Brevet FR2210470A1 — publié le 19740712

La présente invention a pour objet une machineoutil opératrice, particulièrement adaptée pour usinages multiples simuItans, à exécuter sur pièces obtenues directement de la barre. A l'heure actuelle, pour l'exécution d'usinages de ce type, des machines spéciales sont utilisées, construites individuellement en vue d'accomplir une opération spécifique. Sur ces machines, la pièce à travailler est fixée dans la position exacte, par rapport à l'outil, moyennant une séquence d'interventions appropriées, manuelles ou automatiques, pneumatiques ou hydrauliques, dont la précision est, de toute façon, le facteur qui conditionne la qualité, la précision et les caractéristiques fonctionnelles du produit réalisé. En outre, certaines pièces exigent plusieurs types d'usinages, tels par exemple des perçages et des tournages sur des profondeurs ou des longueurs bien définies, qui doivent se faire à l'aide d'outils différents et que l'on a réalisés, jusqu'à maintenant, par l'emploi de machines très complexes et donc d'un prix élevé. Ces usinages sont, par contre, facilement exécutés sur la machine formant l'objet du présent brevet, machine qui est équipée d'un dispositif particulier de blocage de la pièce à travailler, à centrage automatique parfait, et d'une tête porte-outils tournante montée sur une broche prévue à cet effet, cette broche étant, selon son mode préféré de réalisation, établie pour se déplacer axialement en vue de réaliser l'avancement nécessaire pour les usinages envisagés, lesquels usinages sont exécutés simultanément, au cours d'une phase opérationnelle unique permettant de réduire notablement les temps de travail et de supprimer toute possibilité d'erreurs de parallélisme, de concentricité, de planéité, etc... l'invention a également pour but de réaliser une telle machine opératrice qui, à la différence des machines de construction actuelle, soit simple à réaliser, facile à manoeuvrer, peu encombrante et d'un coût de réalisation assez bas. Ces buts et d autres encore sont atteints par une machine-outl opératrice qui comprend essentîelier'oent un bâti qui porte, sur l'un de ses cotés, une aDie horizontale comportant une paire dt:: ie̲s parallèles transversaux de suPport d'un barict, que lon peut égler et bloquer en position, ce chariot portant à sa partie supérieure un support à rouleau réglable verticalement et un dispositif de serrage de la pièce à usiner, formé d'une paire de choires à centrage automatique > aptes à se déplacer transversalement et dans des sens opposés, sous l'action de vis mères, sur un guide cylindrique ayant des portions filetées opposées et commandé par un moteur hydraulique, l'autre côté du bâti supportant une tête pourvue d'une cavité longitudinale traversant de part en part cette tête et dans laquelle peut se déplacer axialement, sur des coussinets appropriés, un élément tubulaire ou fourreau qui porte à son extrémité avant une broche tournante à tête porte-outil multiple dont l'extrémité arrière de cette broche, qui dépasse hors de la partie arrière de la tête précédemment citée, traverse une douille de guidage à coulissement axial, qui est solidaire de cette dernière tête et sur laquelle est montée à libre rotation une première poulie à gradins comportant un moyeu d'ou s'étendent, radialement et vers le centre de rotation, une ou plusieurs clavettes dont les extrémités saillantes viennent s'engager dans un nombre correspondant de rainures longitudinales ménagées sur ladite extrémité arrière de la broche, le déplacement axial dudit fourreau porte-broche étant commandé par le piston d'un groupe cylindre-piston à double effet dont la course dudit piston est réglable, entre des limites déterminées, par les positions conférées aux éléments de butée de dispositifs de fin de course et établies à l'aide de verniers gradués prévus à cet effet; un moteur élue risque à courant alternatif à deux vitesses, ou à courant continu, monté dans le bâti précité et dont l'arbre de sortie porte calée sur lui une seconde poulie étagée, parallèle à la première dite relie à laquelle elle est reliée par des courroies; un élément egulateur de pression, ou avertisseur