Brevet FR2314008A1 — publié le 19770107

La présente invention concerne un mandrin expansible comportant un piston conique pouvant se déplacer sans jeu dans la direction de l'axe (longitudinale) du mandrin à l'intérieur également conique d'une douille élastique à fentes alternées. On connaît déjà des mandrins utilisant de telles douilles élastiques. Toutefois, dans ces mandrins la pièce à usiner est appliquée contre une butée par le recul de la douille lors du serrage la conicité du piston est dirigée vers 11 extrémité libre de la douille; le piston n'est pas interchangeable. Les résultats obtenus avec ces mandrins sont appréciables. Mais ils ne répondent pas à la fois aux exigences : d'une extrême précision de fonctionnement; à un serrage rigoureusement parallèle de la pièce à usiner; à la possibilité de transmettre un couple important; avoir une grande capacité être très simple mais robuste, tout en étant d'un coût peu élevé. Conformément a l'invention, on pallie à ces inconvénients par la création d'un mandrin expansible du genre comportant un piston conique pouvant se déplacer sans jeu à l'intérieur également conique d'une douille élastique à fentes alternées, caractérisé en ce que - la douille comporte à l'une de ses extrémités des moyens pour s'appuyer sur le corps du mandrin - le piston comprend une première partie conique destinée à se déplacer sans jeu à l'intérieur de ladite douille dans la direction de l'axe du mandrin, une deuxième partie cylindrique guidée sans jeu dans un alésage central du corps du mandrin et une troisième partie constituant une liaison avec le dispositif assurant le déplacement du piston, la course du piston étant au maximum égale à une distance prédéterminée ; et - des moyens pour monter au choix des douilles de diamètres différents sur un même piston, le piston entier ou au moins sa première partie conique étant interchangeable. Selon une caractéristique du mandrin conforme à l'invention, lesdits moyens d'appui de la douille sur le corps sont,selon un premier mode de réalisation, constitués sous forme d'une collerette dont la face avant est maintenue par une plaque annulaire fixée à sa périphérie sur le corps du mandrin, l'ouverture centrale de cette plaque ayant un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la douille avant serrage, cette plaque étant constituée et disposée sur le mandrin de façon à servir à la fois de face d'appui pour la pièce à usiner et de maintien de la douille pendant le desserrage. Selon un autre mode de réalisation, l'appui de la douille 5 sur le corps 1 du mandrin est constitué par une collerette 11 dirigée vers l'axe de la douille, cette collerette étant logée dans une gorge correspondante pratiquée dans une partie 1' du corps 1 du mandrin faisant saillie à l'intérieur de ladite douille (fig. 2). Selon encore un autre mode de réalisation, l'appui de la douille 5 sur le corps 1 du mandrin est constitué par une collerette 12 faisant partie intégrale de ladite (ou étant reliée fixe à ladite) partie 1' du corps I faisant saillie à l'intérieur de la douille, ladite collerette étant logée dans une gorge correspondante pratiquée à l'intérieur de la douille (fig.3). Ces deux derniers modes de réalisation ne nécessitent pas l'utilisation d'une plaque de maintien de la collerette de la douille. Selon une autre caractéristique de l'invention, la douille et/ou le piston peut (peuvent) être immobilisé(s) en rotation, tout en permettant au piston de se déplacer axialement. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront du texte suivant et de la figure unique afférente, donnés à titre d'exemple. Dans la figure 1, la partie supérieure I - I montre un demi-mandrin conforme à l'invention, dans lequel la douille élastique a un diamètre extérieur relativement faible, tandis que la partie inférieure Il - Il montre la moitié d'un mandrin ayant les mêmes dimensions que celui montré dans I - I mais étant équipé d'un piston plus grand et qui cette fois porte une douille d'un diamètre extérieur beaucoup plus important. Les mêmes pièces et organes portent les mêmes numéros de référence dans les parties I - I et Il - Il. Les figures 2 et 3 montrent un détail de deux modes de réalisation différents. Le mandrin conforme à l'invention comporte un corps 1 ayant un alésage central selon son axe (longitudinal), dont le diamètre dl de sa partie antérieure (serrage) est inférieur au diamètre d2 de sa partie p#s- térieure (commande). Une partie cylindrique 22 d'un piston 2 peut se déplacer sans jeu dans le sens de l'axe du mandrin dans l'alésage