Brevet FR2213134A1 — publié le 19740802

La présente invention concerne un dispositif permettant l'arrosage d'un outil d'usinage quelconque monté dans le nez d'une broche tournante. Plusieurs types de dispositifs d'arrosage sont connus et concus pour satisfaire à de bonnes conditions d'utilisation : refroidissement et lubrification localisés à l'endroit où travaille l'outil. Mais ces dispositifs connus doivent être adaptables aux outils qui sont susceptibles d'être montés dans la broche tournante d'usinage et qui sont très diversifiés entre eux par leur forme, leurs dimensions et leur mode d'action. Dans ces conditions, à chaque changement d'outil, on est amené à déplacer dans l'espace le lieu où l'arrosage doit être dirigé. Dans ce but, un premier dispositif connu comporte une buse d'arrosage fixe mais réglable et orientable manuellement. Un deuxième dispositif d'arrosage connu présente plusieurs buses arrosant simultanément une zone couvrant tous les lieux ou l'usinage peut être effectué. Un troisième dispositif d'arrosage connu est analogue au précédent, mais les buses sont placées sous la dépendance de vannes susceptibles de sélectionner la ou les buses à mettre en service dans chaque cas. Or, dans tous ces dispositifs connus, l'adaptation précitée conduit à une intervention manuelle de la part de l'opéra~ teur ainsi qu'à un accroissement des temps morts et de la durée d'occupation de la main d'oeuvre, d'où une diminution de la renta bilité de la machine. De plus, si la broche tournante équipe un centre d'usinage dont toutes les opérations, notamment le changement des outils, sont automatisées -en application d'un programme, il est évident que l'adaptation du dispositif d'arrosage ne peut pas l1#tre. Un quatrième dispositif d'arrosage connu intervient par le centre de l'outil à travers la broche. Dans ce cas très particulier, le changement automatique des outils semble possible, mais en réalité, il est très difficilement réalisable car l'intérieur de la broche est généralement occupé par des organes tels que la tige agissant sur la pince ou la vis de maintien de l'outil, La tuyauterie amenant l'air de soufflage etc... Le dispositif, objet de l'invention, permet d'éviter tous ces inconvénients. En effet, le liquide d'arrosage étant amené par la périphérie de la broche tournante et chaque outil étant préalablement équipé d'un organe de distribution approprié, l'arrosage se trouve toujours effectué au bon endroit sans qu'il soit nécessaire d'intervenir manuellement. De plus, le changement automatique des outils peut être effectué sans aucune modification des mécanismes et des cycles. Enfin, le canal intérieur de la broche reste libre. Il en résulte, d'une part, un gain de temps appréciable et la disparition des temps morts qui étaient dus à-l'adaptation du dispositif d'arrosage, d'autre part, la possibilité d'équiper des centres d'usinage entièrement automatisés, sans avoir à modifier le changement automatique des outils et finalement, l'obtention des meilleures conditions de refroidissement et de lubrification. Conformément à l'invention, le circuit d'alimentation débitant le liquide d'arrosage est branché sur la périphérie de la broche par l'intermédiaire d'un joint tournant et cette broche délimite au moins deux conduits communiquant avec la partie tournante du joint et débouchant, l'un, dans l'alésage du nez de broche servant au montage de la queue des outils et l'autre, sur la face frontale de ce nez de broche, les outils susceptibles d'être employés présentant, suivant leur type, un canal axial et/ou un tuyau excentré raccordables sélectivement aux conduits précités. