Brevet FR2303627A1 — publié le 19761008

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un outil, tel qu'un outil de filetage/taraudage ou de forage, sur la broche d'une machine à forer ou d'un tour et, plus particulièrement un dispositif de fixation d'un outil permettant de choisir, sur une vaste échelle, le couple de rotation appliqué à l'outil en utilisant un mecanisme compact, et en évitant une rupture de l'outil ou une détérioration de la pièce à usiner dans le cas d'une charge de l'outil qui excède le couple de rotation établi, en interrompant le système de transmission du mouvement rotatif entre une source d'entrainement et une partie entrainée, associée à outil. Le taraudage est employé pour former des filets dans un trou ouvert aussi bien que dans un trou borgne. S'il ne se pose pas de problème particulier pour le taraudage d'un trou ouvert, le degré d'avance de l'outil de taraudage est limité lorsqu'il s'agit d'un trou borgne. Dans une machine à avance manuelle, un haut degré d'habileté et de pratique est exigé pour régler l'avance de l'outil de telle manière que la valeur limite ne soit pas dépassée, en particulier si la vitesse de rotation de l'outil est élevée, Il arrive fréquemment que le taraud est avancé trop loin et que sa pointe, de ce fait, rentre en contact avec le fond du trou borgne, ce qui engendre une surcharge du taraud, excédant le couple de rotation admissible de celui-ci. Si, dans ces conditions, l'outil continue à tourner sous application de force, il risque de se casser ou d'endommager le filetage du trou. Afin d'éviter ce problème, on a développé et offert pour l'usage pratique un "adapteur de sécurité du couple rotatif" qui interrompt automatiquement le système de transmission du mouvement rotatif à l'outil de taraudage lorsque ce dernier est chargé en excès du couple établi. on contact plusieurs dispositions d'un tel adapteur qui incluent une combinaison d'une rondelle "Belleville" ou d'un ressort hélicoïdal avec un dispositif à cliquet, l'emploi d'un roulement à friction fait de bronze ou zinc, ou d'un assemblage constitué de billes, d'une plaque rainurée, adaptée à l'engagement avec les billes, et de ressorts pour mettre les billes en engagement avec la plaque rainurée, Dans les dispositions précitées, lorsque la rotation de l'outil est arrêtée à cause d'une surcharge dépassant le couple rotatif établi, les surfaces de contact du dispositif à cliquet ou du roulement à friction se frottent l'une contre l'autre en s'opposant à l'élasticité du ressort, ce qui engendre une usure par frottement.Ceci réduit la durée de l'adapteur et tend aussi à diminuer la valeur du couple établi de manière à exclure le travail de taraudage jusqu'à un réajustement de celui-cie En plus, si l'on veut obtenir un couple de rotation plus élevé pour l'outil et, en même temps, une plus grande liberté de choix du couple sur une plus vaste échelle, il faut employer un ressort à constante de rappel plus élevée et, par conséquent, augmenter les dimensions de l'adapteur. Dans la troisième disposition précitée, l'effort d'abrasion survenant au moment de l'interruption du mouvement rotatif de l'outil de taraudage peut être réduit par rapport aux deux dispositions précédentes, grâce à la pression élastique appliquée sur les billes pour les mettre en engagement avec la plaque rainurée, Cependant, l'utilisation d'un certain nombre de billes et de ressorts rend la construction complexe.En plus; comme il y a une correspondance "un a un" du degré d'engagement entre, d'un coté les billes et la plaque rainurée afin de créer le couple de rotation appliqué à l'outil et, de l'autre côté, la pression du ressort, on doit utiliser des ressorts à constante de rappel plus élevée, donc plus grands, pour permettre une plus grande liberté de choix du couple sur une plus vaste échelle, ce qui implique une augmentation des dimensions de l'adapteur. L'invention a pour but de pallier ces inconvénients. Le dispositif de fixation d'un outil est du type comprenant un corps porte-outil destiné à être monté sur une broche et relié à un membre de retenue creux et cylindrique dans la paroi duquel sont logées fous une pluralité d'éléments de roulement, un membre transmetteur de rotation étant disposé de façon rotative à l'intérieur dudit membre de retenue et destiné à être relié à un outil, et comprenant une pluralité de rainures en engagement avec lesdits éléments de roulement, ceux-ci étant prétendus par un organe élastique vers l'axe et est caractérisé en ce qu'un membre poussoir est disposé de façon coulissante dans le sens axial par rapport audit membre de