa position correcte Gu'il devrait avoir s'il n'avait pas subi l'infltence de la dilatation thermique 2.- Machine-outil suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le resolver relié à la tige de référence est relié, par un montage différentiel, à un autre resolver de contrôle du moteur de commande d'avance 3.- Machine-outil suivant la revendication 1, dans laquelle l'organe porte-outil est une poupée où est montée une broche rota tive de support d'un outil incorporée au rotor d'un moteur élec trique d'entrainement en rotation de ladite broche, l#un des paliers du moteur formant le palier du nez de broche et l'autre palier du moteur le palier arrière de broche, ladite machine-outil étant ca ractérisée en ce que l'une des extrémités de la tige de référence est fixée au palier de nez de broche, tandis que son autre extré mité, qui est reliée au resolver, peut coulisser axialement libre ment dans un guide porté par le palier arrière