Brevet FR2250596A1 — publié le 19750606

La présente invention concerne un appareillage permettant de tourner au diamètre désiré des barres minces très souples en un matériau fragile. Cet appareillage convient en particulier très bien pour usiner des barres en graphite, en matière céramique, en fonte, en laiton, etc.. et, en général, en un matériau dit sec. On se référera dans ce qui suit à l'usinage de barres de graphite, restant entendu qu'elles ne sont citées ici qu'à titre d'exemple non limitatif. On sait que l'usinage de barres minces en graphite pose les principaux problèmes suivants 1. La pièce étant fragile et très souple, il faut que les efforts qu'entra;rne l'usinage n'en compromettent pas l'intégrité. Cela comporte, entre autres, un soutien approprié de la pièce et une étude soignée de la résultante des efforts dAs à l'usi- nage, 2. Les barres a' tourner ne sont pas bien rectilignes; cet inconvé nient s'aJoutant au précédent rendait 1 1usinage long et très difficultueux Si on devait lteffectuer par la méthode tra ditionnelle; en outre, compte étant tenu de la précision voulue dans la pièce finie, la méthode traditionnelle donnerait bien peu de garanties quant à l'obtention du résultat désiré. Les moyens traditionnels n'apporteraient donc pas une solution appropriée aux problèmes exposés ci-dessus. L'appareillage objet de la présente invention fournit au contraire une réponse appropriée à ces problèmes; comme il se maintient entre de très étroites limites au point de vue colt, on peut le considérer comme un accessoire d'un tour d'atelier normal quelconque et il offre les avantages suivants - un premier et son principal avantage est d'obtenir une très grande précision de la pièce usinée; - un second avantage est de réaliser un temps d'usinage très réduit, le diamètre désiré étant obtenu dans une seule passe. Diverses autres caractéristiques 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, aux dessins annexés. La fig. 1 est une coupe longitudinale de l'appareil selon la présente invention La fig. 2 est une vue frontale de l'appareil de la fig. 1 vu à partir de la droite dans cette figure La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 1, du guidage qui a pour fonction d'entraîner la partie tournante en en absorbant les éventuelles vibrations ; ce guidage est contenu dans la tête de l'appareil La fig. 4 est une coupe de l'outil finisseur (broche) contenu dans la tête de l'appareil selon la présente invention La fig. 5 est une vue en perspective de l'outil finisseur vu de coté du trou à arête copante La fig. 6 est une vue en perspective de l'outil de la fig. 5 vu sur l'autre face. On voit en se reportant à ces figures que l'appareil selon la présente invention est constitué par - un tube rigide 1 à une extrémité duquel est montée avec un accouplement fileté, ou de toute autre manière, une rallonge rigide creuse 2 - Un tube cylindrique de section constante 8 destiné à servir de gaine de la barre usinée.Cette gaine 8 est montée coaxiale à l'intérieur du tube 7 et de la rallonge 2 et supportée par trois roulements à billes 15, 15' et 15, La gaine 8 a une longueur telle que, tandis que cette gaine et le tube coSn- cident à une de leurs extrémités, c'est-à-dire s'arrêtent sur le même plan vertical, la gaine se poursuit à l'autre extrémité audelà du tube et de sa rallonge 2 et pénètre dans une douille 3 en forme de coupe qui est vissée sur l'extrémité libre de la rallonge 2 au moyen d'un filetage pratiqué sur la paroi d'un alésage cylindrique ménagé sur le fond de la douille même.A l'intérieur de la douille 3 est montée, coaxiale, une douille cylindrique creuse 5 vissée à l'extrémité libre de la gaine 8 qui dépasse du fond de la douille 3, un roulement à billes 17 ett monté sur la-gaine 8 pour servir de butée entre la douille fixe 3 et la douille 5 qui tourne avec la barre à usiner. Sur la douille 5 et à partir de la face opposée à celle dans laquelle se visse la gaine 8 est ménagée une cavité cylindrique 26 dans laquelle est disposé un outil 6 utilisé comme broche pour les diamètres extérieurs et qui assure la finition de la surface externe de la barre à usiner comme on le verra plus loin. Cette