Brevet FR2322685A1 — publié le 19770401

La présente invention concerne un mandrin à autocentrage et auto-immobilisation pour tours et machines-outil analogues, du type comprenant - un premier corps pratiquement de révolution, présentant une bride postérieure annulaire pour sa fixation coaxialement à l'extremite antérieure de l'arbre creux d'une machine-outil, et un appendice tubulaire central pratiquement cylindrique qui fait saillie coaxialement vers l'avant de la bride, - un second corps pratiquement de révolution, supporté et guidé par la surface externe de la partie tubulaire du premier corps de façon à pouvoir effectuer un petit déplacement axial vers la bride du premier corps à l'encontre de ltaction de systèmes élastiques, ce second corps présentant une face frontale dans laquelle sont pratiqués des sièges radiaux pour retenir et guider des fausses griffes, et - un organe de commande du déplacement radial des fausses griffes et du déplacement axial du second corps, supporté et guidé par la surface interne de la partie tubulaire du premier corps et susceptible d'être raccordé, par son mouvement de va-et-vient axial, à un système d'entrainement par l'intermédiaire d'un axe detrans- de trans mission s'étendant à travers ltarbre de la machine-outil2 cet organe de commande présentant des sièges usinés, inclinés par rapport à l'axe de rotation du mandrin, qui engagent les appendices usinés, correspondant des fausses griffes, lesquels font saillie à travers des fentes longitudinales pratiquées dans la partie tubulaire du premier corps. On connait déjà des mandrins de ce genre dans lesquels le premier corps est essentiellement constitué de la seule brida postérieure et du seul appendice tubulaire central Dans ces mandrins, le second corps qui porte les fausses griffes est supporté et guidé par le seul appendice tubulaire, lequel est à son tour supporté par à-coups par la bride, avec laquelle il constitue une pièce unique. Dans le façonnage des pièces centrées et fixées sur le mandrin au moyen des griffes ou d'organes analogues, fixés aux fausses griffes, la disposition par à-coups de l'appendice tubulaire est la source de vibrations qui nuisent à la précision du travail. Cette situation est encore aggravée par le fait que l'appendice tubulaire est affaibli par les évidements longitudinaux à travers lesquels font saillie les appendices des fausses griffes. Le problème qui est à la base de'la présente invention est de réaliser un mandrin à autocentrage et auto-immobilisation pour tours et machines-outil analogues qui, bien que de construction simple, soit beaucoup plus robuste que ceux connus dans la technique antérieure et qui, grecs à l'absence de vibrations, permette def- fectuer des travaux beaucoup plus précis. Ce problème est résolu conformément à l'invention au moyen d'un mandrin caractérisé en ce que le premier corps comprend deux pièces ou davantage reliées entre elles de façon rigide, et elles qu'elles définissent, outre la bride postérieure et l'appendice tubulaire central - un manchon périphérique pratiquement cylindrique relié à 13 bride, coaxial à l'appendice tubulaire et qui présente une surface interne servant de support et de guide au second corps, et - une paroi annulaire antérieure qui relie le manchon périphérique et l'appendice tubulaire, cette paroi annulaire présentant des fentes radiales à travers lesquelles les fausses griffes font saillie à l'extérieur du mandrin. Dans le mandrin selon l'invention, le premier corps est constitué d'une structure robuste, creuse, en forme de carter pratiquement cylindrique, qui contient presque complètement le second corps, le supporte et le guide tant sur l'intérieur que sur l'extérieur. L'appendice tubulaire n'est plus disposé par à-coups en ce sens que la paroi antérieure annulaire du premier corps le supporte aussi à son extrémité antérieure, et c'est pourquoi les effets d'affaiblissement dus à ses évidements longitudinaux sont éliminés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description ci-après, se référant aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, et sur lesquels : La Fig. I est une vue frontale, partiellement coupée, d'un mode de réalisation préféré d'un mandrin à autocentrage et auto-immobilisation conforme à