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le joint tournant comporte, d'une part, une collerette faisant corps avec le nez de broche et présentant un passage interne, d'autre part, un bottier appartenant au fourreau de broche et délimitant autour de la collerette une chambre branchée sur une tubulure d'arrivée du liquide d'arrosage et dans laquelle débouche le passage précité pour la mettre en communication avec les conduits du nez de broche, deux pistons tubulaires d'actionnement étant montés coulissants dans des cylindres formés par le bottier de part et d'autre de la collerette et chaque piston présentant une face annulaire frontale susceptible d'être appliquée pour assurer l'étanchéité, contre une autre face annulaire de la collerette. Par ailleurs, l'espace compris entre le piston dit intérieur et la collerette puis le nez de broche, est branché sur une tubulure du bottier raccordée à un moyen créant une dépression permanente pour canaliser et aspirer toute fuite de liquide en provenance de la chambre précitez Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, sur le dessinannexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une coupe diamètrale illustrant le dispositif de l'invention équipant un nez de broche et son fourreau, une partie seulement d'un outil étant représentée dans sa position de montage. - la figure 2 est une coupe partielle analogue à la figure 1, mais prise suivant un autre plan diamètral. - les figures 3 et 5 sont des coupes schématiques volontairement simplifiées, montrant plusieurs modes de raccordement d'un outil sur le dispositif d'arrosage. Toute machine susceptible d'être équipée du dispositif de l'invention comporte une broche I montée tournante, soit dans un bSti fixe, soit dans un fourreau 2 lui-même monté coulissant dans ce dernier. Le nez 3 de la broche 1 fait saillie du fourreau 2 et présente une surface extérieure cylindrique 4 autour de laquelle un# joint tournant 5 est disposé. Celui-ci peut être de n'importe quel type du moment qu'il assure un branchement#permanent étanche entre, d'une part, une tubulure 6 (représentée sur la figure 2, mais située dans un autre plan radial) immobile en rotation et raccordée à un circuit d'alimentation en liquide d'arrosage et, d'autre part, au moins un conduit 7 ménagé å travers la broche tournante l. De préférence, ce joint 5 est du type illustré par les figures 1 et 2. Il comporte un bottier 8 réalise en plusieurs pièces pour faciliter les usinages et le montage des organes, décrits ci-après, logés à l'intérieur. Le bottier 8 est rapporté et fixé en bout du fourreau 2, autour de la broche 1. Le joint 5 comporte également une collerette 9 (figure 1) solidaire d'un pied tubulaire 10 enfilé et fixé, avec étanchéité par interposition de joints 11, autour du nez de broche 3, de façon qu'une gorge annulaire 12 de ce pied soit située en regard du conduit 7. La gorge 12 communique, à travers des passages 13, avec une chambre 14 formée par le bottier 8 et dans laquelle débouche la tubulure 6. Le joint 5 (figure 2) comporte enfin deux pistons épaulés 15, 16 montés coulissants avec étanchéité, gracie à des joints 17, dans des cylindres 18, 19 également épaulés#et formés par le bottier 8. Ces pistons et cylindres délimitent, entre leurs épaulements, des chambres pneumatiques d'actionnement 20, 21 reliées entre elles et à une tubulure 22 par un conduit 23, cette tubulure étant raccordée à un circuit pneumatique. La collerette 9 (figure 2) présente deux faces annulaires frontales opposées 24, 25 contre lesquelles sont appliquées pneumatiquement les faces extrêmes correspondantes 26, 27 des pistons de façon à fermer la chambre 14 de distribution du liquide lors quelle est alimentée et à assurer l'étanchéité lorsque la broche tourne par frottement desdites faces 24 à 27 parfaitement glacées, l'une contre l'autre. Ces pistons sont repoussés élastiquement par des ressorts 28 (figure 1) interposés entre des couronnes 29 et 30 faisant saillie desdits pistons dans la chambre 14. D'ailleurs, afin d'éviter que les variations de la pression du liquide d'arrosage n'influence les pistons pneumatiques et nuisent par conséquent à l'étanchéite, les surfaces opposées de chacune de ces couronnes sont égales. En outre, afin que les pistons 15, 16 ne puissent que se déplacer en translation (figure 2), ils sont immobilises en rotation au moyen de tiges- 3i s'étendant parallèlement à. l'axe de translation et traversant les couronnes 29, 30 ainsi quels pattes 32 du boîtier 5. Finalement, étant donné que des fuites peuvent toujours se produire entre les faces frottantes 24 à 27 quelle que soit le fini de leur glaçage, ces fuites sont canalisées (figure 1) entre les pistons 15, 16 et le pied 10 de la collerette~9, ainsi que le nez de broche 3. Pour ce qui concerne les fuites suivant le piston 15, il n'y a aucun inconvénient puisqu'elles peuvent s couler à l'extérieur. Par