Brevet FR2234076A1 — publié le 19750117

La présente invention concerne les moyens de fixation des outils sur les machines-outils, et a notamment pour objet une tourelle porte-outils. l'invention peut être utilisée dans les tours et les tours revolvers pour la fixation des outils de coupe. l'invention peut etre appliquée avec un maximum d'efficacité aux machines-outils universelles et automatisées, quand une pièce doit etre usinée- successivement par plusieurs genres d'outils, par exemple quand la pièce à usiner est un arbre étagé. On connaît une tourelle porte-outils, ayant un support en forme de cône sur lequel peut pivoter et être bloquée une tourelle montée sur ce support par-l'intermédiaire d'une surface conique conjuguée et dotée d'un dispositif de blocage l'orientant dans n'importe quelle position prédéterminée après son pivotement. Dans cette tourelle porte-outils connue, le support a une queue sur laquelle est taillé un filetage recevant un écrou qui sert à fixer la tourelle sur son support. Sur la tourelle est fixée une bride avec un boudin s'engageant dans une gorge circulaire creusée dans la surface de l'écrou côté tourelle. Dans la tourelle il y a un élément de blocage ou bonhomme constitué par un cylindre avec un méplat incliné se trouvant partiellement engagé dans la tourelle. l'axe de l'élément de blocage est parallèle à l'axe de rotation de la tourelle. Dans le support de la tourelle il y a, pour l'élément de blocage, ur s logements dont le nombre est égal au nombre de positions prédéterminées de la tourelle. La tourelle comporte aussi un dispositif de blocage auxiliaire pour la pré-orientation de la tourelle par rapport au support. C'est une bille poussée par un ressort et s'engageant dans l'un des creux réalisés sur la surface latérale du support. Lorsqu'il est nécessaire de changer l'outil, on fait pivoter la tourelle autour de son axe. On dévisse l'écrou qui, à-cet effet, comporte d'ordinaire une poignée. l'écrou monte suivant le filetage du support en entraînant dans sa montée la bride fixée à la tourelle. la tourelle s'écarte du support et un jeu apparaît entre la surface conique du support et la tourelle. La mondée de la tourelle continue jusqu'à ce que l'élément de blocage, se déplaçant conjointement avec la tourelle, se dégage du logement ménagé dans le support. Ensuite, à la main, on met la tourelle dans une nouvelle position en la faisant pivoter autour de son axe. La tourelle est fixée dans chacune de ses positions par l'engagement de la bille du dispositif de blocage auxiliaire dans l'un des creux ménagés dans la surface latérale du support. Ceci fait, on revisse l'écrou pour bloquer la tourelle sur-son support. Le bonhomme, engagé en partie dans la tourelle, entre alors dans l'un des logements du support. La telle tourelle porte-outils présente une série d'inconvénients, dont l'un est la formation d'un jeu entre la tourelle et son support lors du pivotement de la tourelle, ce qui nuit à la stabilité du positio mement de la tourelle, car des particules étrangères peuvent pénétrer dans ce jeu et empocher le positionnement correct de la tourelle d'après le support. Un autre inconvénient de la tourelle porte-outils connue est la présence d'un dispositif de blocage auxiliaire, qui complique l'ensemble. Encore un inconvénient de la tourelle connoeconsiste en ce que le changement de position de la tourelle et la rotation de la poignée fixée à l'écrou doivent être exécutés par des éléments d'action différents. En outre, il est impossible de bloquer la tourelle dans une position intermédiaire. Le but de l'invention est de créer une tourelle porteoutils, dans laquelle la surface du support contacte en permanence la surface de la tourelle, ce qui améliore le positionnement de la tourelle d'après le support. La solution consiste en une tourelle porte-outils, comprenant un support en forme de cône sur lequel peut pivoter et être bloquée la tourelle proprement dite, assemblée au support par un cône conjugué et dotée d'un dispositif de blocage assurant son orientation dans n'importe quelle direction prédéterminée après son pivotement, ladite tourelle porte-outils étant caractérisée, d'après l'invention, en ce que la tourelle comporte un