de pression, permettant relier ledit moteur hydraulique de commande des.machoires du dispositif de serrage de la pièce, avec le dispositif commandant la rotation et la mise en marche de la broche Nrte--outils; un guide longitudinal, parallèle à l'axe de travail, portant monté sur lui, à déplacement longitudinal, un ou un P1LS grand nombre de bras susceptibles de tourner autour de l'axe de ce guide et d'être bloqués dans une position roule, ces bras supportant chacun, sur leur extrémité libre s'étendant radialement, un élément ou organe palpeur équipé d'une commande de réglage micrométrique. Ces caractéristiques de fonctionnement et de construction de la mache-outil opératrice, conçue pour usinages multiples simultanés, qui forme l'objet de l'invention, seront mieux comprises à l'aide de la description suivante faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 est une vue d'ensemble, de coté, de la machine, illustrant, en coupe, le dispositif.de rotation et d'avancement du fourreau porte-broche; - La figure 2 est une vue de face, partiellement en coupe, du groupe dispositif de serrage à centrage automatique; - La figure 3 est une vue, en coupe, des dispositifs de réglage de la course aller et retour du fourreau porte-broche, illustrant ces dispositifs d'une façon schématique;; - La figure 4 est une vue d'ensemble, en coupe transversale, illustrant le bâti d'une machine selon un second mode préféré de réalisation, suivant lequel le mouvement d'avancement est imprimé au chariot portant la pièce, tandis que la broche portant les outils n'effectue qu'un mouvement de rotation; - La figure 5 est une vue d'ensemble, de face, du chariot porte-pièce selon le mode de la figure 4. En se référant aux figures des dessins annexés, on voit que la machine-outil opératrice est constituée d'un bâti 1, sur lequel repose une table horizontale 2, comportant une paire de guides transversaux parallèles 3 de support d'un chariot 4, qui peut être réglé et bloqué en position, suivant les exigences d'usinage et la longueur de la pièce à travailler. Sur ce chariot 4 se trouvent montes un support comportant un rouleau 5, axé dans la fourche 6, et réglable verticalement moyennant un système à vis 7, et un dispositif de serrage, constitué par une paire de mâchoires 8 à centrage automatique, qui peuvent se déplacer transversalement, pour se rapprocher ou s'éloigner l'une de l'autre, par l'entremise de deux vis-mères en prise avec un guide cylindrique 9, ayant des portions filetées opposées 10 à ses deux extrémités, ce guide 9 étant relié, par une extrémité, à un moteur hydraulique il par l'intermédiaire d'un pignon 12 et d'une roue dentée 13 calée sur le guide lui-même.Le moteur il, qui commande en fermeture ou en ouverture les michoires 8, permet de bloquer et de centrer la pièce à travailler 14 par un couple de fermeture important, tandis qu'il consent, au moyen d'un temporisateur approprié, à ouvrir les mâchoires seulement dans la mesure qui suffit pour en retirer et y introduire une pièce, ce qui a .pour résultat de réduire notablement les. temps morts.Le moteur 11 est en outre relié à une commande, agissant sous l'effet d'un avertisseur de pression (non représenté), laquelle commande, suivant la pression de l'huile de l'installation, peut intimer l'ordre d'entraînement en rotation et, par suite, l'avancement de la tête multiple 15, en assurant que le déclenchement du cycle de travail ne puisse avoir lieu que lorsque les mâchoires précitées sont parfaitement bloquées dans la position qui réalise la force de serrage voulue. La tête multiple 15, interchangeable, dépasse de la partie avant d'une broche tour-nante 16, dans laquelle la tête est insérée et convenablement immobilisée, tandis que la broche est à son tour insérée à l'intérieur d'un fourreau 17, qui est libre de coulisser axialement sur deux douilles ou coussinets 18 montés sur la tête 19. En outre, la partie arrière de la broche tournante 16 dépasse du côté postérieur delta tête 19, en traversant une douille de guidage à coulissement 20, qui est solidaire de la tête 19 et sur laquelle est montée, de façon à pouvoir librement tourner sur un coussinet approprié, une poulie