cavité 26 se poursuit par une seconde cavité 27 également cylindrique mais de plus petit diamètre et coaxiale avec la douille 5. Dans cette cavité 27 est disposé un organe 7 d'entratnement de la partie tournante (représenté fig.3) qui reçoit le mouvement de rotation de la barre qui le traverse et qui agit depuis la sortie de l'outil 6 jusqu a l'entrée de la gaine 8.La douille 5 est montée sur la douille 3 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 16 inséré entre un collet ménagé sur le bord intérieur de la douille 3 et un collet correspondant ménagé sur le bord extérieur de la douille 5, ces bords se rejoignant sur le même plan vertical. Comme on le voit mieux sur les figures 5 et 6, l'outil 6 qui sert à finir la surface externe de la barre est constitué par un cylindre en métal spécial pour outils percé d'un trou axial 6" ayant même diamètre que la barre une fois finie. L'arête circulaire 6', ménagée par la rencontre du trou 6" avec la surface du cylindre tournée du c8té opposé par rapport à la gaine, est une ar8te coupante destinée à enlever à la barre la matière en excès par rapport au diamètre du trou 6" et à éliminer d'éventuelles irrégularités de la surface externe de la barre même. Dans le cylindre 6 sont pratiquées deux fentes en croix qui commencent sur la face du cylindre tournée vers la gaine 8 et se poursuivent sur environ les 3/4 de la longueur du cylindre. L'organe 7 est constitué par trois secteurs cylindriques indépendants qui délimitent au centre de l'organe même un alésage à travers lequel passe la barre; chacun de ces secteurs cylindriques est accouplé à la paroi interne de la douille 5 au moyen d'une clavette constituée par un ressort à lame 9 incurvé de manière à présenter une convexité tournée vers l'extérieur de l'organe 7. Chaque ressort 9 est partiellement logé dans une cavité 7' ménagée sur la surface externe de chaque secteur de l'organe 7, et pour la partie restante dans un logement ménagé sur la surface interne de la douille 5 et qui n'est pas indiqué sur la figure. Le diamètre extérieur de l'organe d'entraînement 7 étant, quand la barre le traverse, légèrement inférieur au diamètre intérieur de la cavité 27, cet organe peut, grâce à l'élasticité des ressorts 9, suivre les mouvements radiaux de la barre et les amortir en amenant celle-ci à pénétrer dans la gaine 8 sans la soumettre à des efforts de flexion qli pourraient la casser. Sur l'embouchure de la douille 3 est monté le porteoutils 4 constitué par une virole vissée sur la surface externe de la douille 3 et bloqué sur celle-ci par les taquets d'arrêt 14'. De cette virole convergent vers le centre trois bras traversés radialement par des alésages dans lesquels sont logés trois outils de tour 10, 11 et 12 qui convergent eux aussi vers le centre. Chaque outil est maintenu en position radiale à l'aide des taquets d'arrêt 14. Entre la face interne des bras porte-outils et la face correspondante de la broche 6 est inséré un anneau plat 13 qui a pour but d'empocher que les copeaux provenant du travail de finissage viennent 8 passer sur les roulements à billes 16 et 17. Tout l'appareillage décrit ci-dessus est monté par les moyens conventionnels sur le chariot d'un tour pourvu d'un mandrin creux à travers lequel passe la barre à usiner. L'appareillage objet de la présente invention est monté dans l'axe avec le mandrin comme s'il s'agissait d'une contrepointe. Cet appareillage fonctionne comme suit: On introduit la barre usiner dans L'alésage central du mandrin (non représenté sur les dessins) en la faisant dépasser d'une certaine longueur vers l'équipement selon linven- tion. Cet équipement avance vers la barre dans un mouvement qui est déterminé par les rapports des engrenages et par le pas de la vis-mère qui commande le chariot. Le mouvement d'usinage, c1est-â-dire la rotation de la barre, est imprimé å celle-ci par le mandrin. La barre est soumise à l'usinage quand elle passe devant les outils 10, 11 et 12. Compte étant tenu du mouvement d'avance de chariot, ces outils enlèvent à la barre trois copeaux hélicoidaux continus.Quand elle a dépassé le porteoutils 4, la barre tournée pénètre à force dans 1' alésage central de