Brevet FR2348002A1 — publié le 19771110

La présente invention concerne un dispositif d'usinage circulaire susceptible d'être entraîné en rotation par une broche de machine-outil, en vue d'effectuer un usinage à l'intérieur d'un alésage percé dans une pièce ou sur la face frontale de cette dernière autour de l'orifice de l'alésage. On connatt déjà un dispositif prévu plus particulièrement pour 11 usinage de gorges circulaires à l'intérieur d'un alésage. Ce dispositif comporte essentiellement un corps cylindrique à l'intérieur duquel sont montés, d'une part, un arbre interne coulissant axialement et, d'autre part 7 un coulisseau porte-outil mobile transversalement, ce coulisseau étant logé dans la partie extrême du corps qui est introduite dans l'alésage. Le dispositif est en outre pourvu de moyens permettant de transformer le mouvement de translation axial de l'arbre interne en un mouvement de translation transversal du coulisseau, afin de pouvoir faire sortir ltou- til dans la position appropriée pour l'usinage envisagé. Les moyens utilisés pour la transformation du mouvement axial de l'arbre en mouvement transversal du coulisseau comportent un organe solidaire de l'arbre, incliné par rapport à l'axe et qui glisse sur une rampe de même pente prévue sur le coulisseau. Ce moyen présente l'inconvénient de ne pas permettre d'obtenir une grande précision. du fait des jeux possibles, et par ailleurs de limiter la course aussi bien axiale que transversale, c'est-à-dire finalement l'amplitude du déplacement de 11 outil La présente invention vise essentiellement à remédier à ces inconvénients en procurant un dispositif de conception particulièrement simple et se prêtant très bien à un grand nombre d'utilisations diverses. A cet effet ce dispositif d'usinage circulaire comportant un corps cylindrique dans lequel un coulisseau portant au moins un outil transversal est monté à coulissement transversal, un arbre interne monté à coulissement axial dans le corps solidaire en rotation de ce dernier et dont une extrêmité faisant saillie hors du corps peut être accouplée à la broche d'une machine-outil, et des moyens pour transformer le mouvement de translation axial de l'arbre interne en un mouvement de translation transversal du coulisseau, est caractérisé en ce que ces moyens comprennent un axe interne de transmission présentant, d'un côté, un filetage et, de l'autre côté, un pignon droit en prise avec une crémaillère transversale solidaire du coulisseau, et une partie formant écrou solidaire de l'arbre interne et en prise avec le filetage de l'axe intermédiaire de transmission, de manière à transformer la translation de l'arbre interne en rotation de l'axe intermédiaire de transmission et par conséquent en translation transversale du coulisseau. Du fait que la transformation du mouvement de translation axial en mouvement de translation transversal s'effectue par suite du déplacement axial relatif d'un écrou sur une partie filetée de l'axe de transmission, il est possible, avec le dispositif suivant l'invention, d'obtenir une course aussi longue que désirée, puisqu 8 il suffit en fait de prévoir une partie filetée de l'axe intermédiaire de transmission suffisamment longue. Par ailleurs, du fait de la liaison positive et étroite entre écrou et la partie filetée de l'axe intermédiaire de transmission d'une part, et entre le pignon droit de cet axe et la crémaillère du coulisseau d'autre part, il n'existe pratiquement aucun jeu dans la transmission totale et on obtient une très grande précision de l'usinage. Suivant une caractéristique complémentaire de l'invention, le dispositif d'usinage peut être utilisé pour effectuer un chariotage automatique. A cet effet, le corps cylindrique est monté à l'intérieur d'un fourreau engagé et maintenu en place dans une partie de l'alésage, et des moyens sont prévus pour retenir le corps sur le fourreau jusqu'à ce que l'arbre interne ait été enfoncé dans le corps d'une distance prédéterminée correspondant à la course de sortie désirée de l'outil, et pour ensuite libérer le corps par rapport au fourreau, tout en l'accouplant à l'arbre interne, lors de la poursuite du mouvement d'enfoncement de l'arbre assurant le chariotage. On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel - La figure 1 est une vue moitié en élévation, moitié en coupe axiale , d'un dispositif