Brevet FR2234077A1 — publié le 19750117

La présente invention concerne, de manière générale, les appareils et opérations de taraudage. Lt invention se rapporte plus spécialement, mais non exclusivement, au taraudage en position horizontale et trouve une application particulière dans le taraudage des trous borgnes ou débouchants de grand diamètre et de grande profondeur. Pour fixer les idées à ce sujet, on précisera que les dispositions selon 1 'inven- tion se sont révélées efficaces dans leur application à des trous borgnes de plus de 200 mm de diamètre avec une profondeur de taraudage de tordre de 300 mm. L'un des problèmes que soulèvent, en général, les opérations de taraudage consiste en un choix convenable du mode de commande d'avance de la broche qui entraîne le taraud en rotation. On a souvent recours à un entratnement positif au pas par "patrone" ou par l'avance broche si la machine le permet. Ce mode d'entraRne- ment n1 est pas sans présenter certains inconvénients. En effet, il rend pratiquement impossible la protection du taraud en cas de surcharge.En outre, légalité de pas requise entre le taraud et la patrone, ou système d'avance, est toute theorique. I1 faut faire la part des tolérances, et l'inégalité inévitable entre ces deux pas fait que le taraud avance plus vite ou moins vite que la broche et qu'il y a donc retenue ou poussée à flanc de filet, avec les risques qui en découlent. C'est ainsi que pour un écart de I micron (ce qui est minime) entre le pas taraud et le pas entraine- ment il y a un écart de 80 microns en fin d'une opération de taraudage de 80 filets. En outre, pour un taraudage, suivant 11 état de la machine, le jeu des pignons ou d'autres organes de la channe cinématique peut créer un décalage du pas. Un autre problème que présentent les opérations de taraudage est celui de la sécurité en cas de dépassement du couple d'entraî- nement admissible. On a parfois recours à une liaison frangible à couple d'entratnement limite entre la broche et le taraud mais cette mesure 'est efficace que si lton arrête le moteur d'entrat- nement de la broche dès qutintervient la rupture de ce lien. Pour peu quI on laisse tourner le moteur, une fois intervenue cette rup- ture, on risque de soumettre le taraud ainsi que ltappareillage à des efforts axiaux excessifs. Il -y a aussi comme autre robIème celui de la lubrification de 1 t outil. On a intérêt à employer une huile de qualité taraudage et c'est en priorité la partie eoupante des filets d'entrée qui doit être lubrifiée. La position horizontale de l'outil ne facilite pas cette lubrification ; des injections d'huile dans les goujures avec une seringue ne permettent pas à l'huile d'atteindre en toute certitude les filets d'entrée, surtout dans le cas d'un taraudage profond, et si l'on emploie un pinceau on lubrifie ce Qui n'a pas besoin de l'être. Les opérations de taraudage présentent encore comme autre difficulté celle de ltévacuation des copeaux. Une bonne évacuation des copeaux est particulierement importante dans le cas du taraudage en trou borgne car en cas d'une trop grande accumulation des copeaux dans la gorge réservée à cet effet le taraud risque de buter enfin d'opération. La présente invention a pour objet d'éliminer les difficultés exposées ci-dessus, et de faciliter de manière générale les -opéra- tions de taraudage, en particulier pour les trous borgnes à axe horizontal de grand diamètre et grande profondeur de taraudage. L'invention vise, en particulier, à améliorer la précision du taraudage, à préserver plus efficacement la sécurité du matériel en cas de dépassement du couple d'entratnément admissible, à faciliter la lubrification de l'outil ainsi aue l'évacuation des copeaux. L'invention propose à cet effet une disposition selon laquelle le taraud est rendu solidaire de la broche d'entrainement par une liaison appliquée en rotation et libre en coulissement axial. Ainsi qu'on le verra ci-après, cette liaison permet au taraud, une fois l'opération de coupe amorcée, d'avancer à son propre pas indépendamment