mécanisme d'entraînement et l'élément de blocage est doté d'un ressort; pendant le pivotement de la tourelle, I'élémezt de blocage s'escamote dans un logement de l'une des pièces conjuguées; la seconde pièce ConJugUée comporte un nombre d'encoches égal au nombre de positions prédéterminées de la tourelle; l'effort du ressort fait sortir de son logement l'élément de blocage qui s'engage dans l'une des encoches, la trajectoire de cet élément de blocage se trouvant dans un plan transversal par rapport à l'axe de pivotement de la tourelle Dans la tourelle proposée, la surface conique du support et la surface conique de la tourelle sont en contact permanent, ce qui exclut la pénétration de particules étrangères entre elles. Il en résulte une amélioration du positionnement de la tourelle par rapport à son support. Il est avantageux que le mécanisme d'entraînement comprenne un écrou placé sur le support au-dessus de la tourelle, dans l'axe de celle-ci, deux demi-bagues de friction placées dans 11 écrou et entre lesquelles est disposé au moins un élément élastique serrant chacune des demi-bagues contre la surface intérieure de l'écrou afin de transmettre le couple de cet écrou à la tourelle, et aeux doigts encastrés dans la tourelle parallèlement à son axe de pivotement et passant à travers des trous percés dans chacune des demi-bagues Une telle conception du mécanisme d'entraînement de la tourelle permet d'améliorer les conditions d'utilisation de la tourelle porte-outils, car le pivotement et le blocage de la tourelle s'effectuent seulement à l'aide de la poignée fixée à l'écrou. Suivant une variante de réalisation de l'invention, le logement dans lequel s'escamote l'élément de blocage pendant le pivotement de la tourelle est réalisé dans le support, et les encoches sont réalisées dans la tourelle. Suivant une autre variante de réalisation de l'invention, le logement dans lequel s'escamote " élément de blocage pendant le pivotement de la tourelle est réalisé dans la tourelle, et les encoches sont réalisées dans la surface latérale du support. Il est avantageux que l'élément de blocage soit un rouleau cylindrique dont l'axe est parallèle à l'axe de pivotement du support. te rouleau constitue l'élément de blocage convenant le mieux, car son contact avec l'encoche, d'abord linéaire, devient superficiel après rodage, ce qui accroît la stabilité du positionnement. Suivant encore une autre variante de réalisation de la tourelle porte-outils, on prévoit l'interposition d'une butée entre la face de l'écrou et la surface de la tourelle perpendiculaire à son axe de pivotement. Cela permet d'abaisser l'effort à appliquer à la poignée solidaire de l'écrou pour le blocage de la tourelle sur son support. Plus bas est donnée la description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation-de l'invention, avec références aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une tourelle -porte-outils conforme à l'invention vue en coupe suivant l'axe de pivotement de la tourelle - la figure 2 représente la section Il-Il de la figure 1; - la figure 3 représente la section III-III de la figure 1 (variante de réalisation du dispositif de blocage); - la figure 4 représente une tourelle porte-outils conforme à l'invention (variante de réalisation du dispositif de blocage); - la figure 5 représente la section V-V de la figure 3. la tete porte-outils comprend un support 1 fixé au chariot 2 d'une machine-outil. Le support 1 est un cône 3, auprès de la grande base duquel sont réalisés une bride 4 ayant des trous pour des vis 5 la fixant au chariot 2, et un tourillon cylindrique s'engageant dans un alésage du chariot 2. Le support 1 comporte une queue 7 ayant un axe commun avec le cône D et située auprès de sa petite base. Sur le cône 3 du support 1 est montée la tourelle 8 La tourelle 8 est en forme de parallélépipède, dans les faces latérales duquel sont creusées longitudinalement des rainures 9 Dans ces rainures on place les outils de coupe 10 qui se fixent à l'aide des vis 11. Dans la tourelle 8 est usiné un alésage conique conjugué au cône 3 du support I et don- l'état de surface permet le pivotement de la tourelle 8 autour du support t. Dans la face inférieure (sur le