retenue et comporte une surface de roulement inclinée vers l'axe et est en contact avec lesdits éléments de roulement, ledit organe élastique pressant le membre-poussoir vers les éléments de roulement et une vis de réglage étant prévue pour ajuster la tension de l'organe élastique. De cette manière, la capacité du membre poussoir ou des moyens à pousser associés peut être réduit, tout en permettant une plus grande liberté de choix pour le couple de rotation appliqué à l'outil de taraudage. L'abrasion dans le système de transmission du mouvement rotatif est réduit au minimum et, de ce fait, la durée du dispositif est augmentée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels Fig. 1 est une vue en élévation avec coupe partielle d'un mode de réalisation du dispositif de fixation d'un outil selon l'invention, appliqué à un porte-taraux Figs. 2 et 3 sont des coupes transversales suivant les lignes II-II et III-III de la figure 1 ; Fige 4 est une coupe longitudinale, en partie en élévation, du porte-taraud Fig. 5 est une coupe transversale suivant la ligne V-V de la fig. 4 ; Fig. 6 est une vue en perspective éclatée du membre de retenue et de la tige porte-outil selon l'invention. La fig. 1 montre un mode de réalisation de la présente invention, appliqué au dispositif de fixation I qui est adapté à retenir un collet porte-taraudII de manière à permettre un échange rapide de ce dernier. Le dispositif de fixation I comporte un corps porte-outil 1 comprenant une partie conique la adaptée à être montée sur la broche d'un tour non-représenté, et une partie lb de diamètre accru faisant partie intégrante de la partie conique la. Un évidement cylindrique 2 est concentriquement formé dans la partie lb et est ouvert à une extrémité, et une pluralité de mortaises oblongues 3, dont trois, dans l'exemple montré, sont prévues dans la paroi périphérique de la partie lb, à des positions diamétralement opposées, et s'étendant parallèlement à son axe. Un axe flottant 4 dont la longueur est sensiblement supérieure à l'étendue axiale de l'évidement 2, son diamètre extérieur étant inférieur au diamètre dudit évidement, est disposé à l'intérieur de façon coulissante en sens axial, avec un corps coulissant cylindrique 5 et un arrangement d'un certain nombre de billes d'acier Sa interposées, comme le montre la fig. 2. Une pluralité de rainures 6 axialement oblongues, dont trois dans l'exemple montré, sont disposées dans la paroi extérieure de l'axe flottant 4, à des positions qui correspondent à celles des mortaises 3. Chaque combinaison d'une mortaise 3 et d'une rainure 6 contiguë se trouve en engagement avec une bille d'acier 7 qui est, à son tour, logée dans le corps coulissant 5, ce qui rend l'axe flottant coulissant en direction axiale ; une rotation du corps 1 peut ainsi être transmise à l'axe flottant.Un manchon 8 est disposé autour de la périphérie extérieure de la partie lb au voisinage des billes 7, évitant un dégagement de ces dernières. L"axe flottant 4 est constitué d'un corps cylindrique 9 pourvu d'un fond, et comporte un corps stabilisateur 10 monté de façon coulissante dans le corps cylindrique. Une tige de guidage 11 est vissée dans le fond de l'évidement 2 dans le sens de l'axe de celui-ci et à une de ses extrémités, et s'étend à travers le corps stabilisateur 10, portant ce dernier. Une paire de ressorts "en amont" 13 et "en aval" 14 est disposée entre le corps 10 et le fond de l'évidement cylindrique 2, ainsi qu'entre le corps 10 et le collier 12 fixé sur le bord de l'ouver- ture cylindrique de l'axe flottant 4, ces ressorts servant à tendre l'axe flottant dans le sens de l'ouverture de l'évidement 2 ou respectivement en sens inverse.L'axe flottant 4 est tenu dans une position où l'action des ressorts 13 et 14 est équilibrée ; de ce fait, toute divergence entre l'avance appliquée à l'outil et le pas de filetage à réaliser est corrigée automati quementO A son extrémité qui saillit à l'extérieur de l'évide- ment 2, l'axe flottant 4 est constitué d'un cylindre concentrique 15 pourvu d'un fond, un ressort à pression 16 étant disposé à l'intérieur du cylindre 15 et servant à exercer une pression sur un poussoir 17 vers son côté ouvert, le poussoir 17 étant disposé de façon à ce qu'il puisse coulisser en sens axial à l'intérieur du cylindre 15. Un mouvement axial du poussoir 17 est limité par un anneau 17a monté en butée sur la paroi intérieure du cylindre 1S.A une distance déterminée de la position de l'anneau 17a vers l'ouverture du cylindre 15 sur la paroi de l'axe flottant 4 sont montées folle une pluralité de billes d'acier 18"de serrage", comme