Brevet FR2424784A1 — publié le 19791130

L'invention est relative à un mandrin pour le serrage de précision d'outils tels que des forets,c'est-à-dire d'outils comportant au moins une gorge helicoidale. Actuellement,pour son affûtage,le foret est maintenu dans un mandrin dont la position par rapport à trois plans de références perpendiculaires peut être modifiée pour obtenir les angles d'affûtage recherchés sur l'une des lèvres.?our affûter l'autre lèvre sans démontage du foret,le mandrin doit également comporter des moyens permettant de faire pivoter le foret d'une fraction de tour et notamment de 1800. Aucun des mandrins existant actuellement n'est parfaitement adapté au maintien d'un foret et aux conditions de travail des machines d1affûtage.Q'est ainsi que les mandrins dont les mors sont montés coulissants dans des rainures radiales et sont déplacés par une spirale saillant d'un plateau,c'est-â-dire ceux généralement utilisés sur les machines-outils pour entrainer en rotation une pièce à usiner,ne donnent pas entière satisfaction sur les machines d'affûtage ,car ils sont encombrants,assurent un centrage insuffisant du foret et Lecessitent des moyens complémentaires pour obtenir un pivotement précis sur une fraction de tour du foret. On connait également des mandrins comprenant des mors en forme de lame montés coulissants dans un guide d'espacement et coopérant chacun par une face pentue,opposée à leur face de serrage, avec la paroi interne conique d'une cloche,dont la rotation détermine le serrage.Ce type de mandrin présente l'inconvénient d'entre mal commode tant au serrage qu'au desserrage du foret,et d'avoir une faible capacité,ce qui exige de prévoir plusieurs mandrins pour couvrir l'éventail des dimensions des forets à affûter. Enfin,on connait également un mandrin dans lequel des mors en forme de coins se touchant sont disposés dans un logement tubulaire de section prismatique et sont éloignés ou rapprochés les uns les autres par déplacement transversal de l'un d'eux au moyen d'une vis de commande.ta' encore,le serrage et le desserrage des mors demande une manipulation longue et mal commode.De plus,du fait de l'encombrement des mors,ce mandrin ne peut pas être utilisé pour affûter tous types de forets et,en particulier, ceux dits "à trois pentes n tels que définis dans le brevet fran çais n 1.589.568 du 18 Octobre 1968 pour: "Méthode d'affûtage des forets destinés au perçage des métaux et alliages". Dans tous ces dispositîfs,le temps de montage du foret dans le mandrin intervient de manière sensible sur le temps global d'affûtage,ce qui limite considérablement leur application sur des machines d'affûtage ayant des cadences de travail élevées. La présente invention a pour but de fournir un mandrin peu encombrant,assurant un serrage précis,nécessitant peu de mani pulationsftant au montage qu'au démontage du foret,permettant rapidement de faire pivoter le foret d'une fraction de tour et ayant une capacité importante grâce à la possibilité de remplacer aisément et rapidement ses organes de serrage. Ce mandrin du type comprenant des mors en forme de lame montés coulissants dans un guide d'espacement et coopérant chacun par une face pentue,opposée à leur face de serrage avec la paroi interne conique d'une cloches composé d'une part,d'une broche tubulaire montée libre en rotation dans un corps,reliée à des moyens aptes à la faire pivoter d'une fraction de tour et dont l'extrémité antérieure est rendue solidaire,par une liaison démontable mais avec centrage de précision,de l'une des cloches d'un groupe de cloches interchangeables,ayant des capacités différentes et solidaires chacune d'un guide d'espacement et,d'autre part,d'un fourreau qui,monté coulissant dans la broche précitée à laquelle il est lié en rotation ,constitue organe de positionnement pour une douille amovible de maintien de l'outil à usiner,et relié à des moyens permettant de le déplacer longitudinalement par rapport à la broche et est attelé par son extrémité antérieure à l'une des séries de mors d'un groupe de plusieurs séries de mors correspondant chacune à l'une des cloches du groupe de cloches. Dans ce mandrin,les mors,d'une part,sont actionnés par des moyens disposés hors de la zone de serrage proprement dite,ce qui permet de réduire l'encombrement de cette zone et,d'autre part,sont interchangeables au meme titre que les cloches et les guides d'espacement auxquels ils sont associes,ce qui augmente les possibilités d'utilisation sans- avoir à remplacer le mandrin. Comme cela ressortira plus en détail ci-dessous,les déplacements longitudinaux des mors,de même que la rotation de la cloche et,en conséquence,des mors et de l'organe qu'ils serrent , peuvent etre commandés par des moyens mécaniques ou par des vérins à fluide. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs,deux formes d'exécution du mandrin selon l'invention Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une première forme d'exécution du mandrin, Figure 2 en est une vue en bout, Figure 3 en est une vue en coupe suivant 3-3 de figure 1, Figure 4 est une vue partielle en plan par-dessus montrant plus particulièrement les moyens permettant d'atteler un mors au fourreau coulissant Figure 5 est une vue partielle en coupe longitudinale suivant 5-5 de figure 2, Figure 6 est une vue partielle montrant à échalle agrandie les moyens de centrage d'une cloche sur la couronne et les moyens de liaison de la cloche avec le guide d'espacement des mors, Figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'une autre forme d'exécution du mandrin, Figure 8 en est une vue en coupe suivant 8-8 de figure 7! Dans ce dessin,2 désigne le corps de mandrin,3 une broche tubulaire montée libre en rotation dans le corps 2 par des roulements 4,5 un fourreau monté coulissant dans la broche 3 et 6 une douille amovible de maintien de l'outil à affûter etten l'occu- rence,d'un foret 7. Dans les deux formes d'exécutiontla broche 3 est solidaire d'une cloche 8 interchangeable,tandis que le fourreau 5 est lié en translation à des mors interchangeables 9 en forme de lame montes coulissants dans un guide d'espacement 10. Comme montré plus en détail aux figures 1,3 et 5,le guide d'es- pacement 10 comporte des rainures radiales 12 assurant le guidage des lames 9.Chaque rainure 12 présente ,à sa partie supérieure, une rainure 13 de plus grande largeur et inclinée par rapport à l'axe longitudinal du guide.Chaque lame présente une face pentue 14 opposée à sa face active 15,assurant le serrage du foret,et apte à coopérer avec la face interne conique 16 de la cloche 8. A proximité de sa face pentue 14,chaque lame est traversée par des doigts 17,dont les extrémités dépassant latéralement des la messont destinées à prendre appui sur le fond de la rainure 13 correspondante,pour déplacer la lame radialement vers l'extérieur lors du recul du fourreau 5. Selon l'invention,les organes de serrage,c'est-à-dire la série de mors 9 et la cloche 8,sont interchangeables et peuvent donc être remplacés par i'autres organes de serrage similaires, permettant de serrer une gamme de forets de diamètres différents. A cet effet,la liaison démontable entre les mors 2 et le fourreau coulissant 5 est assurée par des tenons 20, saillant de la face en bout du fourreau et comportant chacun une tête 22 apte à pénétrer,comme montré à la figure 4,dans une rainure 23 ménagée dans la partie postérieure de chaque mors.Ces tenons qui,dans cette forme d'exécution, sont constitués par des vis,sont répartis avec un espacement angulaire régulier sur le fourreau.Ce mo- de d' d'attelage simple permet de transmettre intégralement aux mors les mouvements de recul communiqués au fourreau par des mo- yens aptes à le déplacer et disposés à sa partie postérieure.L1a- vanne des iors est provoquée par le fourreau 5 dont la face en bout est en appui sur les talons des lors. Chaque cloche 8 est rendue solidaire du guide d'espacement 10,par exemple par une goupille transversale 24.Elle est fixée à l'extrémité en forme de tulipe 3a de la broche 5 par des vis lon- gitudinales 25,au nombre de trois dans cette forme d'exécution, comme montré à la figure 2.Le positionnement précis de chaque cloche de centrage 8 par rapport à la broche 3 est assuré,cone montré à la figure 6par contact,d1une part, des faces en bout de ces deux pièces et,d'autre part,de portées coniques complémentai- res,respectivement 26,ménagée sur la cloche et 27 ménagée sur la broche.Gr#ce à ces portées,chaque cloche 8 est rigoureusement coaxiale à la broche 3,de sorte que les mors de la série de mors correspondante se déplacent parallèlement les uns aux autres et parallèlement à l'axe longitudinal du mandrin,ce qui permet d'obtenir la précision recherchée. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, le fourreau 5,mont libre en translation dans la broche 3,est calé en rotation par rapport à cette dernière par une goupille 28, tra- versant radialement la partie 3a de la broche et pénétrant dans une gorge longitudinale 29 ménagée à proximité de l'extrémité antérieure du fourreau. A son extrémité postérieure1 ce fourreau est lié en translation à un manchon fileté 30 monté libre en rotation sur lui et comportant des poignées de commande 32.Ce manchon fileté se visse dans un écrou 33 solidaire de la broche 3. Par sa rotation dans un sens ou dans un-autre1ce manchon commu- nique un déplacement longitudinal au fourreau 5 et aux mors 9 et commande donc le serrage et le desserrage du foret 2. La broche 3 est également solidaire de moyens permettant de l'entraîner en rotation sur une fraction de tour,moyens qui,dans cette forme d'exécution, sont constitués par un disque 34 lié en rotation à ladite broche 3 et comportant localement des encoches 35.Ces encoches peuvent coopérer, soit avec un index fixe,soit avec des moyens extérieurs tels qu'une roue dentée dont la rotation est commandée par tout moyen connu.Lorsque ce disque 34 pivote d'une fraction de tour,ce mouvement se communique,par l'intermédiaire de la broche et de la cloche 8,aux mors 9 et,en conséquence,au foret 7 La forme d'exécution représentée aux figures 7 et 8 se différencie de celle qui précède par la forme des moyens assurant l'entraînement en rotation de la broche et par la forme des moyens commandant les déplacements du fourreau.De ce fait,toutes les parties communes aux deux formes d'eiécution porteront les mêmes numéros de références,les parties nouvelles étant référencées à partir de 40. L'entrainement en rotation de la broche 3 est assuré par un vérin rotatif à fluide 40,pneumatique ou hydranlique.Ce vérin comprend une chambre annulaire qui,désignée de façon générale par 42,est délimitée,radialement,comme montré à la figure 8,entre la broche 3 et le corps 2 du mandrin et, longitudinalement ,comme montré à la figure 7,par deux flasques annulaires d'étanchéité 43. Le piston du vérin rotatif est constitué par une palette radiale d'étanchéité 44 emprisonnée entre deux pièces de terrage s s'étendant comme elle sur toute la longueur de la chambre et fixée sur la broche #.Le piston coopère avec deux butées 46 fixées sur le corps 2 et enserrant une autre palette d'étanchéité 47.Ce vérin rotatif du typewdouble effets est alimenté à travers une vanne appropriée,par l'un ou l'autre des canaux 48 et 49 débouchant dans la chambre annulaire 42.Le piston qui est repré senté à la figure 8 à la moitié de sa course circulaire peut aller de la position en traits mixtes représentée sur la partie gauche de cette même figure à la position en traits mixtes représentée sur la partie droite.Comme dans la forme d'exécution précédente,la rotation du piston,donc de la broche 3,est transmise aux Mors 9 et au foret 7 par l'intermédiaire de la cloche 8 et du guide i5'espacement Le fourreau 5 est calé en rotation par un tenon 50 traversant la broche 3 et pénétrant dans une rainure 52.Le déplace ment longitudinal de ce fourreau est assuré par un vérin compo- sé d'un piston 53 en forme de couronne et d'un corps de vérin en deux parties 54a et~54b.Ces deux parties sont liées au corps 2 et délimitent une chambre 55 pouvant être alimentée,d'un cté du piston par un canal 56 et de l'autre côté par un canal 57. Le piston 53 est lié à la cage extérieure d'un roulement à bille 58 dont la cage intérieure est liée au fourreau 5.Ce roulement évite,lors du pivotement de l'ensemble du fourreau et de la broche 3,que ce mouvement se communique au piston 53.Le roulement 58 est en fait solidaire d'un écrou 59 se vissant sur le fourreau 5. Cet écrou 59 est également solidaire d'une pièce 60, munie de bras de commande 2,et il constitue organe de préréglage du serrage des mors.En d'autres termes,l1écrou 59 permet de régler la position des mors afin que,malgré la faible course du piston 53,ceux-ci assurent le serrage du foret ou autre. Il ressort de ce qui précède que,gr ce à la disposition et à la partie postérieure du mandrin des moyens commandant le déplacement longitudinal du fourreau 5 et le serrage des mors,et des moyens commandant la rotation de la broche 3 et des mors 9, ce mandrin présente,dans ses deux formes d'exécution,une