dessin) du support 8 est réalisé un chambrage étagé dans lequel se loge une saillie du chariot 2 et la bride 4 du support 1.Une telle forme prévient les pénétrations de fluide d'arrosage et de menus copeaux vers les surfaces de contact du support 1 et de la tourelle 8. la tourelle porte-outils est dotée d'un élément de blocage t2 pour l'orientation de la tourelle 8 par rapport au support 1. Pour ltescamotage de l'élément de blocage 12 pendant le pivotement de la tourelle 8, il est prévu dans le support 1 un logement 13 limité par deux plans orthogonaux A et B, parallèles à l'ase de pivotement de la tourelle 8, dont l'un, le plan A, contacte en permanence l'élément de blocage 12. Dans le second plan B, perpendiculairement à celui-ci, est percé un trou dans lequel sont placés un poussoir 14 avec un ressort 15.Te poussoir 14 bute contre l'élément de blocage 12. Pour le positionnement de la tourelle 8 sur le support 1 dans plusieurs positions prédéterminées, fixées selon les positions que doit occuper l'outil 10, dans la tourelle 8 sont réalisées des encoches 16. A chacune desdites positions prédéterminées, ltélémewlt de blocage 12 s'engage dans l'une des encoches 16 et bute, d'une part, contre la surface de l'encoche et, d'autre part, contre le plan A de-l'encoche 13. Sur la queue 7 du support 1 est placé un écrou 17, dont l'alésage cylindrique fileté coopère avec laditequeue, qui est elle aussi filetée. L'écrou i7 sert à bloquer la tourelle 8 sur le support 1. L'une des principales prescripfions auxquelles doivent satisfaire les tourelles porte-outils est a stabilité du positionnement de la tourelle 8 (avec les outils 10) dans chacune desdites positions prédéterminées, afin d'assurer l'usinage précis d'un lot de pièces la tolérance de positionnement est de l'ordre de quelques microns. Pour obtenir une telle précision, l'élément de blocage 12 est placé entre le support 1 et la tourelle 8 sans jeu dans sa position de blocage.Afin que l'effort de serrage de l'élément de blocage 12 contre les surfaces du logement 15 et de l'encoche 16 soit constant et indépendant des facteurs extérieurs, la tourelle 8 est dotée, d'après l'invention, d'un mécanisme d'entralnement permettant d'appliquer un couple constant lors du pivotement de la tourelle 8. Ledit mécanisme d'entraînement comprend des demi-bagues de friction 18, placées dans l'écrou 17. A cet effet est prévu, dans l'écrou 17, un chambrage cylindrique 19. Chacune des demi-bagues 18 est en un matériau à coefficient de frottement relativement élevé, par exemple en stratifié armé de fibres textiles. L'état de la surface cylindrique latérale de chacune des demi-bagues est tel qu'il assure une bonne portée sur la surface intérieure de l'écrou 17. les demi-bagues sont montées dans le chambrage cylindrique 19 de écrou 17 avec un certain jeu entre elles dans le plan diamétral. Dans les surfaces en vis-à-vis des demi-bagues 18 sont percés des trous orgnes,dont les axes sont perpendiculaires au plan diamétral mentionné. Dans chacune des paires de trous alignés des demi-bagues 18 est placé un ressort de compression 20, servant à serrer la surface latérale de chacune des demi-bagues 18 contre la surface intérieure de l'écrou 17. Dans chacune des--demi-bagues 18 est percé un trou traversant 21. les axes des trous 21 sont disposés dans un même plan passant par l'axe du cône 3 du support 1 et parallèle aux axes des trous dans lesquels sont logés les ressorts 20. Dans les trous 21 sont engagés, avec un jeu, des doigts 22 dont les bouts sont encastrés dans des trous percés dans la tourelle 8. Les doigts 22 ont pour but de transmettre le couple de l'écrou 17 à la tourelle 8 par l'intermédiaire des demi-bagues 18.Pour la rotation de l'écrou 17 autour de son axe, une poignée 25 est fixée dans l'écrou 17 à l'aide d'une goupille 24. Entre la face de écrou 17 et la surface de la tourelle 8 est placée une butée 25 servant à diminuer le frottement entre ces surfaces lors de la rotation de l'écrou 17. Cela permet de diminuer l'effort à appliquer à la poignée 23 pour la rotation de l'écrou 17. Entre la butée 25 et la face de l'écrou 17 est interposée une rondelle 26, dont la hauteur est choisie selon la position que doit occuper la poignée 