du pas d'avance de la broche. Convenablement, la liaison à coulissement axial entre le taraud et la broche est une liaison à glissement Dar roulement destinée à limiter le plus efficacement possible les forces de frottement axiales entre la brochet le taraud suivant une application particulière. L'appareil selon l'invention comporte entre le taraud et une tête porte-taraud solidaire de la broche un élément intermédiaire constitué par une douille oui reçoit la queue du taraud par embot- ture profilée pour entraînement en rotation, la douille présentant sur sa face extérieure, suivant une ou plusieurs de ses génératrices, des rainures destinées à recevoir des clavettes qui rendent la douille solidaire de la texte Porte-tara-ud en rotation, des roulements à aiguille étant prévus entre les faces latérales de chaque rainure et les faces en regard de la clavette correspondante. Suivant une autre disposition, le taraud est relié à la bro che -d'entraînement par l'intermédiaire de deux pièces dont 1 t une solidaire de la broche en rotation tandis que l'autre est bloquée en rotation et libre en déplacement axial par rapport au taraud, ces dezx pièces butant axialement l'une sur l'autre étant reliées en rotation par une liaison frangible à couple maximal. D'après un perfectionnement de cette dernière disposition, il est prévu un organe complémentaire coaxialement vissé à la première pièce et bloqué en rotation mais libre en coulissement axial par rapport à la deuxième pièce, cet organe étant en contact à butée axiale par sa face avant avec la face arrière de la aueue du taraud, et son pas de vissage étant égal ou supérieur au pas d'avance de la broche et de même sens aue celui-ci, de telle sorte que la fracture du lien frangible, accompagnée d'une poursuite du mouvement de rotation de la première pièce avec immobilisation de la seconde, a pour effet d'immobiliser axialement organe vissé ou de le faire reculer par rapport à la face arrière de la queue du taraud selon que son pas de vis est égal ou supérieur au pas dlavance de la broche. L'invention offre une autre disposition selon laquelle on a un taraud présentant un alésage central sur toute sa longueur, un appareil dtentraSnement qui comporte un conduit axial communicuant avec l'alésage du taraud et adapté à eAtre alimenté par de huile de graissage d'une part et par de l'air comprimé d'autre part, et cela au moyen de deux conduites individuelles d'apport huile et d'airs ces deux conduites étant munies chacune d'un clapet antiretour pour permettre d'alimenter ltoutil en cours d'opération, soit en huile de graissage, soit en air comprimé, destiné à faciliter l'évacuation des copeaux L'invention propose, en outre, pour un appareil comportant un taraud solidaire d'une broche par une liaison bloquée en rotation et libre en coulissement axial, un procédé d'utilisation selon lequel on avance la broche pour mettre la face du taraud à quelques millimètres de la face dans laquelle est creusé le trou à tarauder, on embraye la commande de rotation et d'avance de la broche de manière à engager dans le trou les filets d'entrée du taraud, plus, le cas échéant, un à deux filets complets, on débraye l'avance pour laisser le taraud prendre quelques millimètres d'avance sur la broche et l'on rembraye ensuite l'avance de celle-ci, une fois rompu le contact en butée axiale entre le taraud et la broche, ce qui permet au taraud d'avancer à son propre pas. Les objets, caractéristicues et avantages de l'invention ressortiront, par ailleurs, des la description que l'on va en donner ci-après portant sur un mode de réalisation choisi à titre d'exemple et représenté aux dessins annexés. Sur ces dessins, la figure 1 est une élévation latérale, partie en coupe-, d'un ensemble selon l'invention composé essentiellement d'un taraud, d'une tete porte-taraud, et d'un attachement à une broche, non représentée la figure 2 est une vue en bout avec partie en coupe suivant la ligne II de la figure 1 la figure 3 est une deqi-coupe transversale suivant la ligne III de