Brevet FR2128260A1 — publié le 19721020

La présente invention a pour objet un dispositif de détection des déformations d'un organe porte-outil monté en porte-à-faux variable sur une machine-outil. La rentabilité d'une machine-outil dépend principalement de son utilisation au maximum de la puissance de production. En vue de réaliser cette utilisation optimale, on utilise depuis ces dernières années un procédé de commande adaptative qui permet, en contrôlant certains paramètres, d'influencer la puissance utilisée en coupe, en fonction de critères limitatifs de certains organes de machine ou de l'outil. Ce procédé permet notamment, de réduire ou d'augmenter la vitesse de coupe et/ou l'avance en fonction de la pression de coupe, et/ou du couple, et/ou de la torsion, et/ou de la flexion de l'organe portant l'outil. Sur certaines machines-outils, on a prétendu effectuer de la commande adaptative en adaptant simplement l'avance de la machine en fonction de la puissance absorbée. Toutefois, il est bien évident que ceci ne représente qu'une solution partielle, car dans ce cas on ne tient compte que d'un seul facteur et si l'on fait varier la vitesse, l'effort de coupe peut provoquer des phénomènes qui limitent la puissance absorbée, car la résistance de l'outil ou la résistance de l'organe ne portant celui-ci peut autre dépassée. Il est donc indispensable de détecter les déformations produites par les efforts de coupe et de faire varier les conditions de coupe, en particulier l'avance, proportionnellement aux efforts enregistrés. La mesure des déformations est particulièrement difficile lorsque l'organe supportant l'outil présente un porte-à-faux variable, comme par exemple le coulant d'un tour vertical ou la poupée mobile d'une aléseuse-fraiseuse. En effet, les efforts de coupe acceptables sans porte-à-faux peuvent se révéler excessifs lorsque l'organe présente un dégainage maximum. La présente invention est relative à un moyen de détection des déformations de l'organe mobile dans deux plans perpendiculaires et aux possibilités de régulation des avances, afin de contrôler la capacité de production et l'optimaliser. La limitation des avances, en fonction de la puissance consommée, est une technique connue et elle peut être utilisée en parallèle avec la variation des avances, en fonction des déformations de l'organe mobile. Conformément à la présente invention, le dispositif de détection des déformations d'un organe porte-outil monté coulissant avec un porte-à-faux variable dans un organe fixe de la mac#hine comprend un premier élément monté sur un organe fixe de la machine et ne subissant pas les déformations de l'organe porte-outil, un second élément solidaire de l'organe porteoutil et se déformant de la même manière que ledit organe, des moyens de détection des déplacements, suivant deux axes perpendiculaires desdits éléments entre eux et par suite des déformations de l'organe porte-outil. D'autres caractéristiquea et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - La figure I est une vue en élévation et en coupe partielle d'un chariot de tour vertical sur lequel est monté un coulant comportant le dispositif de détection des déformations suivant 1'invention. - La figure 2 est une vue en coupe transversale agrandie du dispositif de détection des déformations, suivant la ligne Il Il de la figure 1. A la figure 1, on a représenté une traverse 1 d'un tour vertical sur laquelle est montée, par l'intermédiaire d'une semelle 2, une lyre 3 dans laquelle est monté coulis sant avec une porte-à-faux variable un coulant 4 qui porte à son extrémité inférieure un porte-outil 5 muni d'un outil 6 pour l'usinage d'une pièce 7. Conformément à l'invention, une pièce tubulaire 8 est montée coulissante suivant un axe parallèle à l'axe du coulant, dans la lyre 3 au moyen de deux paliers sans jeu 9 et 10. Ladite pièce tubulaire 8 est entraînée par le coulant 4 par l'intermédiaire d'une fourche 11 disposée à l'extrémité inférieure de la pièce tubulaire. A la partie inférieure de la pièce tubulaire 8 est disposé intérieurement un ensemble de détecteurs d'écart 12, 13, utilisant notamment les effets Hall. A l'intérieur de l'élément tubulaire est disposé un fil tendu 14 ou une barre, fixé à ses deux extrémités sur des bras 15 et 16 solidaires des deux extrémités du coulant 4, ledit fil 14 ou la barre reproduisant les déformations du coulant dans toutes les directions. Le fil 14 est disposé entre les détecteurs 12, 13 et il comporte des aimants permanents 17 au droit des effets Hall, de manière à permettre la mesure, suivant deux axes perpendiculaires, des