d'usinage circulaire suivant l'invention engagé dans un alésage d'une pièce - La figure 2 est une vue en coupe axiale, à plus grande échelle, de la partie inférieure du dispositif d'usinage, dans un plan perpendiculaire à celui de la figure I - La figure 3 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne III-III de la figure 2 - La figure 4 est une vue en coupe axiale partielle d'une variante d'exécution du dispositif d'usinage suivant l'invention conçu pour une opération de chariotage automatique - Les figures 5 à 13 sont des vues en coupe partielle illustrant diverses formes d'opérations d'usinage pouvant être effectuées au moyen du dispositif suivant l'invention. Le dispositif comprend un arbre central 1 dont l'extrémité supérieure 2 en forme de cône est destinée à être fixée à la broche d'une machine-outil pour son entratnement en rotation. Cet arbre 1 est monté coulissant dans un corps supérieur cylindrique 3 auquel il est accouplé, par l'intermédiaire d'une goupille diamétrale 4, traversant une lumière longitudinale 5 ménagée dans l'arbre intérieur 1. En-dessous de la partie conique 21 l'arbre 1 présente une partie filetée 6 sur laquelle est vissée une bague graduée 7 pour le réglage de la profondeur de la gorge devant être usinée. Cette bague de réglage est immobilisée sur la partie filetée 6 au moyen d'une vis de blocage transversale 8. L'ensemble du dispositif suivant l'invention est représenté engagé dans un alésage 9 ménagé dans une pièce 10 et débouchant dans une face frontale 11 de cette dernière. Le dispositif prend appui sur cette face frontale par l'intermédiaire dune bague 12 de réglage de la hauteur à laquelle la gorge doit être usinée dans l'alésage 9. Cette bague 12 comprend deux parties mobiles l'une par rapport à l'autre, à savoir une demi-bague supérieure 13maintenue bloquée, dans la position appropriée, sur le corps supérieur 3, au moyen d'une vis de blocage transversale 14, et une demibague inférieure 15 plaquée contre la face frontale 11. Unrou)munt à aiguilles 16 est interposé entre les demi-bagues supérieure 13 et inférieure 15, de même qu'un jonc périphérique 17. L'arbre interne 1 est prolongé, vers le bas, par un axe de guidage 18 dont l'extrémité supérieure 19 forme un téton s'engageant dans un chambrage prévu dans la partie inférieure de l'arbre 1 et est accouplée à ce dernier par l'intermédiaire d'une goupille transversale 20. L'ensemble monobloc constitué par l'arbre interne 1 et l'axe de guidage 18, est repoussé vers le haut par un ressat 21 prenant appui d'une part sur un épaulement annulaire 22 de l'arbre 1, et, d'autre part, sur un autre épaulement 23 délimitant l'extrémité inférieure d'un alésage 24 de grand diamètre du corps supérieur 3 dans lequel coulisse l'arbre 1. L'axe de guidage 18 coulisse dans un alésage 25 de plus petit diamètre que celui de l'alésage 24 et prolongeant ce dernier vers le bas. L'axe de guidage 18 est creux et présente un filetage interne 26, formant écrou , qui est en prise avec un filetage similaire 27 prévu à la partie supérieure d'un axe de transmission 28 laquelle est engagée dans l'axe de guidage 18. Cet axe de transmission 28 fait saillie à l'extrémité inférieure du corps supérieur 3 et il s'engage dans un corps inférieur 29 de forme cylik drique, lequel est vissé sur un filetage 30 prévu dans la partie inférieure du corps supérieur 3. L'axe de transmission 28 est monté à rotation dans 1'ensemble formé par les corps supérieur 3 et inférieure 29. A cet effet, il est solidaire d'une collerette 31, laquelle est logée entre deux butées à aiguilles 32 et 33 disposées respectivement au-dessus et au-dessous de la collerette 31, dans les corps supérieur 3 et inférieur 29. L'axe de transmission 28 est également monté à rotation à l'intérieur du corps inférieur 29, par l'intermédiaire d'un roulement à aiguilles 34. L'extrémité inférieure de l'axe de transmission 28 est taillée de manière à former un pignon droit 35 qui est en prise avec une crémaillère 36 taillée dans un coulisseau 37 monté mobile transversalement dans le corps inférieur 29. L'assemblage entre le corps inférieur 29 et le coulisseau 37 peut être du type à queue d'aronde ou de tout autre genre, Dans l'exemple représenté sur le dessin, le corps inférieur 29 présente une glissière 38 recevant une tête de même forme du coulisseau 37. Dans la partie inférieure du coulisseau 37 est fixé , par exemple au moyen de vis 39 (fig.2), un porte-outil 40 sur lequel sont maintenus bloqués un ou plusieurs outils transversaux 41, destinés à usiner une ou plusieurs gorges similaires.Dans l'exemple de la figure 1, le coulisseau 37 ne porte qu'un seul outil 41, tandis que ns celui illustré sur la figure 2, il porte trois outils parallèles destinés à usiner trois gorges, Le corps inférieur 29 est maintenu, à l'intérieur de l'alésage 9, par une bague 42, en deux parties, à 1' intérieur de laquelle est logé un roulement à aiguilles 43 et qui est maintenue en place par des joncs élastiques 40. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant Le dispositif étant monté dans la broche de la machine, par engagement de l'extrémité conique 2 de l'arbre 1, on règle la hauteur à laquelle la gorge doit être usinée dans 11 alésage 9 en bloquant dans la position appropriée la bague 12 au moyen de la vis 14. Puis on règle la profondeur de la gorge, c'est-à-dire la distance sur laquelle devra sortir l'outil 41, au moyen de la bague graduée 7 qui est ensuite immobilisée par la vis de blocage 8.En position de repos, c'est-à-dire lorsqu'aucune poussée axiale n'est exercée sur l'arbre interne 1, ce dernier est repoussé vers le haut, sous l'action du ressort 21, la goupille diamétrale 4 étant en butée contre l'extrémité inférieure de la lumière longue tudinale 5. Dans cette position, le ou les outils 41 et le coulisseau 37 sont en position rétractée, qui est celle représentée sur la figure 2. On peut ainsi introduire l'ensemble du dispositif dans l'alésage 9. Cette introduction a lieu jusqu a ce que la bague 12 vienne buter contre la face frontale 11 de la pièce à usiner. A partir de ce moment, la demi-bague inférieure 15 est immobilisée contre la face 11, la demi-bague supérieure 13 tournant toutefois avec le corps supérieur 3. Comme le corps 3 entraîné en rotation est immobilisé axialement, la poursuite du mouvement d'avance de l'arbre 1 se traduit par un coulissement de ce dernier à l'intérieur du corps 3, à l'encontre de l'action du ressort de rappel 21. Ce mouvement est transmis à l'axe de guidage 18 qui est en prise, par son écrou 26, avec le filetage 27 de l'axe de transmission 28. Le mouvement de coulissement de l'axe de guidage 18 se traduit donc par une rotation de l'axe de transmission 28 sur lui-même , si bien que le pignon 35 qui est en prise avec la crémaillère 36, entrain un déplacement transversal du coulisseau 37 dans sa glissière 38.Le coulisseau 37 se déplace ainsi progressivement vers l'extérieur au fur et à mesure de la pénétration de l'arbre 1 dans le corps supérieur 3 et le ou les outils 41 s'en gagent ptcgressivement dans l'alésage 9 en usinant la ou les gorges désirées. Le mouvement de pénétration s'arrête lorsque la bague de réglage graduée 7 vient buter contre la face supérieure du corps supérieur 3. On voit donc d'après ce qui précède que la profondeur de la ou des gorges usinées dépend du calage de la bague 7 sur la partie filetée 6 de l'arbre 1. Dès que la ou les gorges ont été usinées, le rel chement de l'arbre 1 permet de rétracter le ou les outils 41 sous l'action du ressort de rappel 21. L'ensemble du dispositif peut alors être retiré automatiquement de l'alésage pour être prêt à effectuer un nouvel usinage, ayant les mêmes caractéristiques, sur une autre pièce, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un nouveau réglage. La bague de guidage inférieure 42 est choisie de manière à avoir un diamètre externe égal à celui de l'alésage 9 dans lequel le dispositif est appelé à usiner une gorge. On est donc amené à changer la bague 42 en fonction du diamètre de cet alésage, ce changement s'effectuant aisément grace au maintien de la bague dans les joncs 40. On décrira maintenant, en se référant à la figure 4, une variante d'exécution du dispositif suivant l'invention permettant un chariotage automatique. Sur cette figure, les mêmes éléments constitutifs que ceux du dispositif représenté sur les figures 1 à 3 sont affectés des mêmes numéros de référence. Dans ce cas, le corps supérieur 3 est monté à coulissement dans un fourreau 44, de même diamètre que celui de l'alésage 9 dans lequel le chariotage doit être effectué. Ce fourreau 44 se termine par une bride annulaire 45 prenant appui sur la face frontale 11 de la pièce à usiner, A l'endroit