forme très compacte et un faible encombrement à sa partie antérieure, ce qui facilite les conditions d'affûtage de l'outil.Cette disposition permet également par la simplification de la partie antérieure d'utiliser des moyens simples et pratiques pour lier les organes de serrage à leurs moyens de commande,donc de faciliter les conditions de mise en place de ces organes et de parvenir à leur interchangeabilité.1)e plus,gràce à cela, le remplacement des organes de serrage par d'autres s'effectue très aisément et très rapidement puisqu'il suffit de ne dévisser que les trois vis 25 assurant la liaison entre la cloche 8 et la partie en forme de tulipe 3a de la broche 3. Bien que plus particulièrement destiné aux machines à affûter réalisant des affûtages en série,le mandrin selon l'invention peut être utilisé sur des machines assurant des affûtages unitaires .De m#me,bien que dans ce qui précède,ce mandrin ait toujours été décrit dans le cadre de son application au serrage de forets destinés à etre affûtés,il est évident qu'il peut être utilisé pour assurer le serrage de toute autre pièce comportant ou non une gorge hélicoïdale et devant subir toute opération d'usinage. -REVENDICATIONS- 1mandrin pour le serrage de précision d'outils tels que des forets du type comprenant des mors en forme de lame montés coulissants dans un guide d'espacement et coopérant chacun par une face pentue,opposée à leur face de serrage avec la paroi interne conique d'une cloche ,caractérisé en ce qu'il est composé ,d'une part,d'une broche tubulaire montée libre en rotation dans un corps,reliée à des moyens aptes à la faire pivoter d'une fraction de tour et dont l'extrémité antérieure est rendue solidaire, par une liaison démontable mais avec centrage de précision, de l'une des cloches d'un groupe de cloches interchangeables,ayant des capacités différentes et solidaires chacune d'un guide d'es pacement,ét d'autre part,d'un fourreau qui,monté coulissant dans la broche précitée à laquelle il est lié en rotation ,constitue organe de positionnement pour une douille amovible de maintien de l'outil à usiner,et relié à des moyens permettant de le déplacer longitudinalement par rapport à la broche et est attelé par son extrémité antérieure à l'une des séries de mors d'un groupe de plusieurs séries de mors correspondant chacune à l'une des cloches du groupe de cloches. 2-Mandrin selon la revendication 1,caractérisé en ce que le fourreau coulissant comporte,à son extrémité antérieure,des tenons saillant de sa face en bout,régulièrement espacés angulairement et munis chacun d'une tette apte à pénétrer localement dans une rainure ménagée dans la partie postérieure du mors correspondant. 3-Mandrin selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le centrage de précision de chaque cloche sur la broche est assuré par contact,d'une part,des faces en bout de ces deux pièces et,d'autre partie portées coniques complémentaires ménagées dans chacune d'elles. 4-Mandrin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens aptes à faire pivoter la broche d'une fraction de tour sont constitués par un vérin rotatif à fluide comprenant une chambre annulaire ,délimitée,radialement,entre la broche et le corps de mandrin et,longitudinalement, par deux flasques annulaires d'étanchéité,une palette radiale,solidaire de la broche et mobile dans la chambre annulaire et une palette radiale solidaire du corps et associée à des butées de fin de course. 5mandrin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 > caractérisé en ce que les moyenssaptes à déplacer le fourreau coulissant,sont constitués par un manchon lié en translation avec liberté de rotation audit fourreau et se vissant dans une pièce solidaire de la broche. 6"Mandrin selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que les moyens aptes à déplacer le fourreau coulissant sont constitués par un vérin à fluide composé d'un corps de vérin solidaire de la partie postérieure du corps du mandrin et d'un piston,en forme de couronne,lié en translation à la cage extérieure d'un roulement dont la cage intérieure est liée audit fourreau. 7-Mandrin selon la revendication 6,caractérisé en ce que le roulement solidaire en translation du piston du vérin est lié au fourreau par l'intermédiaire d'un écrou vissé sur ledit fourreau et constituant organe de préréglage du serrage des mors.