déformations du coulant en cours de travail. Les variations dues aux déplacements relatifs du fil 14 et des aimants 17 par rapport aux détecteurs 12 et 13, engendrent un courant variable qui, après amplification, permet de commander des moyens susceptibles de faire varier proportionnellement la valeur de l'avance en fonction des déformations du coulant 4. La disposition des aimants 17 et des détecteurs 12, 13, peut etre inversée, de telle sorte que les aimants soient fixés sur le tube et les détecteurs 12, 13, sur le fil 14. De même, il serait possible de fixer une barre indéformable sur la lyre et d'utiliser une pièce tubulaire sur le coulant, laquelle reproduirait les mêmes déformations que le coulant 4. Le cycle de travail d'une machine-outil munie d'un tel dispositif de détections de déformation est le suivant Si aucun signal ne provient des détecteurs d'écart 12, 13, c'est à-dire si aucune déformation du coulant 4 n'est enregistrée, le chariot ou le coulant 4 peuvent se mouvoir en déplacement rapide. Dès que l'outil 6 entre en contact avec la pièce 7, une déformation est enregistrée et automatiquement la valeur de l'a- vance ést réduite à la valeur maximum acceptable, c'est-à-dire celle engendrant la déformation maximale acceptée. Suivant un autre mode d'utilisation, dès la première déformation enregistrée en déplacement rapide, l'avance est ramenée à une valeur maximale prédéterminée, compatible avec l'outil utilisé. Ensuite, lorsque les sollicitations augmentent, soit en raison d'un surplus de matière, soit par un dégainage plus important, l'avance de travail est réduite, afin que les déformations du coulant restent inférieures à la valeur limite acceptable. Bien entendu et de manière inverse, si la force de coupe diminue, l'avance est augmentée pour atteindre la valeur maximale compatible avec l'outil ou la déformation acceptable. Enfin, il est normal de superposer à la limitation provenant des déformations du coulant une autre limitation provenant de la valeur maximale de la puissance du moteur de commande de rotation de la table ou de l'outil, toutefois cette technique est bien connue et déjà appliquée. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif de détection des déformations d'un organe porte-outil monté coulissant dans un organe fixe d'une machine-outil et dans lequel les informations relatives auxdites déformations sont utilisées pour corriger ou modifier la valeur des avances et leur donner une valeur maximale en fonction des limites de charge acceptées par les différents organes de la machine, caractérisé en ce qu'il comprend un premier élément monté sur un organe fixe de la machine et ne subissant pas les déformations de l'organe porte-outil, un second élément solidaire de l'organe porte-outil et se déformant de la mtme manière que ledit organe, des moyens de détection des déplacements suivant deux axes perpendiculaires desdits éléments entre eux et par suite des déformations de 1 1organe porte-outil. 2) Dispositif de détection des déformations, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément non déformable est constitué par une pièce tubulaire montée coulissante au moyen de paliers dans un élément fixe de la machine, ledit tube étant entraîné dans son déplacement par le porte-outil, et le second élément est constitué par une barre dispôsée.-à l'intérieur de la pièce tubulaire et fixée aux deux extrémités de l'organe porte-outil. 3) Dispositif de détection de déformations, suivant la revendication 2 caractérisé en ce que le second élément est constitué par un fil tendu à l'intérieur de la pièce tubulaire et fixée aux deux extrémités du porte-outil. 4) Dispositif de détection de déformations, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément non déformable est constitué par une barre montée sur un organe fixe de la machine et le second élément subissant les déformations de l'organe porte-outil est constitué par une pièce tubulaire fixée aux deux extrémités de llor- gane porte-outil. 5) Dispositif de détection de déforma tions, suivant l'une quelconque des revendications, 1, 2, 3, et caractérisé en ce que les moyens de détection d'écarts comprennent des organes détecteurs d'effets Hall montés sur la pièce tubulaire et des aimants permanents fixés en regard des détecteurs sur la barre ou le fil 6) Dispositif de détection des déformations, suivant l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens de détection d'écarts comprennent des organes détecteurs d'effets Hall montés sur la barre ou le fil et des aimants permanents fixés sur la pièce tubulaire en regard des organes détecteurs.