la broche 6 dont I'arête coupante finit la surface latérale de la barre même. La broche est entraSnEe dans un mouvement de rotation par la barre de sorte que le mouvement relatif entre elle et la barre est un mouvement de translation axiale. L'organe a'entraînement 7 (fig.3) élimine de toute manière toute possibilité de rotations relatives entre la barre et la broche. Â la sortie de la broche 6, la barre s'insère dans l'organe 7 qui communique, par l'intermédiaire des ressorts 9, le mouvement de rotation de la barre à la coupe 5; la barre pénètre ensuite dans la gaine 8 dont le diamètre intérieur est légèrement plus grand que le diamètre de la barre. Ainsi, que ce soit par frottement ou par l'action des ressorts 9, tout l'ensemble constitué par la broche, le guidage et la gaine se trouve entrainé dans un mouvement de rotation solidaire de la barre. EZEMPIF L'appareillage selon la présente invention a été appliqué à des cas concrets de barres de graphite de 700 mm de longueur ayant 4,57 mm de diamètre. On peut usiner aussi des barres notablement plus longues. On a pu, avec cet appareillage, obtenir le diamètre voulu de 4,57 mm, en partant d'un diamètre de 12 mm, en une seule passe avec une tolérance de + 0,005. REVENDICADIONS 1. Procédé pour tourner et fixer des barres cylindriques très souples, et constituées par un matériau peu résilient, en une seule passe en utilisant un tour parallèle à mandrin creux, ce procédé étant caractérisé par: - tourner la barre au diamètre voulu avec au moins deux outils disposés dans un plan perpendiculaire à la barre meme et écartés l'un de l'autre d'un angle constant dans le mebme plan;; - faire passer la partie tournée à travers une broche pour diamètres extérieurs - la distance entre l'alésage d'entrée de la broche et le plan dans leauel sont disposés les outils étant petite et de toute manière, inférieure au diamètre de la barre tournée - et ensuite dans un tube rigide dont le diamètre intérieur est à peine supérieur au diamètre de la barre et dont la longueur est égale à celle de la barre tournée; cette barre étant maintenue en rotation par le mandrin du tour d'où on fait ressortir la barre par tronçons successifs; les outils, la broche et le tube étant montés - les premiers rigidement et les deux autres par un accouplement tournant--èur un support que l'on fait avancer vers la barre; la broche et le tube étant entrainés dans un mouvement de rotation par frottement par la barre meme à l'aide d'un organe de guidage et à friction inséré entre la broche et le tube, en contact avec la broche et à courte distance du tube; cet organe de guidage et de friction étant lié au tube pour l'entrainer dans un mouvement de rotation à la même vitesse que la barre et serrant élastiquement celle-ci, obtenant ainsi, qu'étant donné la répartition radiale des outils de coupe autour de la barre même, celle-ci ne soit pas soumise à des efforts de flexion par ces outils et soit supportée, une fois tournée, sur toute sa longueur par des organes rigides mais tournant avec elle qui empêchent qu'elle soit soumise à la flexion par son propre poids. 2. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, destiné à entre monté sur le chariot porte-outils d'un tour pour tourner une barre très souple, constituée par un matériau peu résilient, qui déborde du mandrin du tour et est entrainé par celui-ci dans un mouvement de rotation, cet appareillage consistant dans les organes suivants a. une plaque porte-outils avec au moins deux outils disposés dans un m8me plan perpendiculaire à l'axe du tour et radia lement à des distances angulaires constantes par rapport à cet axe, ce porte-outils étant fixé rigidement sur le chariot porte-outils du tour; b. un organe formant outil disposé derrière le porte-outils par rapport au mouvement d'avance de l'sppareillage, cet outil étant constitué par un petit cylindre percé d'un trou central de même diamètre que la barre une fois finie; ce trou, recoupant la base du cylindre tournée vers le sens d'avancement de l'appareillage, donnant une arête coupante circulaire fonctionnant comme une broche pour des diamètres extérieurs; c. un organe tubulaire supportant la barre, disposé