la figure 1 la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une douille faisant partie de l'ensemble de la figure 1. Sur les dessins, un taraud T est monté dans une tête portetaraud R reliée à un attachement sur broche A. Dans la description qui va suivre, l 'avant et l'arrière de l'ensemble de la figure 1 correspondent respectivement au côté taraud et au côté attachement sur broche. L'outil de coupe 1 du taraud présente à l'avant une partie amenuisée 2 destinée à amorcer l'opération de coupe, le reste de l'outil étant de forme cylindrique, c'est-à-dire à plein filet pour couper a pleine profondeur de filetage. La tige 3 du taraud se termine à l'arrière par un bout carré 4 destine à s'emboîter dans un évidemenc de même forme 5 pratiqué dans l'axe d'une douille 6 (figure 4). Un alésage 7 traverse le taraud sur toute sa longueur le long de son axe. La douille 6 présente en chacun de deux points diamétralement opposés une rainure longitudinale 8 formant encoche reevili- gne à sa périphérie et destinée à recevoir un chemisage 9 (figure 2 ) en forme de gouttière. La tête porte-taraud R est constituée essentiellement nar un manchon cylindrique lfl garni d'une bride arrière 11 radialement dirigée vers l'extérieur. La douille 5 est -montée librement coulissante à l'intérieur du manchon 10. Celui-ci présente sur sa surface cylindrique intérieure deux rainures 14 dans chacune desQuelles est encastrée une clavette 12. Chacune de ces clavettes est montée librement coulissante dans une gouttière respective 9 et, pour réduire au minimum les forces de frottement entre clavette et gouttière, des roulements à aiguille 13 sont disposés entre les faces latérales intérieures de chaque gouttière 9 et les faces en regard de la clavette correspondante 12. I1 convient de noter à ce sujet aue bien que les clavettes 12 ne s'étendent que sur la partie avant du manchon 10, sur la face cylindrique intérieure de celui-ci, les rainures 14 (figure 1) destinées à recevoir ces clavettes et pratiquées sur cette face cylindrique intérieure s'étendent d'un bout à autre du manchon, et cela dans un but qui apparaîtra par la suite. L'attachement sur broche A comporte un corps plein cylindrique 15 garni à 11 avant d'une bride 16 et se prolongeant à l'arrière par une queue 17 à clone morse destinée à rendre l'ensemble solidaire d'une broche de commande non représentée. Les éléments R et A butent axialement l'un contre l'autre par les faces planes en re gard de leur bride respective ll et 16 et sont solidarisés en rotation par des goujons 18 qui traversent ces deux brides. Le corps 15 présente sur sa face avant 19 un évidement cylindrique 20 disposé dans l'axe de ltensemble et garni dtune chemise cylindrique 21 taraudée pour recevoir par vissage un bloc 22. A la face plane avant 23 du bloc 22 est fixée, en position diamétrale, une baguette 24 qui coulisse librement par ses deux extrémités dans les deux rainures respectives 14 ménagées sur la face cylindrique intérieure du manchon 10 de la teAte porte-taraud R. Le pas de vissage du bloc 22, de meAme sens que le pas d'avance de la bro che, est au moins égal et, de préférence, sensiblement supérieur à celui-ci. Le corps 15 présente, à partir de sa face cylindrique extérieure, un trou radial 24 qui se raccorde à un trou axial 25. Celui-ci, dirigé vers 11 avant, communique avec un tube 26 qui pénè- tre dans l'alésage 7 du taraud. Une bague en bronze 27, qui encercle le corps 15, présente, sur sa face annulaire intérieure en contact avec celui-ci, une gorge annulaire 28 qui communique avec le trou 24. Deux bagues 29, disposées de part et d'autre de la gorge 28, assurent un contact étanche entre la bague 27 et le corps 15. La fixation entre ces deux éléments est assurée par un circlip 30. La bague 27 est lestée par un poids 31 qui lui permet de résister aux forces d'enbrat- nement en rotation auxquelles elle est soumise en cours de fonc tionnement, sous l'effet des forces de frottement entre elle et le corps 15, Quand celui-ci est entraîné en rotation par la broche. Le