Brevet FR2234952A1 — publié le 19750124

L'invention concerne les machines à fraiser employées pour l'usinage des surfaces courbes. Elle peut être appliqué par exemple, à l'usinage complet des surfaces des pales, des moyeux et des ~bords des hélices de propulsion, aussi bien de forme compliquée que de forme simple. On connaît diverses machines à fraiser pour l'usinage des hélices de propulsion. Ces machines peuvent être divisées en deux types principaux : les machines comportant un montant sur lequel est fixé un bras et effectuant l'usinage latéralement, et les machines du type à portique, exécutant l'usinage à plat. Au premier type appartiennent, par exemple, les machines de la firme suisse "Escher Wyss", de la firme anglaise Graven. Au second type se rapportent les machines de la firme japonaise "Toshiba Machine Go, Sud". les machines du premier type présentent une série d'inconvénients notables. Par exemple, la machine de la firme "Escher Wyss", décrite dans le brevet suisse n0 206 784, classe 90, a les inconvénents suivants : grand porte-à-faux du bras et grande course verticale ( de l'ordre de 4000 mm), la base du bras se déplaçant en montée et en descente le long d'un montant vertical lors de l'usinage de l'hélice dans la position principale et aprèsoen retournement de 1800. La rigidité insuffisante d'une telle structure diminue la précision et l'état de surface obtenus et réduit la tenue de l'outil. Une solution technique plus perfectionnée a été mise en oeuvre dans la machine de la firme Toshiba, décrite dans le brevet japonais n0 17 230/68, classe 74A293de la classification nationale des brevets Cette machine comprend un plateau tournant, sur lequl se fixe l'hélice propulsive à usiner, et un portique fixe, sur les glissières duquel sont montés deux chariots se de plaçant horizontalement et portant des coulisseaux orientables montées de façon qu'elle puissent se déplacer verticalement. Sur les bouts inférieurs des coulisseaux sont montées les fraises. le système moteur faisant tourner les fraises est monté sur. le bout supérieur de chacun des coulisseaux. les inconvénients de lamachine de la firme Toshiba sont les suivants - impossibilité d'assurer l'usinage mécanisé complet de toutes les surfaces des pales et du moyeu de l'hélice propulsive, car le changement de la position des fraises n'est possible que dans le plan vertical (par orientation du coulisseau), - diminution de l'état de surface et de la précision d'usinage, diminution de la tenue de l'outil coupant par suite de la non-rigidité de la chaîne du mouvement de coupe , car le moteur est situé à une distance importante de la fraise, ce qui allonge la chaîne cinématique. le but de l'invention est de supprimer les inconvénients précités. Il s'agissait donc de mettre au point une machine à fraiser dont la conception assurerait différentes positions angulaires de la fraise par rapport à la surface à usiner de l'hélice, ce qui permettrait d'usiner d'une façon optimale les surfaces courbes de l'hélice propulsive aux endroits difficilement accessibles, par exemple dans les espaces entre les pales, en assurant ainsi un accroissement du rendement. de l'usinage et une haute qualité d'usinage de la surfacé de l'hélice propulsive. La solution consiste en une machine à fraiser pour l'usinage des surfaces courbes des hélices propulsives, comprenant un socle, sur lequel sont montés un plateau tournant, recevant l'hélice à usiner, et un portique comportant une glissière horizontale sur lequel se déplacent deux chariots portant chacun un coulisseau ayant la possibilité de se déplacer verticalement et doté d'un dispositif pour la fixation de la fraise, ainsi que d'une commande de rotation, ladite machine étant caractérisée, d'après l'invention, en ce que le dispositif porte-fraise comprend un élément intercalaire cylindrique- pivotant autour de son propre axe et qui, en position verticale, est contigu à la face inférieure du coulisseau, la face inférieure dudit élément étant réalisée inclinée par rapport au plan horizontal, un bras relié à la face inférieure' dudit élément intercalaire, de telle façon que son axe lnngitudinal soit parallèle à ladite face inférieure de l'élément intercalaire, et une tête porte-broche sur laquelle se fixe la fraise et qui, étant reliée au bras à l'alignement de l'axe longitudinal de celui-ci, est orientable autour de cet axe, la commande de rotation de la fraise étant montée sur ledit bras. Par pivotement de l'élément intercalaire et du bras, la tête porte-broche et, par conséquent, la fraise, peuvent