en aval de l'outil mentionné à l'alinéa$précédent dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre de la barre finie et la longueur au moins égale à la longueur maximum de la barre que l'on veut obtenir; d. un organe d'entratnement inséré entre 1' organe-outil et l'organe tubulaire ci-dessus et constitué par des secteurs cylindriques repoussés radialement par des clavettes élas tiques contre la surface latérale de la barre finie avec une force suffisante pour outre entratnés dans un mouvement de rotation par la barre même, ces clavettes élastiques s 'enga- geant avec un élément solidaire de l'organe tubulaire et entratnant aussi celui-ci dans un mouvement de rotation avec la barre; les organes mentionnés aux alinéas b, c et d étant tous coaxiaux entre eux et avec l'axe de l'outil et pouvant tous tourner librement par rapport aux éléments struturels qui les relient au chariot porte-outils du tour, permettant ainsi que, quand l'équipement aborde la barre à usiner maintenue en rotation par le mandrin du tour, cette barre soit réduite au diamètre voulu par les outils de la plaque porte-outils, pénètre ensuite dans l'outil qui fonctionne comme une broche et qui en finit la surface, et passe successivement dans l'organe d'entraSnement puis dans l'organe tubulaire qui sert de support; l'outil, l'organe d'entrafnement et l'organe tubulaire étant entrainés par la barre dans un mouvement de rotation. 3. Appareillage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque porte-outils est circulaire et montée dans l'embouchure d'un appendice en forme de coupe dun tube rigide servant de structure porteuse de l'équipement, ce tube ayant la même longueur que la barre finie; l'organe tubulaire qui supporte la barre finie étant un tube, dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre de la barre finie, monté coaxial avec le tube qui sert de structure porteuse de l'équipement et supporté par celui-ci par l'intermédiaire de roulements à billes, et étant pourvu à son extrémité d'un appendice en forme de coupe contenu dans l'appendice en forme de coupe de la structure porteuse et supporté par celui-ci par l'intermédiaire d'un roulement à billes, les collets des embouchures des deux coupes étant situés sur le même plan; l'organe-outil qui fonctionne comme une broche étant un cylindre en acier pour outils percé de part en part par un alésage central et pourvu de deux fentes diamétrales en croix qui se poursuivent sur une bonne partie de sa longueur et s'arrgtent à courte distance de la face tournée vers la barre à usiner, et ce cylindre étant monté dans un premier tronçon de l'appendice en forme de coupe du tube support à partir du bord dé cette coupe; l'organe d'entrainement étant constitué par trois secteurs cylindriques qui, juxtaposés les uns à c8té des autres en laissant de petits intervalles entre leurs faces respectives, ménagent-au centre un trou de mOme diamètre que la barre finie; chacun de ces secteurs étant pourvu dans le milieu de sa surface externe d'une cavité longitudinale dans laquelle est disposée une clavette élastique avec sa convexité tournée vers l'extérieur qui s'insère dans une cavité correspondante ménagée dans l'appendice en forme de coupe de l'organe d'entrainement derrière l'organe-outil. 4. Appareillage suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un roulement à billes de butée est inséré entre les parois de fond des appendices en forme de coupe de la Fracture porteuse et du tube support de la barre, et un roulement à billes porteur étant inséré entre le bord intérieur de l'appendice en forme de coupe-de la structure porteuse et l'appendice en forme de coupe du tube support de la barre. 5. Appareillage suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la plaque porte-outils est constituée par une virole vissée sur ltembouchure de l'appendice du tube rigide, cette virole étant pourvue de trois bras disposés à 1200 l'un de 1 t autre qui se poursuivent vers l'axe de l'appareillage en ménageant entre eux un espace suffisant pour le passage de la barre; ces bras étant percés chacun d'un trou radial dans lequel on monte un outil de coupe dans une position réglable radialement.