trou 24 est alimenté en huile de lubrification par un tuyau 32, et une arrivée d'air 73 sert à introduire de l'air comprimé dans le trou axial 25. Chacune des conduites d'arrivée d'huile et d'air est munie d'un clapet anti-retour. Pour utiliser l'ensemble ainsi décrit, on monte sur la broche aléseuse l'appareil comDosé des éléments A et R et on branchue les alimentations d'huile et d'air. On monte la douille-adapteur 6 sur la queue 3 du taraud, le carré 4 de taraud stemboRtant dans l'vis dement 5 de la douille et la face d'épaulement arrière de la partie cylindrique de la aueue butant contre un épaulement correspondant 34 de la douille. Ceci fait, on monte l'ensemble douilletaraud dans la tête R de façon que la face arrière plane de la douille bute contre la face avant de l'ensemble constitué par le bloc 22 et la baguette-24. Ensuite, on avance la broche pour rapprocher la face avant du taraud à quelques millimètres dé la face dans laquelle est pratiqué le trou à tarauder. On embraye le mouvement de rotation et d'avance et lorsque les filets d'entrée de la partie en biseau 2 de l'outil sont engagés dans le trou ainsi qu'un à deux filets complets de la partie cylindrique de l'outil, on débraye l'avance. La broche continuant de tourner entraîne l'outil en rotation et eelui-ci continue son mouvement d'avance à son propre pas. L'ensemble douille-taraud prend donc de l'avance sur le reste de l'appareil, ce qu'il peut faire sans difficulté du fait de son monta ge sur roulement à aiguille. Une fois que l'avance atteint quelque 10 mm, on rembraye le mouvement d'avance de la broche. Le taraud et la tête porte-taraud avancent de concert mais séparément car ils ne butent plus axialement l'un contre l'autre, ce qui permet au taraud d'avancer rigoureusement à son propre pas et indépendamment du pas d'avance de la broche. En cours de l'opération de coupe, on injecte de l'huile qui arrive tout en bout de l'outil, c'est-à-dire là où elle est le plus nécessaire. L'apport d'air comprimé facilite l'évacuation des copeaux le long des goujures inclinées 35 de l'outil. En fin de taraudage, on arrente la rotation et on en inverse le sens pour détarauder. Les goupilles 18, qui relient les éléments R et A, sont des goupilles de sécurité destinées à se cisailler en cas de surchar- ge pour protéger l'outil. Si elles se rompent, par suite dtune résistance excessive de l'outil à l'entraînement en rotation, celui-ci se bloque et il convient alors d'arreter la machine. En cas de retard de la part de ltopérateur, la machine peut continuer de tourner pendant un certain temps, l'écart axial entre l'ensem- ble douille/taraud et la face de butée de la tete porte-taraud constituant une marge de sécurité.Autrement dit, si l'élément A continue de tourner après rupture des goupilles 18, il ne fait que rattraper le retard qu'il a subi sur l'ensemble douille/taraud et pousse devant lui la tête porte-taraud R qui coulisse le long de la douille sans exercer sur celui-ci aucun effort axial appréciable. La sécurité que procurera l'appareil se manifeste meme dans le cas improbable où les goupilles 18 se fracturent dès le début de l'opération de taraudage, alors que l'ensemble douille/taraud est en-butée axiale contre la face avant de l'ensemble 22-24. En effet, si la rupture des goupilles intervient dans de telles circonstances, ltélément R est bloqué en rotation. L'élément 22 se trouve lui aussi bloqué en rotation du fait que la baguette 24 dont il est solidaire est en prise par ses extrémités dans les raS nures 14 de l'élément R.Si l'opérateur auquel est confiée la tache dtarreter la machine ntintervient qu'avec un certain retard, l'élément A continue de tourner au pas d'avance de la broche mais l'élément 22 > bloqué en rotation, et dont le pas de vissage est supérieur à celui de la broche, recule axialement ce qui rompt le contact en butée axiale entre l'élément A et l'ensemble douille/ taraud. L'appareil présente donc une marge de sécurité pratiquement suffisante dans tous les cas, compatible avec les retards d'intervention