le montre la fig. 3, de telle manière que les billes ne puissent pas se dégager du cylindre 15. Un collet de serrage 20 qui est retenu dans sa position par un anneau-ressort 19, stapplique autour de la périphérie de l'axe flottant 4 à l'oppo- sé des billes de serrage 18.Le collet est monté de façon rotative et axialement coulissant et est prétendu, par l'intermédiaire d'un ressort à pression 21, interposé entre un talon sur la périphérie extérieure de l'axe flottant et un talon sur la périphérie intérieure du collet 20, dans une direction qui le met hors contact avec l'axe flottant 4e Le collet 20 qui est en contact coulissant avec l'axe flottant 4 comporte à sa paroi intérieure une saillie annulaire 22 qui fait que les billes de serrage 18 s'étendent dans le cylindre 15 de l'axe 4, ainsi qu'une rainure annulaire 23 prévue comme "espace d'échappement" pour les billes 18. Le collet porte-taraud II, représenté dans les figs. 4 à 6, comprend une tige porte-outil 24 adaptée à être introduite de façon amovible dans le cylindre 15 de l'axe flottant 4 et comporte une rainure annulaire 24a à la périphérie de son extrémité libre, prévue pour reçevoir les billes 18, et un manchon 27 qui retient l'outil de taraudage/filetage 26 qui, à son tour, est inséré dans un cylindre 25 prévu à l'autre extrémité de la tige porte-outil 24. Une pluralité de billes de serrage 28 en acier sont logées dans la paroi du manchon 27 et retenues de façon à ne pas s'échapper dans le cylindre 25. Sur la paroi intérieure du cylindre 25 est prévue une rainure annulaire 29, à l'opposé des billes 28, pour coopérer avec ces dernières.Un ressort à pression 30 est disposé entre le c8té intérieur du manchon 27 de retenue et le fond du cylindre 25, afin de tendre le manchon- 27 dans un sens qui le met hors d'engagement avec ledit cylindre et, par coopération avec la rainure 29, de presser les billes 28 plus vers l'intérieur du cylindre 25 enserrant l'outil de taraudage/filetage 26, de façon à permettre un rechange rapide de celui-ci. Une ouverture carrée 24b centrale est prévue dans le fond du cylindre 25 destinée à recevoir l'extrémité carrée 26a de l'outil 26. Un membre cylindrique de retenue 31 est monté de façon rotative sur la partie centrale de la tige porte-outil 24 et comporte une pluralité de saillies 33 sur l'une de ses faces latérales situées à proximité immédiate de l'axe flottant 4 pour s'engager dans une pluralité d'échancrures 32 prévues sur l'extré mité contiguë de ce dernier. L'autre face latérale du membre de retenue 31 présente la forme d'un tronçon conique 31a dans lequel sont pratiquées, en sens axial, une pluralité d'entailles 34 destinées à recevoir librement des billes d'acier 35, comme le montrent les figs. 5 et 6. La périphérie extérieure de la tige. porte-outil 24 comporte une pluralité de rainures 36 reçevant les billes 35 respectives. Sur le membre de retenue 31 est monté un manchon cylindrique 37 serré avec ajustement pressé sur un talon 31b dudit membre. Le manchon 37 comporte une partie cylindrique 38 dans laquelle un membre-poussoir 40 de forme sensiblement annulaire est fixé de façon coulissante en direction axiale. Le membre-poussoir 40 se trouve à l'opposé du tronçon conique 31a du membre de retenue 31, et comporte une surface conique de roulement 39 qui est en contact avec les billes 35.A son extrémité libre, le manchon est pourvu à l'intérieur d'un filet femelle 37a, qui est en engagement avec une vis toroidale 41 de réglage de la force rotatrice, Entre les faces latérales de la vis 41 et du membre- poussoir 40 se trouve un organe élastique 42 constitué d'un ressort Belleville, d'un ressort hélicoïdal, ou similaires, avec un membre de pression 43 intercalé entre lesdits éléments. La disposition est telle que l'élasticité de l'organe 42 est augmentée ou amplifiée par le membre-poussoir 40 et transmise aux billes 35 qui se voient alors poussées vers les rainures 36 de la tige porte-outil 24, reliant ainsi intégralement le membre de retenue 31 avec la tige porte-outil 24 pour transmettre la rotation de l'axe flottant 4 à la tige porte-outil 24. Le degré d'amplification ou d'augmentation de la force de pression appliquée sur les billes 35 peut être augmenté en diminuant l'angle d'inclinaison de la surface de roulement 39, et réduit en faisant cet angle plus large, L'angle d'inclinaison de la surface de roulement 39 peut être choisi librement en fonction du mode d'opération prévu. Le fonctionnement est assuré par la broche d'un tour (non représentée) qui est entrainé pour mettre en rotation l'en- semble -du dispositif de fixation avec l'outil de