contre, pour ce qui concerne les fuites suivant le piston intérieur 16, il est nécessaire de les pièger et de les évacuer afin qu'elles ne puissent-pas parvenir jusqu'aux paliers du fourreau 2 supportant la broche 1.A cet effet (figure 1) une cavité 33 est ménagée entre le boîtier 5, le nez de broche 3, le piston 16 et le fourreau 2 et cette cavité, fermée par un joint d'étanchéité 34, est branchée par un conduit 35 sur une tubulure 36 raccordée à un élément créant une dépression permanente, tél qu'une trompe à vide. Dans ces conditions, lorsque le circuit d'alimentation délivrant le liquide d'arrosage à la chambre 14 est mis en fonctionnement, le circuit pneumatique est branché simultanément et de préférence avant, sur les chambres 20 et 21 en provoquant ainsi l'application des faces 26 et 27 des pistons 15, 16 sur les faces 24 et 25 de la collerette 9 de sorte que l'étanchéité du joint tournant 5 est assurée. Si des fuites se produisent, il n'en résulte pas d'inconvénient, puisque le liquide perdu s'écoule librement à l'extérieur entre le piston 15 et le nez de broche 3 ou bien sous l'effet de la dépression permanente entre le piston 16 et le nez de broche, à travers la cavité 33. Qu'il s'agisse de ce joint tournant 5 ou d'un autre, l'important est de remarquer que le conduit 7 du nez de broche 3 débouche, d'une part, directement dans l'alésage 37, de préférence conique, servant au montage et à l'entraînement de la: queue 38 (figures 3 à 5) de tout outil 39 susceptible d'être monté dans la broche tournante 1, d'autre part, -par l'intermédiaire d'une dérivation 40, sur la face frontale 41 du-nez de broche 3. Généralement, chaque outil es-t équipé d'une collerette l conformée pour permettre la préhension et le changement automatiqu# es outils stockés dans un magasin. La collerette est adaptée de façon que le liquide puisse circuler à travers si l'outil monté dans cette collerette est prévu pour être alimenté par celle-ci. En conséquence et ainsi que cela ressort de la figure i, la collerette 42 présente, en regard de la dérivation 40, deux canaux 43 et 44 s'étendant respectivement dans des directions sensi-- blement parallèle et perpendiculaire à l'axe de l'outil. Au point de raccordement de ces cannaux, cette collerette est munie d'une sou pape de retenue s'opposant à tout écoulement du liquide contenu dans 11 outil lorsque celui-ci est démonté ; cette soupape compfl#--f- par exemple une bille 45 poussée par un ressort 46 contre un annulaire 47 et est montée de façon que le liquide d'arrosage sous pression en provenance du joint tournant 5 tende à l'ouvrir. Par ailleurs, afin que l'étanchéité entre la collerette 42 et le nez de broche 3 soit assurée autour de la dérivation 40 lorsque l'outil correspondant est monté, une douille 48 délimitant une partie de la longueur de cette dérivation, est montée coulissante dans le nez de broche 3, avec étanchéité grace à un joint 49 et suivant une course limitée en raison de la présence d'un anneau 50 dénommé circlip. Cette douille est repoussée par un ressort 51 appliquant-sa face frontale 52 contre la collerette 42, un joint annulaire 53 assurant l'étanchéité. Dès lors que le liquide d'arrosage parvient dans le conduit 7 et sa dérivation 40, il devient possible de distribuer ce liquide sur l'outil 39 de diverses manières illustrées par les figures 3 à 5. Suivant la forme de réalisation schématisée sur la figure 3, un tuyau excentré 54 communiquant avec le canal 43 de la collerette 42, débouche à l'extérieur de l'outil 39 et est dirigé vers la zone de travail de ce dernier. La queue d'outil 38 obture dès qu'elle est montée, les orifices de sortie du canal radial 44 et du conduit 7 de sorte que le liquide parvient uniquement au tuyau 4 Suivant une autre forme de réalisation ressortant de la figure 4, la queue d'outil 38 délimite un canal axial 55 aboutissant, à une extrémité, dans la zone de travail et, à son extrémité oppo- sée, par un coude 56 en regard du conduit 7.Dès lors que la queue d'outil 38 bouche l'orifice de sortie du canal radial 44 et que le canal 43 est obturé par un bouchon 57 lors de l'adaptation de la collerette 42 sur cet outil, le liquide d'arrosage alimente uniquement le canal axial 55. Suivant. encore une autre forme de réalisation# représentée