de la part de l'opérateur chargé d'arrêter la machine en cas de rupture des goupilles de sécurité 18. Dans les circonstances les moins favorables, cette marge de sécurité est représentée par l'amplitude de déplacement vers l'arrière dont dispose 1 t organe 22. I1 convient de remarquer à ce sujet qu'une fois l'organe 22 arrivé à fond de course vers l'arrière, l'élément A tend à entraîner l'outil en rotation par l'intermédiaire de la baguette 24 mais on peut prévenir cette possibilité en fixant une valeur maximale pour la résistance des organes qui rendent les éléments 24 et 22 solidaires l'un de l'autre. Bien entendu, l'invention n'es nullement limitée aux dispositions décrites et représentées. Celles-ci pourront faire l'objet de diverses variantes, modifications de détail, omissions ou additions sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de support et d'entraînement en rotation de taraud, caractérisé par une liaison bloquée en rotation et libre en coulissement axial entre lui et le taraud. 2. Appareil, suivant la revendication 1, dont la liaison est par clavetage coulissant et comporte au moins une clavette logée dans un guide, des roulements, par exemple à aiguille, étant interposés entre la clavette et ses faces de guidage. 3. Appareil, selon la revendication 1 ou 2, comportant une douille adaptée à recevoir une queue de taraud par emboîture profilée pour entraînement en rotation, ladite douille étant logée dans une toute de taraud. 4. Appareil, suivant une quelconque des revendications précédents, comportant une première pièce adaptée à être reliée à une broche de commande d'avance et d'entraînement en rotation et une deuxième pièce adaptée à être solidarisée à un taraud par l'intermédiaire de ladite liaison, les deux pièces butant axialement l'une sur l'autre et étant reliées en rotation par attache frangible à couple maximal. 5. Appareil, suivant la revendication 4, comportant, en plus, un organe coaxialement vissé à la première pièce et bloqué en ro tation mais libre en coulissement axial par rapport à la deuxième, adapté à entrer en contact à butée axiale par sa face avant avec la face arrière d'une queue de taraud et présentant un pas de vissage de même sens que le pas d'avance de la broche mais égal ou supérieur à celui-ci, la fracture de l'attache frangible, accompagnée d'une poursuite du mouvement de rotation du premier élément avec immobilisation en rotation du second, ayant pour effet d'immobili- ser axialement l'organe vissé ou de le faire reculer axialement par rapport au taraud, selon que son pas de vis est égal ou supérieur au pas 'avance de la broche. 6. Appareil de support et d'entraînement en rotation de taraud, adapté à un taraud présentant un trou d'alésage longitudinal et caractérisé par un canal d'apport d'huile de lubrification communiquant avec ledit alésage. 7. Appareil, suivant la revendication 6, comportant une alimentation en air comprimé pour ledit canal. 8. Appareil, suivant la revendication 6 ou 7, comportant des clapets de blocage en retour sur des conduites d'apport d'huile et d'air alimentant ledit canal. 9. Appareil suivant une quelconque des revendications 1 à 5 comportant un canal tel que décritdans une quelconque des revendications 6 à 8. 10. Procédé d'utilisation d'un appareil suivant une quelconque des revendications 1 à 9 selon lequel on relie l'appareil à une broche de commande de mouvement d'avance et d'entraînement en rotation, on rapprocne le taraud d'un trou -à tarauder, on embraye l'avance et la rotation pour amorcer le taraudage, on débraye l'avance tout en continuant à entraîner le taraud en rotation pour lui permettre d'avancer à son propre pas et on rembraye l'avance de la broche, ce qui permet au taraud et à la broche d'avancer de concert chacun à son propre pas. 11. Procédé suivant la -revendication 10, selon lequel le débrayage temporaire du mouvement d'avance de la broche intervient après pénétration de l'extrémité en biseau du taraud, accompagné d'une pénétration d'un ou plusieurs filets à plein diamètre.