où le corps supérieur 3 sort de la bride annulaire 45, cette dernière présente une surface d'appui tronconique 46, évasée vers l'extérieur et contre laquelle se trouvent un certain nombre de billes 47 logées partiellement dans des trous 48 ménagés dans le corps supérieur cylindrique 3, dans un même plan transversal. A sa partie supérieure, le corps 3 est solidaire de la bague de compression/ 12 et un ressort/49, prenant appui d'une part sur la bride annulaire 45 et d'autre part sous la bague 12, tend à repousser cette dernière et le corps 3 vers le haut. A l'intérieur du corps 3 est logé l'arbre 1 qui est lui aussi repoussé vers i haut par le ressort 21. Cet arbre 1 présente une annulaire gorge/transversale 50 dont le plan transversal de symétrie est disposé à une distance x au-dessus de la face frontale supérieure de la bride annulaire 45, laquelle passe également par le centre des billes 47. Cette distance x correspond à la course de sortie de l'outil 41. Le fonctionnement du dispositif de chariotage automatique qui vient d'être décrit est le suivant Au repos, il se trouve dans la position illustrée sur le dessin, le ressort 49 repoussant la bague 12 et le corps 3 en position extrême supérieure. Les billes 47 sont alors en appui sur la surface tronconique 46. Lors de la descente de l'arbre 1, le corps 3 reste tout d'abord immobile en étant maintenu par le ressort 49. Le coulissement relatif de l'arbre 1 par rapport au corps 3 se traduit par la sortie de l'outil 41, comme on l'a vu précédemment, jusqu'à ce que ce dernier atteigne la profondeur désirée pour l'usinage dans l'alésage 9. Ceci a lieu jusqu'à ce que la gorge 50 vienne se placer en regard des billes 47. A ce moment, ces billes peuvent être esca matez , vers l'intérieur, dans la gorge 50, en quittant la surface d'appui tronconique 47. De ce fait,elles suppoment le blocage du corps 3 , si bien que ce dernier peut alors descendre avec l'arbre 1, du fait que les billes 47 sont engagées partiellement dans la gorge 50 et partiellement dans les trous 48. Le corps 3 coulisse alors vers le bas à l'intérieur du fourreau 44, permettant ainsi l'opération de chariotage. La figure 5 illustre schématiquement le résultat obtenu après cette opération. Lorsque l'usinage est terminé, le ressort 49 fait remonter l'ensemble des éléments mobiles dans la position de départ. Les figures 6 à 14 illustrent schématiquement diverses formes d'usinage qui peuvent être réalisées au moyen du dispositif suivant l'invention. Sur la figure 6 le dispositif est utilisé pour usiner trois gorges circulaires de profils et de profondeurs différents au moyen de trois outils 41 montés sur le coulisseau 37. Sur la figure 7 le dispositif est représenté usinant une gorge circulaire unique au fond d'un trou borgne. Sur la figure 8 , le coulisseau 37 porte un outil 41a destiné à usiner un chanfrein à l'entrée de l'alésage 9. Sur la figure 9, le dispositif est utilisé pour usiner une gorge débouchant à la fois dans l'alésage 9 et dans la face frontale lla opposée à la face frontale 11 de la pièce 10 contre laquelle il prend appui, par l'intermédiaire de la bague 12. Sur la figure 10, l'outil 41 est monté de manière à usiner une gorge débouchant à la fois dans l'alésage 9 et dans la face frontale 11 dans laquelle est engagé le dispositif. Sur la figure 11, l'outil 41seédnd parallèlement à l'axe, vers le bas, et il est monté de manière à usiner une gorge coaxiale dans la face d'appui 11.Dans le cas de la figure 12, le dispositif est prévu pour usiner une gorge circulaire dans l'alésage 9, immédiatement à proximité de l'extrémité dans laquelle est introduit le dispositif. La figure 13 illustre la possibilité d'usinage de trous coniques. A cet effet, le corps inférieur 29 présente un filetage externe et il est vissé dans un manchon taraudé 51 engagé dans l'orifice du trou devant être usiné, sous une forme conique. Ce manchon est bloqué en rotation par tout moyen approprié, par exemple par une tige d'immobilisation 52. Par conséquent, lors de la rotation du dispositif, le corps inférieur29est soumis à un mouvement d'avance qui dépend du pas du taraudage du manchon 51. Si ce pas est inférieur au pas déterminant l'avance de l'ensemble du dispositif, il en résulte un coulissement relatif de l'arbre interne 1 par rapport au corps extérieur et, par conséquent, une translation du