du corps. Cette partie cylindrique 22 est reliée à l'avant (à droite dans la figure à une partie conique 21, 21l et à Itarrière à une partie 23 filetée. La course du piston 2 est au maximum égale à un jeu Iljll existant en position de desserrage du mandrin entre la face arrière de la partie conique 21, 21' du piston 2 et la face avant d'une partie 1' du corps 1 faisant saillie à l'intérieur de la douille 5, 5'. Les moyens d'immobilisation en rotation du piston 2 sont réalisés de la façon suivante La partie arrière 23 du piston 2 est vissée dans la douille 6; cette dernière est immobilisée en rotation par une goupille 7, tout en permettant à la douille 6, et par conséquent au piston 2, -un déplacement longitudinal dans le sens de l'axe du mandrin.La douille 6 est reliée par tout moyen approprié au tirant de commande de serrage. La partie 21 du piston est conique ; sa conicité est dirigée vers l'arrière du mandrin (à gauche sur la figure ). On remarque que ce piston est facilement interchangeable par dévissage de sa partie 23 de la douille 6. Il est également dans le cadre de l'invention de ne prévoir que l'interchangeabilité de la partie conique 21, 21, du piston 2 par tout moyen approprié (vissage, fermeture à batonnette, goupillage, etc...). Autour de la partie conique 21, 21z du piston 2, il est disposé concentriquement sans jeu une douille élastique 5, 5' à fentes alternées dont l'intérieur est également conique sur au moins une partie de-sa longueur correspondant sensiblement à la longueur de la partie 21 du piston 2. Cette douille est pourvue à son extrémité arnè#re d'une collerette 512 51' qui s'appuie sur le corps I du mandrin. Un moyen de blocage en rotation de la douille est prévu sous forme d'un pion 8, par exemple, qui assure son orientation et son blocage en rotation. Ce pion traverse la collerette et se loge dans un alésage 10 pratiqué dans le corps 1. Dans le mode de réalisation montré dans la figure 1, une plaque annulaire 4, 4t est fixée à sa périphérie au moyen des boulons 9 sur le corps 1, des moyens d'espacement quelconques étant disposés entre ladite plaque 4, 4' et le corps 1. L'épaisseur "e" de ces moyens d'espacement est sensiblement égale à l'épaisseur de la collerette 51- 518 de la douille 5, 5'.Dans l'exemple montré, les moyens d'espacement et la plaque 8 sont réalisés sous forme d'une seule pièce.# Le diamètre 2R1, 2R11 de l'ouverture centrale de la plaque 4, 4' est inférieur au diamètre extérieur de la collerette de dela douille 5, 5'; en position de desserrage de la douille 5, 5', le dia mètre 2RI, 2RIZ1 est légèrement supérieur au diamètre extérieur de la douille 5,5'. La plaque 4, 4' sert également par sa face extérieure d'appui pour la pièce P, P' à usiner, avant le serrage. Lors du fonctionnement, pour le serrage de la pièce à usiner P, P', le piston est déplacé axialement dans le sens de la flèche f , au maximum s jusqu'à l'absorption du jeu "j". La douille élastique 5, 5' à fentes alternées se déforme avec précision radialement et concentriquement par rapport à sa position de desserrage, sans effectuer de déplacement axial. Ceci permet, entre autres, d'utiliser ce mandrin pour un usinage de précision, même lorsque la face d'appui de la pièce P, P' n'est pas en rapport de perpendicularité avec l'alésage de serrage. On notera qu'il est extrêmement facile de changer les douilles 5, 5' et plaques 4, 4' correspondantes pour un même piston. 1l est également facile de changer le piston entier ou au moins sa partie conique 21, 21', de façon à ce que cette dernière puisse avoir la meilleure conformation et les meilleures dimensions possibles pour le serrage des pièces P, P' à usiner. 1l existe donc une multitude de combinaisons possibles: piston 2 - douilles 5 - plaques 4, d'une part; et pistons 2 - douilles 5 - plaques 4 d'autre part; ou piston - douilles, ou pistons-douilles uniquement pour les modes de réalisation n'imposant pas des plaques 4, 4' (fig. 2, 3). Une standardisation optima le des pistons 2, douilles 5 et éventuellement plaques 4 peut être envisagée et réalisée facilement et à peu de frais. De nombreuses modifications et améliorations peuvent être effectuées sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par ex#emple, les douilles 5, 5' peuvent être cylindriques ou cannelées pour permettre un serrage dans les diverses formes d'alésages (lisses, brochés, etc..). En outre, ce mandrin peut recevoir des accessoires lui permettant une fixation entrepointe, un serrage incorporé manuel (à clef) ou mécanique (à ressort). 