l'invention, et La Fig. 2 est une section axiale, exécutée suivant la ligne brisée Il - Il de la Fig. 1. Sur les dessins, le mandrin représenté comprend un premier corps 10 constitué de deux pièces reliées entre elles de façon rigide comme il sera décrit ci-après plus en détails : une de ces pièces comprend une bride postérieure annulaire 12 qui présente un siège conique 14 pour le montage coaxial du mandrin sur l'arbre creux A (représenté par des lignes en traits interrompus) d'un tour ou d'une machine-outil analogue. La bride 12 est fixée à l'arbre A au moyen d'une couronne de vis telles que 16. Cette meme bride 12 comprend en outre un appendice tubulaire central pratiquement cylindrique 18 qui fait saillie coaxialement vers l'avant de la bride. L'autre pièce du premier corps 10 comprend un manchon périphérique pratiquement cylindrique 20 qui est relié à la bride 12 au moyen d'une couronne de vis telles que 22.Le montage coaxial du manchon 20 par rapport à l'appendice tubulaire 18 est garanti par un accouplement à encastrement du manchon lui-même avec la périphérie de la bride 12, comme il est indiqué en 24. Une paroi annulaire 26, d'un seul tenant avec le manchon 20, est formée à l'extrémité antérieure de celui-ci. Elle s'étend de ce manchon à l'appendice tubulaire Is, auquel elle est reliée de façon rigide au moyen d'une couronne de vis telles que 28. Avec les dispositions décrites ci-dessus, le premier corps 10 se trouve constitué d'une structure résistante et creuse, en forme de boitier pratiquement cylindrique. A l'intérieur de cette structure, est monté un second corps 30, ayant une forme pratiquement de révolution et qui comprend une paire de parois tubulaires concentriques, interne 32 et externe 34, reliées par une paroi annulaire antérieure 36. L'espace délimité par les trois parois 32, 34 et 36 est subdivisé par des cloisonnements radiaux de rigidification 38, ainsi que par trois importantes saillies radiales 40 dans lesquelles sont pratiqués les sièges radiaux 42, constitués de rainures en T, dans chacune desquelles est montée à glissement une fausse griffe 44 de type connu, destinée à la fixation de griffes ou d'organes semblables (non représentés) pour le centrage et l'immobilisation des pièces à usiner. A cet effet, chacune des fausses griffes 44 fait saillie sur la face antérieure du mandrin à travers une fente correspondante 46, pratiquée dans la paroi annulaire antérieure 26 du corps 10 et qui s'étend radialement depuis son appendice tubulaire 18 jusqutà son manchon périphérique 20. Du fait de la présence de ces fentes 46, la paroi annulaire 26 est en réalité discontinue et est subdivisée en trois secteurs, mais ceci ne compromet pas la rigidité du corps 10, car chacun de ces trois secteurs est solidement relié à l'appendice tubulaire 18 par des vis telles que 28. Les fausses griffes 44 présentent une série de trous 48 pour la fixation de griffes ou analogues. Habituellement, un organe de commande 50 est monté à glissement à l'intérieur de l'appendice tubulaire 18. Cet organe présente une surface cylindrique périphérique 5Da, accouplée à une surface cylindrique radiale interne correspondante 18a de l'appen- dice tubulaire 18. Cet organe 50 est relié, pour un mouvement axial de V3 et vient, à un sytème d'entrainement dont est équipée la machine-outil, par l'intermédiaire d'un axe de transmission T, représenté par un trait interrompu, s'étendant à travers l'arbre creux A. L'organe de commande 50 porte trois sièges usinés 52, de préférence sous forme de rainures en T, qui sont inclinés par rapport à l'axe de rotation X-X du mandrin et de l'arbre creux A. Dans chacun de ces sièges 52 est engagé un appendice 54, avec un profil usiné en T correspondant, d'une des fausses griffes 44. Il est évident que pour obtenir cet engagement dans l'appendice tubulaire 18, on a pratiqué des fentes correspondantes 56, à travers lesquelles font saillies les fausses griffes 44 avec leurs appendices 54. L'appendice tubulaire 18 n'est donc pas continu, car les fentes 56 le divisent en trois secteurs, mais la rigidité de la structure du premier corps 10 ne s'en trouve pas compromise, car chacun de ces secteurs est relié de façon rigide à l'un des secteurs de la paroi annulaire 26 au moyen des vis 28. Traditionnellement, lorsqu'on