être disposées dans diverses positions angulaires assurant l'usinage des surfaces courbes de l'hélice propulsive aux endroits difficilement accessibles. Suivant l'invention, lebras peut être relié à la face inférieure de l'élément intercalaire de telle façon que, lors du pivotement de celui-ci autour de son axe, l'angle d'inclinaison de l'axe longitudinal du bras par rapport au plan horizontal varie, l'axe longitudinal du bras restant toujours dans un même plan vertical. Ceci permet de suivre, pendant l'usinage, l'inclinaison radiale de la surface à usiner de l'hélice. La liaison du bras à la face inférieure de l'élément intercalaire pevt,d'aès l'invention, être rigide, ce qui-permet à la tête porte-broche et à la fraise de mieux passer dans les espaces entre les pales de l'hélice. D'après l'invention, le bras peut aussi être relié à la face inférieure de l'élément intercalaire avec possibilité de manière à pouvoir être orienté autour d'un axe perpendiculaire à la face inférieure de l'élément intercalaire, ce qui permet d'améliorer les conditions dtusinage du moyeu et des bords de l'hélice propulsive. A l'intérieur du bras, le long de son axe longitudinal, peli être monté, suivant l'invention un fourreau lié a ane commande de rotation et à la face avant duquel est rigidement aembIé-- la tête porte-broche, tandis qu'à l'intérieur de ce -12 -' passe Un arbre d'entraînement dont une extrémité est @@@ @@@matiquement à la fraise montée sur la tête porte-broche, tandis que son autre extrémité est reliée à la commande, montée sur ledit bras, de rotation de la fraise. Cela permet, pendant l'usinage, de disposer la fraise suivant une normale à la surface à usiner et d'assurer ainsi une largeur de fraisage constante dans la direction axiale de la pale d'hélice, ce qui augmente le rendement du fraisage et améliore la qualité de l'usinage; de plus, la chaîne cinématique courte entre la fraise et sa commande de rotation assure leur liaison rigide, ce qui permet d'améliorer l'état de surface de l'hélice. La fraise peut, d'après l'invention, être fixée dans la tête porte-broche de telle façon que son axe de rotation soit perpendiculaire à l'axe longitudinal de bras, ou bien de telle façon que son axe de rotation coïncide avec l'axe longitudinal du bras. Une telle disposition de la fraise dans la tête porte-broche permet d'exécuter divers fraisages (en bout, en roulant), ce qui augmente les possibilités technologiques de la machine. l'invention assure une réduction des travaux d'usinage manuels pénibles grâce à la mécanisation maximale de l'usinage de toutes les surfaces de l'hélice propulsive ; l'augmentation de la rigidité des chaînes cinématiques de coupe réduit fortement la durée de l'usinage et accroît la précision et l'état de surface obtenus Plus bas. est décrit un exemple concret mais non limitatif de réalisation de l'invrtntion, avec références aux dessins annexés, dans lesquels --la figure 1 représente une machine à fraiser conforme à l'invention, vue de face; - la figure 2 représente schématiquement le dispositif porte-fraise et la position de la fraise lors de l'usinage du côté pression d'une pale dthélice propulsive, d'après l'invention (vue de face); ; - la figure 3 repré-sente schématiquement le dispositif porte-fraise et la position de la fraise lors de l'usinage du côté dépression d'une pale d'hélice propulsive, d'après l'invention (vue de -face);. - la figure 4 représente schématiquement le dispositif porte-fraise et la position de la fraise lors-de l'-usina-ge d'un espace entre les pales d'une hélice propulsive, d'après l'invention (vue de dessus). la machine à fraiser proposée comprend un socle 1 (figure 1) sur lequel est monté un plateau tournant 2 recevant l'hélice propulsive à usiner, Sur le socle 1 est aussi monté un portique fixe 4 constitué par deux montants 5 et une traverse 6. la traverse 6 comporte une glissière horizontale 7, sur laquelle se déplacent deux chariots 8 portant chacun un coulisseau 9 pouvant être déplacé verticalement par une comme de 10 montée sur le chariot 8. A la face inférieure du coulisseau 9 est contigu un élément intercalaire cylindrique 11 disposé verticalement. l'élément intercalaire 11 figure 2) est monté pivotant autour de son propre axe 0, à l'aide d'une commande 12. 