1l peut également être utilisé avec un dispositif de butée rétractable. REVENDICATIONS 1. - Mandrin expansible du genre comportant un piston conique pouvant se déplacer sans jeu à l'intérieur également conique d'une douille élastique à fentes alternées, caractérisé en ce que - la douille comporte à l'une de ses extrémités des moyens pour s ' appuyersur le corps du mandrin; - le piston comprend une première partie conique destinée à se déplacer sans jeu à l'intérieur de ladite douille dans la direction de l'axe du mandrin, une deuxième partie cylindrique guidée sans jeu dans un alésa- ge central du corps du mandrin et une troisième partie constituant une liaison avec le dispositif assurant le déplacement du piston, la course du piston étant au maximum égale à une distance prédéterminée ; et - des moyens pour monter au choix des douilles de diamètres différents sur un même piston, le piston entier ou au moins sa première partie conique étant interchangeable. 2. - Mandrin expansible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de la douille s'appuyant sur le corps du mandrin est réalisé sous forme d'une collerette dont la face avant est maintenue par une plaque annulaire fixée à sa périphérie sur le corps du mandrin, l'ouverture centrale de cette plaque ayant un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la douille avant serrage, cette plaque étant constituée et disposée sur le mandrin de façon à servir à la fois de face d'appui pour la pièce à usiner et de maintien de la douille pendant le desserrage. 3 - Mandrin expansible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appui de la douille 5 sur le corps 1 du mandrin est constitué par une collerette 11 dirigée vers l'axe de la douille, cette collerette étant logée dans une gorge correspondante pratiquée dans une partie 1' du corps 1 du mandrin faisant saillie à l'intérieur de ladite douille (fig. 2). 4. - Mandrin expansible selon la revendication I, caractérisé en ce que l'appui de la douille 5 sur le corps 1 du mandrin est constitué par une collerette 12 faisant partie intégrale de ladite (ou étant reliée fixe à ladite) partie 1' du corps 1 faisant saillie à l'intérieur de la douille, ladite collerette étant logée dans une gorge correspondante pratiquée à l'intérieur de la douille (fig.3). 5. - Mandrin expansible selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que la conicité de la première partie conique du piston est dirigée vers le corps du mandrin. 6. - Mandrin expansible selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite troisième partie du piston est reliée de façon démontable à un embout qui peut se déplacer dans le corps du mandrin dans la direc tion de son axe (longitudinal), cet embout étant relié au tirant commandant le déplacement du piston. 7. - Mandrin expansible selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première partie du piston est reliée de façon démontable à ladite deuxième partie du piston, ladite troisième partie du piston étant reliée au tirant commandant le déplacement du piston par tout moyen approprié. 8. - Mandrin expansible selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que des moy#ens sont prévus pour empêcher la rotation du piston. 9. - Mandrin expansible selon la revendication 8, caractérisé en ce que ces moyens sont constitués par une goupille ou similaire qui immobilise en rotation ledit embout tout en lui permettant de se déplacer axialement. 10. - Mandrin expansible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre de ladite deuxième partie du piston est supérieur à celui de sa troisième partie, mais inférieur au diamètre extérieur dudit embout. 11. - Mandrin expansible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour empêcher la rotation de la douille. 12. - Mandrin expansible selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens sont réalisés sous forme d'au moins un pion de blocage en rotation qui traverse la collerette de la douille et se loge dans un alésage pratiqué dans le corps du mandrin. 13. - Mandrin expansible selon l'une des revendications 1, 2 ou 5 à 12, caractérisé en ce que ladite plaque annulaire est fixée à sa périphérie sur le corps du mandrin par l'intermédiaire d'une (ou des) pièce(s) d'espace ment, l'épaisseur de cette (ces) pièce(s) étant telle que la surface intérieu re de ladite plaque s'appuie sur la surface extérieure de la collerette de la douille. 14. Mandrin expansible selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite (ou lesdites) pièce(s) d'espacement fait (font) partie(s) intégrale(s) de ladite plaque annulaire.