fait accomplir à l'axe T un déplacement dans le sens de la rentrée dans l'arbre creux A, les fausses griffes 44 sont écartées radialement vers l'axe X-X pour centrer la pièce à usiner. Lorsque la pièce est centrée, comme les fausses griffes 44 ne peuvent plus se rapprocher de l'axe X-X, le recul ultérieur de la tige T, entrains un déplacement axial dans le même sens des fausses griffes 44, ai par conséquent de tout le second corps 30, pour effectuer l'immobilisation de la pièce. -Pour permettre son mouvement axial, le second corps 30 est supporté axialement à glissement à l'intérieur du premier corps 10. En particulier, la paroi tubulaire interne 32 présente une surface cylindrique radiale interne 32a, qui s'emboîte sur une surface cylindrique radiale interne correspondante I8b de l'appendice tubulaire 18. En outre, la paroi tubulaire externe 34 présente une surface cylindrique radiale externe 34a qui s'emboue sur une surface cylindrique radiale interne correspondante 20a du manchon 20, le tout de façon à réaliser un accouplement à glissement extrêmement précis entre les deux corps 10 et 30. Le recul du second corps 30 en même temps que les fausses griffes 44 à l'intérieur du premier corps 10 est possible pour un petit déplacement d correspondant à la quantité dont la distance axiale entre les surfaces en regard de la bride 12 et de la paroi annulaire 26 dépasse la longueur axiale du second corps 30. Habituellement, ce recul du second corps 30 est empêché par des systèmes élastiques sous forme de ressorts hélicoldaux tels que 56, tous disposés dans les logements correspondants pratiqués dans la bride 12 et dans chacune des saillies 40. Comme on le comprendra, le second corps 30 est supporté et guidé par le premier corps 10 d'une façon extremement solide et précise, grecs à l'engagement réciproque de ces deux corps soit sur l'extérieur, soit-sur l'intérieur du second corps 30. Outre le principal avantage d'une extrême robustesse qui élimine, lors de l'usinage des pièces, les vibrations qui provoqueraient un travail imprécis, le mandrin conforme à 11 invention présente d'autres avantages. L'un de ceux-ci résulte du fait que le manchon périphérique 20 et la paroi anterieure 26 du premier corps 10 peuvent servir à la fixation, par exemple au moyen de trous filetés appropriés, de repères, contrôles, ou appuis pour l'immobilisation des pièces dans une position quelconque, tant sur la face frontale que sur la surface périphérique du mandrin. Un autre avantage de la présence du manchon périphérique 20 est que ce manchon sert de butés pour empecher l'expulsion des fausses griffes 44 sous l'effet de la force centrifuge en cas de rupture. Enfin, un avantage très important consiste dans le fait que le second corps 30 est en pratique complètement entouré par le premier corps 10, ce qui le protège contre la poussière, contre les liquides réfrigérants utilisés pour l'usinage et contre d'autres corps étrangers, tels que des fragments et copeaux métalliques. La structure du mandrin de l'invention permet'd'améliorer encore cette protection par la fermeture de la partie centrale de la paroi annulaire 26 au moyen d'un couvercle circulaire 68, qui est retenu par les fausses griffes 44 au moyen d'étriers 70 fixés à ces dernières par des vis 72. L'organe de commande 50 est ainsi protégé lui aussi. Dans ce meme but, un élément annulaire de fermeture 76 est fixé par des vis telles que 74 sur organe de commande 50 dans une position opposée au couvercle 68. L'étanchéité du mandrin, en particulier vis-à-vis des liquides, est assurée en outre par une garniture toroïdale 77, interposée entre le manchon 20 et des tasseaux 78 fixés par des vis 19 à l'extrémité radiale externe des fausses griffes 44, par une garniture toroldale 80 interposée entre le disque 68 et les étriers 70, par une garniture toroldale 82 interposée entre la périphérie du couvercle 68 et la paroi annulaire 26 et enfin par une garniture toroïdale 84 interposée entre la périphérie de l'élément tubulaire de fermeture 76 et l'appendice tubulaire 18. Malgré la présence de ces garnitures d'étanchéité, il peut toutefois arriver qu'une certains quantité de liquide réussisse à s'infiltrer à l'intérieur du corps 10. Pour permettre ltévacua- tion de ce liquide, les