'la face inférieure 13 de l'élément intercalaire Il est réalisé inclinée par rapporiau plan horizontal. A cette face 13 est fixé un bras 14. Celui-ci est fixé de telle façon que son axe longitudinal 0 soit parallèle à la face inférieure 13 de l'élément intercalaire 11. Le bras 14 est monté avec possibilité de pivotement autour d'un axe 0 perpendiculaire à la face 13. la commande 12 de l'élément intercalaire 11, montée à l'intérieur de ce dernier, comprend une roue dentée centrale 15 engrenée avec une roue dentée 16, laquelle, à l'aide de deux renvois d'angle 17, transmet la-rotation à des vis sans fin 18 et 19 . Celles-ci sont en prise avec des roues tangentes 20 et 21 respectivement. la roue tangente 20 est solidaire du coulisseau 9; et la roue tangente 21 est solidaire du bras 14. Entre les renvois d'angle 17, à l'intérieur de l'élément intercalaire 11 est monté un manchon 22. A l'intérieur du bras 14 (figure 2), le long de son axe longitudinal 0î, est monté un fourreau 23 relié par un couple vis-roue 24 à une commande assurant sa rotation et montée sur le bras 14. A la face avant du fourreau 23, à l'alignement de l'axe longitudinal 1 du bras 14, est rigidement fixée une tête porte-broche 26. La tête porte-broche 26 comporte une broche 27 à laquelle se fixe la fraise 28. le fourreau 23 est traversé par un arbre d'entrainement 29, dont une extrémité est liée par un renvoi d'angle 30 à la broche 27 et à la fraise 28, tandis que son autre extrémité est assemblée taure commande 31 de rotation de la frase 28, montée sur le bras 14. Dans la machine à fraiser proposée, on peut employer différentes têtes porte-broche interchangeables, par exemple les têtes 26 et 33 Dans la tête porte-broche 26, l'axe de rotation 03 de la broche portant la fraise 28 est perpendiculaire à l'axe longitudinal 0, 1 du bras 14. Dans la tête porte-broche 33 (figure 3), l'axe de rotation 04 de la broche portant la'fraise 32 est parallèle à l'axe de rotation 1 du bras 14. la machine à fraiser proposée fonctionne de la façon suivante. Sur le plateau tournant 2 (figure 1) on fixe l'hélice propulsive à usiner 3. La rotation du plateau 2 assure le déplace- ment de la surface à usiner de l'hélice 3 par rapport aux fraises 28, lesquelles sont déplacées verticalement par les coulisseaux 9 suivant le profil de l'hélice 3 dans sa section considérée. Simultanément, par l'intermédiaire du couple vis-écrou 24, la commande 25 fait tourner autour de l'axe 1 le fourreau 23 (figure 2), et, par conséquent, la tête portebroche26 avec la fraise 28. Cette rotation met la fraise 28 dans une position normale à la surface à usiner, ce qui assure le maintien d'une largeur de fraisage maximale. Pendant le fraisage, le mouvement de rotation est imprimé aux fraises 28 par la commande 31, par l'intermédiaire de l'arbre d'entraînement 29 et du renvoi d'angle 30. La mise du bras 14 dans une position correspondant à l'inclinaison radiale de la surface de la pale de l'hélice s'effectue de la façon suivante. La commande 12 fait tourner les vis sans fin 18 et 19 par l'intermédiaire des roues dentées 15 et 16 et des renvois d'angle 17. La vis sans fin 18, en tournant autour de la roue tangente 20, fait tourner l'élément intercalaire 11, tandis que la vis sans fin 19, au cours de son mouvement de rotation, roule dans le sens contraire autour de la roue tangente 21; il en résulte un changement de l'angle d'inclinaison de l'axe longitudinal 0 (figures 2, 3) du bras 14 par rapport au plan horizontal, cet axe restant toujours dans un même plan vertical. Cela permet, pendant le fraisage, de suivre coninuellement les variations de l'inclinaison radiale de la surface à usiner de la pale de l'hélice 3. Si l'inclinaison radiale de la pale- de l'hélice 3 (figure 2) est constante, on assemble rigidement l'élément iltercalaire Il au bras 14 à l'aide de brides (non représentées) Dans le cas considéré, pour assurer un meilleur passage de la tête porte-broche 26 (figures 1, 4) et de la fraise 28 dans l'espace entre les pales de l'hélice 3, on fait pivoter autour de l'axe 0 le bras 14 rigidement lié à 11 élément intercalaire 11, le manchon 22 étant débrayé. le même effet peut être obtenu en faisant pivoter le bras 14 autour de l'axe 02 (figure 2), perpendiculaire à la face inférieure 13. le bras 14 et l'élément intercalaire 13 sont, dans ce cas, reliés entre eux par un assemblage mobile, tandis que l'élément intercalaire 13 est rigidement fixé à la face inférieure du coulisseau 9. Le pivotement dupas 14 (figure 2) s'effectue par rotation de la vis sans fin 19 (par exemple à la main ou par une commande séparée), le manchon 22 étant débrayé. Pour le passage à la bande d'usinage suivante de la surface de l'hélice 3 (figure 1), on se sert de la commande 33 pour déplacer sur la glissière 7 de la traverse 6 les chariots 8, lesquels