étagée 21 dont le moyeu porte, radialement en saillie vers l'intérieur, une pluralité de clavettes 22 qui s'engagent dans un nombre correspondant de rainures longitudinales ménagées sur l'extrémité de la broche 16, ce qui permet à la poulie 21 d'entraîner avec elle, pendant sa rotation, la broche 16 tout en laissant celle-ci libre de se déplacer dans le sens axial. La poulie 21 est entraînée en rotation par l'entremise des courroies 23 et de la poulie 24, à partir d'un moteur 25 à deux vitesses. Le déplacement axial du fourreau 17, et donc de la broche 16, est réalisé au moyen d'un bras 26 qui relie entre eux le fourreau 17 et la tige 27 du piston 28 d'un groupe cylindre-piston à double effet 29. Ainsi, la course du piston 28 détermine la longueur désirée de l'usinage à effectuer. En outre, le bras 26 s'étend verticalement, a' travers une fente 30 ménagée dans le couvercle supérieur 31 de la tête 19, à l'intérieur d'une boîte de réglage 32 où se trouvent logés les dispositifs automatiques de fin de course. Un premier dispositif 33 de fin de course en avant, ou course active d'usinage, est monté sur le bras 26 et a pour relie, lorsqu'il vient en butée, contre le disque 34, de faire déclencher la commande électrique d'arrêt de l'avancement en provoquant ainsi le commencement de la course en retour qui s'achève lorsque, en reculant, le bras 26 vient au contact du dispositif fin de course en arrière 35. Le disque 34 est solidaire d'une tige cylindrique filetée 36, que l'on peut faire tourner à l'intérieur d'une vis-mère 37, pour actionner le vernier 38, ce qui permet de régler la course du bras 26, donc celle du piston 28, avant que le disque 34 n'excite l'interrupteur fin de course 33. Dans la boîte 32 se trouve également logé un troisien..e dispo- sitif fin de course (non illustré), lequel, avant que le piston, et par suite la tête multiple 15, aient atteint leur position fin de course active, commande automatiquement le changement de vitesse du moteur associé, celui-ci tournant alors à vitesse plus basse de façon â permettre d'éventuelles opérations de fraisage de face ou en bout qui seraient à exécuter sur une pièce. Enfin, avant le commencement du cycle de travail, la pièce à usiner 14 est positionnée à la mesure voulue à l'aide d'un micromètre 39 placé sur le palpeur 40 que l'on fera tourner ensuite, à la main ou automatiquement, sur le glissoir 41 enqa sur le guide longitudinal 42. Les figures 4 et 5 montrent une variante de mise en oeuvre de la machine opératrice formant l'objet de l'invention, selon laquelle le mouvement de rotation est ici encore imprimé a la tête multiple à outils, taiais que le mouvement d'avancement est dans ce cas imprimé au chariot 4, qui est établi pour se déplacer lonnir.ldinale-2- sur deux guides parallèles 43, supporte a' leurs extrémités par {les manchons fixes 44, le mouvement du chariot 4 tant réalisé moyennant un dispositif comprenant une came 45, laquelle reçoit le mouvement de rotation à partir d'un moteur 46, relié a' cette came par l'intermédiaire d'un jeu de poulies 47 entraînant des courroies 48. La came 45 est constamment maintenue en contact avec une roulette 49, axée dans le bloc 50 faisant corps avec le chariot 49 par l'action antagoniste qu'exerce, à l'encontre de ladite came, un groupe amortisseur 51 placé en opposition et aligné avec la came. Un dispositif de fin de course 52 permet en outre, à la fin de chaque opération, c'est-à-dise à chaque tour complet de ladite came, de déclencher automatiquement les commandes d'arrêt et d'ouverture des mâchoires du dispositif de serra eo Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution préférés qu'on vient de décrire à titre d'exemples non limitatifs, et que de nombreuses modifications accessibles à l'homme de l'art et touchant soit à la structure, soit aux détails de mise en oeuvre, pourront être envisagées sans sortir du domaine de l'invention. R E V E N D I C A T I 0 N S 10) Machine-outil opératrice conçue pour usinages multiples simultanés, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti qui porte sur l'un de ses côtés une table horizontale comportant une paire de guides parallèles transversaux de support