filetage/taraudage 26. La charge que subit l'outil durant un cycle de taraudage/ filetage est appliquée à la région d'engagement entre les billes 35 et la tige porte-outil 24. Si la force d'engagement entre les billes 35 et la tige porte-outil 24, déterminée par l'élasticité de l'organe 42 et du membre-poussoir 40, n'excède pas la charge appliquée sur l'outil 26, l'engagement entre les billes 35 et la tige 24 est maintenu pour transmettre le mouvement rotatif de la broche principale à l'outil 26 permettant ainsi le travail de taraudage ou de filetage. Par contre, si la charge de l'outil excède la force d'engagement entre les billes 35 et la tige 24, ce qui arrive par exemple lorsque la pointe de l'outil rencontre le fond d'un trou borgne à tarauder, les billes 35 tendent à se dégager de la rainure 36, roulant autour de la surface extérieure de la tige 24 en s'engageant dans la rainure 36 pendant un instant pour s'en dégager ensuite, pendant que le membre de retenue 31 continue son mouvement rotatif ; la rotation de la tige 24 est ainsi interrompue. Pendant que les billes 35 roulent autour de la surface extérieure de la tige 24, le membre-poussoir 40 qui s'appuie contre les billes 34 tourne aussi, ce qui fait que les billes roulent sur la surface de roulement 39 du membre-poussoir 40.Lorsqu'on tourne la vis de réglage 41 pour régler le degré de pression du ressort appliqué au membre poussoir 40, la force de pression exercée sur les billes 35, qui augmente en fonction de l'action de coincement de la surface conique de roulement 39 du membre poussoir 40, est modifiée en même temps que la force d'engagement entre les billes 35 et la tige 24 ; de ce fait, la force rotative appliquée à l'outil peut être modifiée dans une vaste échelle en fonction du type d'outil, du matériau de la pièce à usiner, et d'autres facteurs. Bien entendu, l'invention appliquée à un collet portetaraud/filière décrit ci-dessus n'est pas limitée à cette application, mais peut être incorporée dans un dispositif de fixation d'un outil ou appliquée à un foret ou tout autre outil. Le membre de transmission du mouvement rotatif associé au membre-poussoir 40 n'est pas limité aux billes d'acier, mais à tout autre corps de roulement de forme voulue, tel qu'un rouleau, Il est à noter que la disposition selon l'invention permet le choix d'un organe élastique de constante de rappel réduite pour appliquer une pression aux éléments de roulement, tout en gardant une vaste échelle à l'intérieur de laquelle le couple de rotation transmis à l'outil peut être établie Du fait de la nature du contact de roulement entre le membre-poussoir et le membre transmettant la rotation, l'abrasion de ces membres est considérablement diminuée par rapport à la disposition conventionnelle, ce qui augmente sensiblement la durée de l'outil. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de fixation d'un outil comprenant un corps porte-outil destiné à être monté sur une broche et relié à un membre de retenue creux et cylindrique dans la paroi duquel sont logés fous une pluralité d'éléments de roulement, un membre transmetteur de rotation étant disposé de façon rotative à l'in- térieur dudit membre de retenue et destiné à être relié à un outil, et comprenant une pluralité de rainures en engagement avec lesdits éléments de roulement, ceux-ci étant prétendus par un organe élastique vers l'axe, caractérisé en ce qu'un membrepoussoir est disposé de façon coulissante dans le sens axial par rapport audit membre de retenue et comporte une surface de roulement inclinée vers l'axe et est en contact avec lesdits éléments de roulement, ledit organe élastique pressant le membre-poussoir vers les éléments de roulement et une vis de réglage étant prévue pour ajuster la tension de l'organe élastique. 2.- Dispositif-de fixation d'un outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face extérieure d'un collier du membre transmetteur de rotation comporte des rainures axiales associées aux éléments de roulement. 3.- Dispositif de fixation d'un outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le membre de retenue s'applique contre l'épaulement dudit collier qui est opposé au bout de l'ou- til, ledit membre de retenue étant pourvu lui-même d'un épaulement, à l'opposé d'un manchon monté sur le membre de retenue et entourant ledit membre-poussoir. 4.- Dispositif de fixation d'un outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon déborde le membrepoussoir en direction de l'outil et comporte de ce côté un dispositif à vis destiné au réglage de l'organe élastique disposé entre cette extrémité et le membre-poussoir.