23 après blocage de la tourelle 8 (avec les outils 10) dans une position prédéterminée. Le diamètre des demi-manchons 18 et la raideur des ressorts 20 sont choisis selon la valeur du couple à transmettre de la poignée 23 à la tourelle 8. l'angle au sommet du cône 3 est choisi selon la valeur du couple et de manière à éviter le coinçage de la tourelle 8 sur le cône 3 pendant son pivotement. Dans l'exemple considéré, cet angle est de 400. Suivant une autre variante de réalisation de la tourelle porte-outils faisant l'objet de l'invention, le logement 13 pour l'escamotage de ltélément de blocage 12 au moment du pivotement de la tourelle 8 est réalisé dans la tourelle 8. il y est limité par un plan A et une surface courbe C. Dans la surface courbe C est percé un trou dont l'axe est parallèle au plan A. Dans le trou est placé un ressort 15 avec un poussoir 14. le ressort 15 bute contre un bouchon 27 placé à la sortie du trou percé dans la tourelle 8. les encoches dans lesquelles s'engage 11 élément de blocage 13 lorsqu'il assure le blocage en contactant la surface de celle correspondant à l'une des positions prédéterminées de la tourelle 8 et le plan A du logement 13, sont réalisées dans un plan commun perpendiculaire à l'axe du support 1, dans la surface du cône 3. Dans les deux variantes de réalisation décrites ci-dessus, l'élément de blocage 12 est un rouleau cylindrique dont l'axe est parallèle à l'axe de rotation de la tourelle 8. Le plan A du logement 13 et la surface de l'encoche 16, entre lesquels se place l'élément de blocage 12 lorsqu'il bloque la tourelle 8, sont parallèles entre eux. Dans la tourelle porte-outils proposée, les surfaces coniques du support 1 et de la tourelle 8 sont en contact permanent, ce qui exclut la pénétration de particules étrangères entre ces surfaces et améliore les conditions de positionnement de la tourelle 8 par rapport au support 1. Grâce au mécanisme d'entraînement de la tourelle 8. les conditions d'utilisation de la tourelle porte-outils sont améliorées, car le pivotement de la tourelle 8 est réalisé seulement au moyen de la poignée 23 La tourelle porte-outils fonctionne de la façon suivante. En position initiale (avant le travail), par l'intermédiaire de la rondelle 26 et de la butée 25, l'écrou 17 serre la tourelle 8 contre le cône 3 du support 1. De la sorte, la tourelle 8 est bloquée sur lesupport 1. L'élément de blocage 12 se trouve alors sans jeu entre le plan A du logement 13 et la surface de l'encoche 16. La tourelle 8 est dans l'une de ses positions prédéterminé-es correspondant à un outil 10 d'un type donné. Pour amener la tourelle 8 à sa position suivante, on tourne la poignée 23 dans le sens anti-horaire. L'écrou 17, en montant alors suivant le filetage-de la queue 7 du support 1, libère la tourelle8.Etant donné que les demi-bagues 18 sont serrées en permanence contre la surface du chambrage cylindrique 19 de l'écrou 17 par les ressorts 20, si l'on continue à le tourner, l'écrou 20 entralne avec lui les demi-bagues 18, qui transmettent le mouvement aux doigts 22 encastrés dans la tourelle 8. la tourelle 8 pivote ainsi autour du support 1. Pendant Is pivotement de la tourelle 8, les encoches 16 se déplacent et l'élément de blocage 12 s'escamote dans le logement 13, en comprimait le ressort 15 par l'intermédiaire du poussoir 14. On continue la rotation de l'écrou 17 jusqu'à ce que l'élément de blocage 12, sous l'action du poussoir 14 poussé par le ressort 19, s'engage-dans l'encoche 16-suivante, correspondant à la position suivante de la tourelle 8 et, par conséquent, à un autre outil 10 nécessaire à l'usinage de la pièce. Ceci fait, on tourne l'écrou 17 à l'aide de la poignée 23 dans lesens horaire, afin de bloquer la tourelle 8 dans cette position sur le support 1. En règle générale, par suite de la position indéterminée de l'élément de blocage 12 à la fin du pivotement de la tourelle 8 dans le sens anti-horaire, des jeux se forment entre la surface A du logement 13, l'élément de blocage 12 et la surface de l'encoche 16. Ces jeux sont rattrapés lors de la rotation de l'écrou 17 à l'aide de la poignée 23 dans le sens horaire.La rotation de l'écrou 17 est transmise par les demi-bagues 18 et les doigts 22 