Brevet FR2288578A1 — publié le 19760521

la présente invention concerne les dispositifs dits broches rapides montés sur certaines machines outils telles que les fraiseuses ou perceuses afin d'assurer un entraînement de la broche portant la fraise ou le foret à une vitesse supérieure à la vitesse de la broche de la machine. les broches rapides que concerne la présente invention sont celles du type décrit dans le brevet français N0 1.163.949 du 9 novembre 1956, ces broches comportant essentiellement un corps d'entraînement de forme générale cylindrique muni de moyens permettant son montage coaxial sur la broche de la machine-outil de façon à assurer son entrai#nement en rotation par ladite broche, une broche porte-outil montée coaxialement à rotation dans ce corps d'entrainement de façon à tourner librement sans pouvoir se déplacer longitudinalement, au moins trois corps de révolution, en général des billes, montés à rotation dans le corps dentral- nement en étant régulièrement répartis angulairement de façon à pouvoir tourner au moins autour d'axes parallèles à l'axe des broches tout en étant entraînés autour de cet axe des broches par la rotation du corps d'entraînement et en roulant sur une portée solidaire de la broche porte-outil et un manchon extérieur concentrique, immobilisable à la rotation présentant une portée intérieure sur laquelle roulent les trois corps de révolution. Dans cette broche rapide les corps de révolution qui roulent sur la portée intérieure du manchon immobilisé à la rotation en étant entrainés autour de l'axe des broches par le corps d'entraînement, entraient la broche centrale en lui transférant la somme de leur vitesse de rotation périphérique et de leur vitesse drentrainement par le corps d'entraînement autour de l'axe des broches. Si D est le diamètre de la portée intérieure du manchon, d le diamètre de la portée de la broche porte-outil et N la vitesse de rotation en tours-minute de la broche de la machine, la vitesse de rotation de la broche porte-outils sera N' = N+ Nit). La broche porte-outil tourne donc à une vitesse supérieure d à la broche de la machine et dans le même sens Lorsque les corps de révolution sont constitués par des billes, la portée sur la broche rapide est constituée par une gorge de section en arc de cercle dont le rayon correspond aussi exactement que possible au rayon des billes. la portée intérieure sur le manchon est constituée par deux bagues tronconiques de conicités inversées disposées dans une gorge cylindrique du manchon de façon à former entre elles une gorge de section triangulaire, les deux bagues étant sollicitées l'une vers l'autre par des ressorts agissant sur l'une des bagues.Enfin, dans le brevet français N 1.163.949, il a été proposé pour réduire le frottement des billes dans leur logement réalisé dans le corps d'entraîne- ment de monter dans ce logement des galets formant appui pour la bille. les broches rapides ainsi réalisées présentent toutefois diverses imperfections mécaniques qui se traduisent par un échauffement excessif. lesdites imperfections qui se combinent pour produire cet échauffement sont que seule l'une des bagues tronconiques étant soumise à l'action des ressorts, il se produit un déplacement du plan médian de la gorge triangulaire formée par les deux bagues et par une mise en appui de la bille en résultant sur deux génératrices de diamètres différents de la gorge de la broche porte-outil.Les vitesses périphériques selon ces deux génératrices étant différentes, il se produit un glissement générateur de calories, ce qui constitue une première cause d'échauffement. les bagues tronconiques étant montées lâches dans leur logement réalisé dans le manchon, notamment celle soumise à l'action des ressorts afin qu'elle puisse coulisser, les bagues tournent dans leur logement éventuellement selon un mouvement alternatif pour celle sollicitée par la rigidité des ressorts, ce qui constitue une deuxième cause d'échauffement. La présente invention a pour# but de remédier à l'ensemble de ces inconvénients afin de redire l'échauffement en cours de fonctionnement de la broche rapide et elle est caractérisée en ce que les deux bagues tronconiques ou sensiblement tronconiques constituant le chemin de roulement des billes sur le manchon sont sollicitées l'une vers l'autre par des ressorts, en ce qu'elles sont immobilisées à la rotation par rapport audit manchon et en ce que la gorge de la portée sur la broche porte-outil est lini-tée à des secteurs disposés symétriquement de part et d'autre du plan diamétral de la bille perpendiculaire à l'axe des broches. Avec cette disposition, coniée de préférence avec un galet monté à la rotation sur le corps d'entrainement et constituant l'appui de chaste bille sur la face aval de son logement selon une technique connue, la bille se trouve automatiquement centrée dans le plan de symétrie des secteurs de la portée de la broche porte-outil et les deux bagues tronconiques coopérent pour forcer la bille en appui sur les deux dits secteurs sous l'action de leurs ressorts respectifs sans pouvoir modifier la position du plan diamétral de la bille perpendiculaire à l'axe des broches qui est fixée uniquement par les