d'un chariot, que l'on peut régler et bloquer en position et qui porte à sa partie supérieure un support à rouleau réglable verticalement et un dispositif de serrage de la pièce à usiner formé d'une paire de mâchoires à centrage automatique, susceptibles de se déplacer transversalement et dans des sens opposés, au moyen d'un mécanisme à vis-mères, sur un guide cylindrique présentant des portions filetées opposées commandé par un moteur hydraulique, l'autre côté du bâti portant montée sur lui une tête pourvue d'une cavité traversante longitudinale dans laquelle un élément tubulaire ou fourreau est susceptible de coulisser axialement sur des coussinets appropriés, ce fourreau portant, montée sur son extrémité avant, une broche tournante pourvue d'une tête multiple porte-outil, et dont l'extrémité arrière de ladite broche dépasse du coté postérieur de la tête précédemment citée à travers une douille de guidage axial qui est solidaire de ladite tête et sur laquelle est montée à rotation libre une première poulie à gradins dont le moyeu porte une ou plusieurs clavettes, lesquelles, en faisant saillie radialement et vers le centre de rotation du moyeu, viennent s'engager par leurs extrémités libres dans un nombre correspondant de rainures longitudinales ménagées sur l'extrémité arrière de la broche, le fourreau étant commandé en déplacement axial par le piston d' un groupe cylindre-piston à double effet, dont la course du piston est réglable, entre des limites données, suivant les positions, préétablies à l'aide de verniers prévus à cet effet, conférées aux éléments de butée de dispositifs de fin de course; un moteur électrique à courant alternatif à deux vitesses, ou à courant continu avec variation constante de vitesse, monté dans le bâti précité et portant calée sur son arbre de sortie une seconde poulie à gradins, parallèle à la première poulie et reliée à celle-ci par des courroies; un élément régulateur de pression, ou avertisseur de pression, qui relie le moteur hydraulique précité de commande des mâchoires de blocage avec le dispositif c-:lmandant la rotation et la mise en marche de la broche porte-outils; un guide longitudinal, parallèle à l'axe de travail, de support d'un ou plusieurs bras coulissant longitudinalement qui tournent autour de l'axe du guide et que l'on peut bloquer dans la position voulue, ces bras portant chacun, sur leur extrémité libre s'étendant radialement, un élément palpeur pourvu de commande de réglage micrométrique. 20) Machine opératrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux têtes équipées de broches porteoutils sont montées sur la machine, dans une position coaxiale par rapport à l'axe de rotation, mais mutuellement opposées et telle que chacune de ces têtes se trouve placée en regard du dispositif de serrage à centrage automatique et du support à rouleau portés par le chariot réglable et blocable en position, lequel chariot, pour cette disposition, se trouve placé au centre de la machine. 30) Machine opératrice selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le chariot de support du dispositif de serrage à centrage automatique et du support à rouleau est établi pour se déplacer, a' coulissement, longitudinalement dans les deux sens sur deux guides parallèles, supportés par leurs extrémités dans des manchons fixés rigidement à la structure de la machine, le chariot étant pourvu à sa partie inférieure d'un bloc de support d'une roulette, ou coussinet, qui est constamment maintenu en contact, par l'action d'un dispositif amortisseur, avec une came recevant le mouvement de rotation d'un démultiplicateur approprié relié à un moteur électrique; la machine étant, en outre, caractérisée en ce quelle comporte un dispositif de commande de fin de course relié à la fois avec la came précitée et avec les organes de commande de la machine elle-même, et que la broche équipée de tête multiple porte-outil, est conçue pour tourner sur des coussinets appropriés à l'intérieur d'un fourreau rigidement inséré, en sens transversal, sur la tête de la machine, la broche étant reliée, à l'arrière, à une poulie calée sur cette broche et reliée par courroies à un moteur électrique.