coulisseau 37 et de l'outil 41 vers l'extérieur, ainsi qu'il est indiqué par la flèche sur la figure 14. Ainsi, l'outil 41 est déplacé progressivement vers l'extérieur, au fur et à mesure que le corps 29 s'enfonce dans le manchon 51, ce qui se traduit par l'usinage d'une surface conique évasée vers le bas. REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'usinage circulaire comportant un corps cylindrique dans lequel un coulisseau, portant au moins un outil transversal, est monté à coulissement transversal, à une première extrémité de ce corps, un arbre interne monté à coulissement axial dans le corps, solidaire en rotation de ce dernier, et dont une extrémité, faisant saillie hors du corps à la seconde extrémité de ce dernier, peut être accouplée à la broche d'une machine-outil, et des moyens pour transformer le mouvement de translation axial de l'arbre interne en un mouvement de translation du coulisseau, ces moyens comprenant un pignon droit en prise avec une crémaillère transversale solidaire de ce coulisseau, caractérisé en ce que l'arbre interne 1 est prolongé, en direction de la première extrémité du corps, par un axe de guidage creux, prése#ntant un filetage interne 26 formant écrou, lequel est en prise avec un filetage similaire 27 prévu à la partie supérieure d'un axe de transmission 28, laquelle est engagée dans l'axe de guidage 18, la partie inférieure de l'axe de transmission 28 étant usinée pour former le pignon droit 35 en prise avec la crémaillère transversale 36 solidaire du coulisseau 37. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de transmission 28 comprend une collerette intermédiaire 31 montée à rotation entre deux roulements 32, 33, logés respectivement dans deux parties supérieure 3 et inférieure 29 du corps cylindrique, vissées l'une sur l'autre. 3.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps cylindrique 3 porte une bague 12 de réglage de la hauteur de l'usinage, en deux parties, à savoir une demi-bague supérieure 13 bloquée, dans une position appropriée, sur le corps 3, au moyen d'une vis 4, et une demi-bague inférieure 15 destinée à prendre appui sur la face frontale 11 de la pièce à usiner, un roulement 16 étant interposé entre les deux demi-bagues 13, 15. 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps cylindrique porte, dans sa parties inférieure 29, une bague 42, en deux parties, d'un diamètre égal à celui de l'alésage, à l'intérieur de laquelle est logé un roulement 43 et qui est maintenue en place sur le corps par des joncs élastiques 40. 5.- Dispositif d'usinage circulaire comportant un corps cylindrique dans lequel un coulisseau portant au moins un outil transversal est monté à coulissement transversal, un arbre interne monté à coulissement axial dans le corps, solidaire en rotation de ce dernier et dont une extrémité faisant saillie hors du corps peut être accouplée à la broche d'une machine-outil, et des moyens pour transformer le mouvement de translation axial de l'arbre interne en un mouvement de translation transversal du coulisseau, caractérisé en ce que le corps cylindrique 3 est monté à l'intérieur d'un fourrreau 44 engagé et maintenu en place dans une partie de 11 alésage 9, et des moyens sont prévus pour retenir le corps 3 sur le fourreau 44 jusqu'à ce que l'arbre interne 1 ait été enfoncé dans le corps 3 d'une distance prédéterminée x correspondant à la course de sortie désirée de l'outil, et pour ensuite libérer le corps par rapport au fourreau, tout en l'accouplant à l'arbre interne, lors de la poursuite du mouvement d'enfoncement de l'arbre t de manière à pouvoir effectuer un chariotage automatique. 6.- Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le fourreau 44 se termine par une bride annulaire 45 prenant appui sur la face frontale 11 de la pièce à usiner, cette bride 45 présentant une surface d'appui tronconique 46, à lten- droit où le corps 3 sort de la bride annulaire 45, plusieurs billes 47 sont logées partiellement dans des trous 48 ménagés dans le corps 3, dans un même plan transversal, l'arbre interne 1 présente une gorge annulaire transversale 50 dont le plan transversal de symétrie est situé à ladite distance x au-dessus de la face frontale supérieure de la bride annulaire 45 et un ressort de compression 49 prenant appui sur la face supérieure de la bride 45 repousse le corps 3 vers le haut.