secteurs de la portée de la broche porte-outil, le couple exercé par les billes sur les bagues tronconiques étant absorbé par les moyen immobilisant lesdites bagues à la rotation. De préférence, les moyens immobilisant les bagues à la rotation sont constitués par des ergots ou clavettes solidaires de la bague ou du manchon et coulissant dans des rainures longitudinales du manchon ou de la bague De préférence et selon une autre caractéristique de l'invent ion les bagues tronconiques sont telles que les cercles de roulement de la bille sur les portées en secteur de la broche porte-outil et sur les bagues tronconiques soient coplanaires. la présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation faite ci-après avec référence au dessin ci-annexé qui représente d'une manière schématique une vue en demi-coupè axiale de la broche rapide. Dans la figure ci-annexée, I désigne l'axe géométrique de la broche rapide, 2 désigne le corps d'entraînement constitué par un manchon solidaire d'un cône axial ou d'une queue cylindrique, non représenté, pour sa fixation coaxiale sur la broche ou le mors de la machine-outil, ce corps étant entrainé en rotation à la vitesse de la broche de la machine-outil, 3 désigne la broche rapide montée d'une façon continue à rotation dans le corps d'entraînement par des roulements à billes et des butées axiales pour absorber les poussées exercées sur l'outil d'usinage qui est fixé coaxialement à l'extre'mité de cette broche par un emmanchement à cône ou tout autre dispositif mécaniquement équivalent. 4 désigne le manchon qui est immobilisé par rapport au bâti de la machine par un toc ou tout autre dispositif équivalent connu. Une bille 5i en fait trois billes angulairement réparties à 1200 les unes des autres, est montée dans un logement y réalisé dans le corps d'entraînement 2 et poussée à l'arrière par un galet non représenté monté à rotation dans le corps d'entralnenent 2 avec son axe vertical. ConformémenL-#à l'invention, la portée réalisée sur la broche rapide 3 pour la bille est constituée par deux surfaces de révolution 6 de section en arc de cercle engendrées autour de l'axe 1, ces surfaces étant en pratique obtenues en décolletant une gorge 7 suivant le plan médian de la gorge en arc de cercle usuel les bagues tronconiques 8 sont montées glissantes dans le manchon 4 et elles sont sollicitées l'une vers 11 autre par des ressorts 9 prenant appui sur leur face arrière et, à leur autre extrémité sur des bagues filetées 10 vissées dans les extrémités taraudées du manchon 4. les bagues tronconiques 8 portent d'autre part des clavettes 11 régulièrement réparties angulairement qui cour lissent dans des rainures longitudinales 12 du manchon 4. l'angle au sommet des bagues tronconiques et leur diamètre sont de préférence choisis de manière que les cercles de roulement des billes sur lesdites bagues soient coplanaires avec les génératrices moyennes des surfaces de révolution 6 comme représenté en traits tiretés' en C1 et C2. Avec ce mode de réalisation, l'échauffement de la broche qui pouvait atteindre 90 à 10000 a été réduit à moins de 5000. le mode de réalisation ci-dessus décrit à titre d'exemple est susceptible de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre de la présente invention. R B VE NP 10 A T IONS 1.- Une broche rapide du type comportant essentiellement un corps d'entrainement de forme générale cylindrique muni de moyens permettant son montage coaxial sur la broche de la machine-outil de façon à assurer son entraînement en rotation par ladite broche, une broche porte-outil montée coaxialement à rotation dans ce corps d'entrainement de façon à tourner librement sans pouvoir se déplacer longitudinalement, au moins trois billes, montées à rotation dans le corps d'entrainement en étant régulièrement réparties angulairement de façon à pouvoir tourner au moins autour d'axes parallèles à l'axe des broches tout en étant entrainées autour de cet axe des broches par la rotation du corps d'entraînement et en roulant sur une portée solidaire de la broche porte-outil et un manchon extérieur concentrique, immobili- sable à la rotation, présentant une portée intérieure sur laquelle roulent les trois billes, caractérisée en ce que les deux bagues tronconiques ou sensiblement tronconiques constituant le chemin de roulement des billes sur le manchon sont sollicitées l'une vers l'autre par des ressorts, en ce qu'elles sont immobilisées à la rotation par rapport audit manchon et en ce que la gorge de la portée sur la broche porte-outil est limitée à des secteurs disposés symétriquement de part et d'autre du plan diamétral de la bille perpendiculaire à l'axe des broches. 2.- Une broche rapide selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens immobilisant les bagues à la rotation sont constitués par des ergots ou clavettes solidaires de la bague ou du manchon et coulissant dans des# rainures longitudinales du manchon ou de la bague. 3,- Une broche rapide selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les bagues tronconiques sont telles que les cercles de roulement de la bille sur les portées en secteur de la broche porte-outil et sur les bagues tronconiques soient coplanaires.