à la tourelle 8, jusqu a ce que l'élément de blocage 12 soit serré entre le plan A du logement 15 et la surface de la rainure 16. De la sorte, la tourelle 8 se trouve positionnée. la rotation de l'écrou 17 continuant, les doigts 22 solidaires de la tourelle 8 interdissent la rotation des demi-bagues 18 et la surface du chambrage 19 de-l'écrou 17 glisse sur la surface latérale des demi-bagues 18; il en résulte que le couple appliqué par rotation de l'écrou 17 reste constant, ce qui assure le serrage de l'élément de blocage 12 contre les surfaces du logement 13 et de l'encoche 16 avec un effort constant et, par conséquent, avec une déformation constante de ces surfaces. Ceci est une condition nécessaire à une haute stabilité de positionnement de la tourelle 8 portant les outils 10. l'écrou 17, en descendant suivant le filetage de la queue 7 du support 1, serre la tourelle 8 contre la surface du cône 3 du support 1 en agissant par l'intermédiaire de la rondelle 26 et de la butée 25. Outre la série des positions prédéterminées précitées, la tourelle 8 peut etre bloquée dans n'importe quelle position intermédiaire lorsqu'il est nécessaire qu'un outil 10 exécute une opération n'exigeant pas son positionnement précis, comme, par exemple, un chanfreinage ou un ébavurage. Dans ce cas, l'élément de blocage 12 se trouve dans le logement 30 et il ne-contacte aucune des encoches 16. 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 m oyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. Tourelle porte-outils, du type comprenant deux organes à surfaces cnnjuguées coniques, dont l'un est un support en forme de cône, et l'autre, un porte-outisusceptible de pivoter autour de l'axe dudit cône et d'être fixé sur celui-ci, le porte-outilscomportant un élément de blocage permettant de la maintenir orienté dans une position déterminée quelconque après son pivotement, caractérisée en ce que le porte-outils8 8 comporte un mécanisme d'entrainement, et en ce que l'élément de blocage 12 est soumis à l'action d'un ressort et, pendant le pivotement du porte-outils8, se place dans un logement 13 ménagé dans l'un des organes conjugués précités, l'autre organe comportant un nombre d'encoches (16) dont le nombre est égal à celui des positions déterminées du porte-outils et dans l'une desquelles, sous l'action de force élastiques s'exerçant dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du porte-outils8-, pénètre ltélément de blocage 12 qui se trouvait dans le logement 13 lors du pivotement du- porte-outils 2.Tourelle porte-outils selon la revendication 1, caractérisée, en ce que le mécanisme d'entraînement précité comprend un écrou (17) placé sur le support (i) au-dessus du porte-outils8 ccsxialement à celui-ci et dans lequel sont disposées deux demi-bagues de friction (18) entre lesquelles est disposé au moins un élément élastique (20) serrant chacune des demi-bagues (18) contre la surface intérieure de l'écrou (17), afin de transmettre le couple de I'écrou au porte-outils (8) et deux doigts (22) rigidement fixés dans le porte-outils(8) parallèlement à I'axe de pivotement de celui-ci et passant à travers des trous percés dans chacune des demi-bagues (18). 3. Tourelle porte-outils selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le logement (13) dans lequel vient se placer l'élément de blocage (12) pendant le pivotement du porte outils(8) est réalisé dans le support (1), les encoches (16) étant réalisées dans le porte-outi.15(8). 4. Tourelle porte-outils selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le logement (15) recevant l'élément de blocage (12) pendant le pivotement du porte-outils (8) est réalisé dans le porte-outiX (8), les encoches (16) étant réalisées dans la surface latérale du support (1). 5. Tourelle porte-outils selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisée en ce que l'élément de blocage (12) est un rouleau cylindrique dont l'axe est parallèle à l'axe de pivotement du porte-outils (8). 6. Tourelle porte-cutils selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée ence que, entre la face de l'écrou (17) et la surface du porte-outils8 perpendiculaire à l'axe de pivotement de celui-ci est interposé un palier de butée (25).