déplacent les coulisseaux 6 avec les fraises 18 qu'ils portent. Pour effectuer divers modes de fraisage, on fixe à la face du fourreau 23 (figure 2) des têtes portebroche interchangeables 26, 33 (figure 3), dans lesquelles la fraise 28 (figure 2) peut être montée de telle façon que son axe de rotation 0 soit perpendiculaire à l'axe longitudinal 01 du bras 14, ou bien la fraise 32 (figure 35~peut être montée de telle façon que son axe de rotation Q4 soit parallèle à l'axe Oî de la tête 33. Le choix des têtes porte-broche 26, 33 dépend du mode de fraisage requis (en bout ou en roulant). La machine peut commander à partir d'un système de commande programmée ou d'après des modèles reproducteurs à l'aide de n'importe quel système d'asservissement connu. La machine à fraiser proposée permet de mécaniser complètement l'usinage des moyeux, des tords et des pales d'hélices propulsives, y compris les espaces entre les pales. Après l'usinage sur la machine proposée, -les parties difficilement accessibles de l'hélice ne nécessitent aucun usinage manuel complémentaire. lutant donné que la machine proposée assure, pendant l'usinage, la mobilité de la fraise dans différentes directions,, permettant de la disposer suivant l'inclinaison radiale et circonférentielle de 1a surface à usiner, elle permet d'accroltre le rendement du fraisage tout en assurant laprécision et l'état requis dela surface de l'hélice. l'emploi de têtes porte-broche interchangeables permet d'élargir les possibilités technologiques de la machine, ce qui augmente encore le rendement et la qualité de l'usinage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-co sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. BEVENDICATIONS 1 O Machine à fraiser pour usinage des surfaces courbes des hélices de propulsion, du type comprenant un socle sur lequel sont montés un plateau tournant recevant l'hélice à usiner, et un portique emportant une glissière horizontale sur laquelle se déplacent deux chariots portant chacun un coulisseau mobile verticalement muni d'un dispositif de fixation d'une fraise comportant une commande pour sa rotation caractérisée en ce que le dispositif de fixation de la fraise comprend : un élément intercalaire pivotant autour de son propre axe et qui, en position verticale, est adjacent à la face inférieure du coulisseau , la face inférieure dudit élément étant inclinée lar rapport à l'horizontale ; un bras assemblé à la face inférieure dudit élément intercalaire et disposé de telle façon que son axe longitudinal soit parallèle à la face inférieure de l'élément intercalaire t, et une tête porte broche sur laquelle se fixe la fraise et qui, étant assemblée audit bras à l'alignement de l'axe longitudinal 'de celui-ci, peut pivoter autour de cet axe, ladite commande de rotaion de la fraise étant montée surpedit bras. 20 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'assemblage du bras précité à la face inférieure de l'élément intercalaire est réalisé de telle façon que, lors du pivotement de l'élément intercalaire autour de son propre axe, l'angle d'inclinaison de l'axe longitudinal du bras par rapport à l'horizontale varie, ledit axe longitud-inal restant toujours dans un même plan vertical. 3. Machine selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit bras est assemblé rigidement à la face inférieure de l'élément intercalaire. 4. Machine selon l'une des revendications 1 à Zi, caractérisée en ce que ledit bras est assemblé à la face inférieure de l'élément intercalaire de manière à pouvoir pivoter autour d'un'axe perpendiculaire à la face inférieure de l'élément intercalaire. 5. Machine selon'l'une des revendications 1 å 4, caractérisée en ce que, à l'intérieur du bras, le long de son axe longitudinal est monté un fourreau lié à une commande de rotation de celui-ci et à la face avant duquel et rigidement assemblée une t8te pcrte-boche tandis qu'à l'intérieur dudit fourreau passe un arbre d'entraînement dont une extrémité est reliée cinématiquement àlailalce montée sur ladite tête porte-broche tandis que son autre extrémité est cinématiquement reliée à une commande montée sur ledit bras et assurant le rotation de la fraise. 6. Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la fraise est montée sur la tête -porte-broche de telle façon que son axe de rotation soit perpendiculaire à l'axe longitudinal du bras. 7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la fraise est montée sur la tête porte-broche de telle façon que son axe de rotation soit parallèle à l'axe longitudinal du bras.