sur la figure 5, la queue d'outil 38 délimite toujours le canal axial 55, mais son coude terminal 58 débouche en regard du canal radial 44. Le canal 43 étant fermé par le bouchon 57 et l'orifice de sortie du conduit 7 étant obturé par. la queue d'outil 38, le liquide d'arrosage alimente uniquement le canal axial 55. Bien entendu, l'outil peut être arrosé par le centre et la périphérie si sa collerette 42 est équipée d'un tuyau excentré 54 et si son canal axial 55 est alimenté par le conduit 56 et/ou le canal 44 L'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation du dispositif et à ses modes de raccordement, tels qu'ils sont représentés et décrits dans ce qui précède, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, les pistons 15 et 16, au lieu d'être mus pneumatiquement, peuvent l'être par tout autre moyen approprié hydraulique, mécanique, électromagnétique etc... Le dispositif, objet de l'invention, est applicable à l'arrosage de tout outil monté dans une broche tournante d'usinage et plus spécialement lorsque les outils sont pris en charge par un changeur automatique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour l'arrosage d'un outil d'usinage, adaptable automatiquement à n'importe quel outil susceptible d'être monté dans le nez d'une broche montée tournante dans un fourreau de machine-outil, ce dispositif comprenant un circuit débitant le li quide d'arrosage à la demande et étant caractérisé - en ce que le circuit est branché sur la périphérie de la broche par l'intermédiaire d'un joint tournant - en ce que cette broche délimite au moins deux conduits communiquant avec la partie tournante du joint et débouchant, l'un, dans l'alésage du nez de broche servant au montage de la queue des outils et l'autre, sur la face frontale'de ce nez de broche, - et en ce que les outils susceptibles d'être employés présentent suivant leur type, une canal axial et/ou un tuyau excentré raccordables aux conduits précités du nez de broche, le conduit qui ne serait pas utilisé étant bouché automatiquement par l'outil. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint tournant comporte - une collerette faisant corps avec le nez de broche et présentant un passage interne, - un boîtier appartenant au fourreau et délimitant autour de la collerette une chambre branchée sur une tubulure d'arrivée du liquide d'arrosage et dans laquelle débouche le passage précité pour la mettre en communication avec les conduits du nez de broche, - et deux pistons tubulaires d'actionnement et montés coulissants dans des cylindres formés par le boîtier de part et d'autre de la collerette, chaque piston présentant une face annulaire frontale susceptible d'être appliquée, pour-assurer l'étanchéité, contre une autre face annulaire de la collerette. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque piston présente, du cté de sa face annulaire -frontale, une couronne faisant saillie dans la chambre précitée du boîtier, les surfaces opposées de cette couronne étant sensiblement égales de façon que le piston considéré ne soit pas sensible aux variations de pression du liquide d'arrosage. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' au moins deux ressorts tendant à écarter les pistons sont interposés entre les couronnes de ces derniers. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque piston présente, de même que le cylindre correspondant, deux parties cylindriques reliées par un épaulement et en ce qu'une chambre pneumatique d'actionnement du piston, branchée sur une tubulure du boîtier raccordée à un circuit pneumatique, est délimitée par l'épaulement de ce piston et l'épaulement de ce cylindre. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'espace compris entre le piston dit intérieur et la collerette puis le nez de la broche, est branché sur une tubulure du boitier raccordée à un moyen créant une dépression permanente pour canaliser et aspirer toute fuite de liquide en provenance de la chambre précitée. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une soupape de retenue est montée sur le canal axial et/ou le tuyau excentré de chaque outil à l'endroit où ils se raccordent aux conduits du nez de broche, afin d'éviter tout écoùlement du liquide contenu dans un outil après son démontage.