diverses cavités qui se trouvent dans le second corps 30, entre les sièges 38 et les saillies 40, sont mises en communication avec l'extérieur par des trous inclinés tels que 86 permettant la sortie du liquide sous lteffet de la force centrifuge, ou encore, si le mandrin est monté avec son axe de rotation horizontal, par gravité lorsqu'un trou 86 se trouve au point le plus bas. Un mandrin conforme à l'invention malgré sa structure en forme de boitier fermée par le premier corps 10, peut se monter facilement sur l'arbre d'une machine-outil, ou peut en être retiré avec autant de facilité car les vis telles que 16 sont accessibles par la face frontale en enlevant des bouchons filetés 88 qui obturent normalement des trous filetés 90 de la paroi annulaire 26, ces derniers étant alignés avec des trous de passage 92 pratiqués dans la paroi antérieure 36 du second corps 30. Naturellement, il va de soi qu'on peut faire varier dans de larges limites le principe de 11 invention et les particularités de sa mise en oeuvra par rapport à la description et à ses illustrations sans pour autant sortir du domaine protégé. Ainsi, un mandrin conforme à l'invention pourrait comprendre un nombre de griffes différent de trois, et l'inclinaison des sièges de l'organe de commande et des appendices correspondants des fausses griffes pourrait être en sens inverse de celle représentée, pour obtenir le centrage des pièces de l'intérieur vers l'extérieur. De meme, le premier corps 10 ayant la forme d'un boitiar, pourrait etre constitué de deux pièces différentes de celles illustrées, ou encore d'un nombre de pièces supérieur à deux, pourvu que ces pièces soient liées entre elles de façon rigide, et soient telles qu'elles définissent une bride postérieure, un appendice tubulaire central, un manchon périphérique et une paroi annulaire antérieure semblables à ceux illustrés et décrits dans le présent exemple. REVENDICATIONS 1. Mandrin à autocentrage et auto-immobilisation pour tours et machines-outil analogues, du type comprenant - un premier corps pratiquement de révolution, présentant une bride postérieure annulaire pour sa fixation coaxiale à l'extrémité antérieure de l'arbre creux d'une machine-outil, et un appendice tubulaire central pratiquement cylindrique faisant saillie coaxialement vers l'avant de la bride, - un second corps pratiquement de révolution, supporté et guidé par la surface externe de la partie tubulaire du premier corps de façon à pouvoir effectuer un petit déplacement axial vers la bride du premier corps, à l'encontre de l'action de systèmes élastiques, ce second corps présentant une face frontale dans laquelle sont pratiqués des sièges radiaux pour retenir et guider des fausses griffes, et - un organe de- commande du déplacement radial des fausses griffes et du déplacement axial du second corps, supporté et guidé par la surface interne de la partie tubulaire du premier corps et susceptible d'etre raccordé, par son mouvement axial de va et vient, à un système d'entraînement par l'intermédiaire dJ'un axe de transmission s'étendant à travers l'arbre de la machine-outif,cet organe de commande présentant des sièges usinés, inclinés par rapport à l'axe de rotation du mandrin, qui engagent les appendices usinés correspondants des fausses griffas, lesquels font saillie à travers des fentes longitudinales pratiquées dans la partie tubulaire du premier corps, caractérisé en ce que le premier corps comprend deux pièces ou davantage, reliéesventre elles de façon rigide et telles qu'elles définissent, outre la bride postérieure et l'appendice tubulaire central - un manchon périphérique pratiquement cylindrique, relié à la bride, coaxial à l'appendice tubulaire et qui présente une surface interne servant de support et de guide au second corps, et - une paroi annulaire antérieure qui relie entre eux le manchon et l'appendice tubulaire, cette paroi annulaire présentant des fentes radiales à travers lesquelles les fausses griffes font saillie à l'extérieur du mandrin sur sa face antérieure. Z. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier corps est constitué de deux pièces dont l'une comprend la. bride postérieure et 11 appendice tubulaire et l'autre comprend le manchon périphérique et la paroi annulaire antérieure.