Brevet FR2403170A1 — publié le 19790413

La présente invention concerne les cales, et plus parti culierement les cales du type dit auto-plaquant utilisées par exemple lors des opérations d'usinage et permettant d'induire, sous l'application d'une force de serrage sur une pièce, un effort de placage ou de blocage de ladite pièce dans une direction sensiblement perpendiculaire à la force de serrage. On sait que lors des opérations d'usinage, outre une bonne fixation de la pièce à usiner sur la table de la machine-outil, il est nécessaire de veiller à un bon positionnement-de cette pièce par rapport aux divers plans de référence de la table de travail. En particulier, si au lieu d'utiliser des brides il est fait recours à un montage entre mors d'un étau, il faut veiller à ce que la pièce soit non seulement convenablement serrée entre les mors de l'étau mais également fermement plaquée contre le bâti de l'étau ou contre des cales d'épaisseur afin d'éviter d'um part un usinage hors côtés et, d'autre part, des possibilités de degage- vents intecpestifs de la pièce susceptibles d'affecter non seulement la qualité du travail mais encore de créer des incidents ou des ruptures d'outils.Pour ce faire, il est couramment fait usage de maillets doux pour bien plaquer la pièce avant le serrage final de l'étau. Des dispositifs de placage ont également été proposés qui mettent en oeuvre des cales biaises ou triangulaires interpo 'sées entre la pièce à serrer et les mors de l'étau pour induire une force de placage de ces pièces sur le bâti de l'étau. Ces dispositifs présentent généralement l'inconvénient de nécessiter des mors spécifiques à profils adaptés, généralement complémentaires des cales utilisées. Par ailleurs, les déplacements relatifs importants induits par ces dispositifs empêchent de prendre par exemple le mors fixe de l'étau comme plan de référence. I1 a également été proposé des assemblages de cales autoplaquantes comportant deux corps d'appui coopérant au serrage par l'intermédiaire de billes ou de rouleaux disposés dans des logements profilés et décalés ménagés dans les faces en regard des corps de façon à induire un effet de glissement relatif en tre les deux corps lors de l'application d'une force de serrage et permettre ainsi de plaquer les pièces à usiner sur le bâti de l'étau. Ces assemblages sont relativement délicats à mettre en oeuvre, sont d'un prix de revient onéreux et sont sujets à l'encrassement ou- au grippage. La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant une cale auto-plaquante de construction extrêmement simple, de bas prix de revient, facile à mettre en oeuvre,peu sensible à l'encrassement, de nettoyage facile, adaptable sur tous les types de matériel de serrage existants, sans nécessiter de modifications particulières de ces matériels, et fournissant une excellente force de placage. La présente invention a pour autre objet de proposer une cale auto-plaquante de ce type susceptible d'être mise en-place sans obérer les cadences d'usinage permettant même d'en réduire les temps, garantissant une excellente tenue de la pièce à usiner et permettant d'améliorer la prise des références pour les cotes et les tolérances de la pièce à usiner. Pour ce faire et selon une caractéristique de la -présente invention, une telle cale auto-plaquante est constituée d'un barreau cylindrique comportant aumoinsune face latérale sensiblement plane et deux faces latérales batées adjacentes à cette face plane, présentant des convexités opposées, les lignes de contact entre ces faces convexes et les plans tangents à ces surfaces et perpendiculaires à la face sensiblement plane s'étendant parallèlement à cette face sensiblement plane mais à des distances différentes de celleci. Selon une autre caractéristique de la présente invention, chaque face convexe est constituée au moins au voisinage de la ligne de contact d'une portion d'un cylindre droit de révolution, les axes de ces cylindres de révolution définissant un plan formant avec la face sensiblement plane un angle inférieur à 100. L'interposition d'une telle cale entre un mors d'étau et la paroi d'une pièce à serrer, avec les faces bombées en contact avec le mors et la pièce, permet ainsi, lors du serrage par rapprochement des mors de l'étau, outre la transmission de la force de serrage à la pièce, la création, du fait de l'écart entre les génératrices de la cale en contact avec le plan du mors et la surface correspondanté -de la pièce, un couple de placage de cette pièce sur le bâti de l'étau.Du fait du très faible débattement angulaire de la cale lors du serrage définitif, et du fait que les faces bom bées de cette dernière sont, au moins au voisinage des directrices de contact, osculatrices à une portion de cylindre droit de révolution, la force de placage est ainsi créée sans variation notable de la position relative de la pièce par rapport au plan de référence, par exemple du mors fixe de l'étau, permettant ainsi, de consi dérer celui-ci, compte tenu de- l'épaisseur au droit du ventre de la cale, comme plan fixe de référence. Par ailleurs, la faible course de serrage de l'étau pour l'obtention d'une force de placage considérable permet le serrage des pièces sans perte de temps supplémentaire pour récupérer le - -jeu de glissement induit, par exemple, par les cales triangulaires. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels -: La figure 1 représente enperspeetive une cale auto-plaquante selon la présente invention; La figure 2 est une coupe transversale schématique à échelle agrandie de la cale de la figure 1 montrant les divers paramètres géométriques de cette-cale; La figure 3 représente un mode de mise en oeuvre de telles cales pour le serrage de pièces dans un étau; et La figure 4 illustre un mode de serrage en parallèle de plusieurs pièces autorisé avec les cales selon la présente invention. Comme représenté surales figures 1 et 2, la cale selon la présente invention, généralement référencée 10,sue présente essentiellement sous la forme d'un barreau cylindrique droit, comportant deux faces latérales planes, parallèles 2 et 2', et deux faces latérales bombées à convexité opposée 3 et 3'. Selon une caractéristique de la présente invention, les faces 3 et 3' sont conformées de façon que les lignes de contact 11 et 11' entre les plans perpendiculaires a-ux plans de la face plane 2' et tangents aux faces bombées 3 et 3', soit sur la vue en coupe de figure 2, les côtés 20 et 20' du rectangle circonscrit à la section représentée et ayant un côté 21 confondu avec le côté 2', s'étendant parallèlement au plan de la surface plane 2' et décalées par rapport à cette surface 2', pour induire la force de placage. Selon la présente invention, les surfaces bombées 3 et 3' sont, au moins au voisinage de ces lignes de contact ou lignes les plus extérieures 11 et 11', réalisées sous la forme de portio-ns de cylindres droits de révolution de rayons respectifs R1 et R'1 centrés en des points 4 et 4', les rayons R1 et R'1 étant voisins et superieurs à l'épaisseur de la cale entre les plans 20 et 20', c'est-à-dire à l'épaisseur de référence de la cale lors- du montage sur étau des pièces à serrer. Selon un mode préféré de réalisation, les faces 3 et 3' ont un rayon de courbure constant et les rayons R1 et R' sont égaux. La cale est en outre de préférence réalisée sensiblement E symétrique par rapport au plan 12 (figure 2) équidistant (de 2 des axes 4 et 4' des faces bombées de la cale, c ' est-à-dire que la face plane 2 se trouve sensiblement à la même distance de ce plan 12 que la face plane 2' et par rapport au plan perpendiculaire 13. Avec cette configuration, les centres de courbure 4 et 4', images des axes des cylindres 3 et 3' sur la figure 2, sont ali gnés avec le centre 5 du rectangle circonscrit à la section de la cale défini par l'intersection des tracés des plans 12 et 13 sur le plan de la figure 2.Les points de contact 11 et 11' sont de même symétriques par rapport au centre 5 de ce rectangle. L'angle a formé par le plan joignant les lignes de contact 11 et 11' et le plan médian 12 est déterminé en fonction de rayons de courbures des faces bombées et de l'épaisseur de la cale et est compris généralement entre 5 et 100, de préférence égal à environ 70. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la cale se présente donc de façon sensiblement symétrique par rapport à l'axe 5, et présente une épaisseur e, pouvant varier entre 0,5 et 0,75 fois le rayon R1, et une hauteur E avéc E en général supérieur ou sensiblement égal à e. A titre d'exemple, une cale d'épaisseur e = 14 mm a une hauteur de 13 mm d'épaisseur, pour des rayons R1 et R'1 égaux à 20 mm et un déport entre les lignes de contact 11 et 11' égal à 1,7 mm pour un angle a = 70. Une telle cale est avantageusement réalisée en acier traité et calmé, par exemple en acier 16 MC6 ou 10 MC6. La longueur de la cale, prise entre les faces frontales - avantageusement planes - 6 et6' est déterminée en fonction des largeurs d'-étau et/ou de pièces à serrer. On a représenté sur la figure 3, le mode de montage des cales auto-bloquantes selon la présente invention pour le serrage dtune pièce dans un étau.La pièce 30 est normalement positipnnée, soit directement sur le bâti 31 de l'étau, soit sur des cales d'épaisseur 32,- 32' Les cales 10-sont interposées, dans la configuration représentée sur la figure 3, entre les faces de serrage de la pièce 30 et les mors 25 et 26 de l'étau, à bonne hauteur par I'intermédiaire de cales 27, avec le point renflé le plus bas (11) de la cale en contact avec la pièce pour réaliser le couple de placage et non pas l'inverser.Pour faciliter le positionnement correct des cales selon la présente invention, celles-ci seront avantageusement pourvues de marques de reconnaissance et d'orientation telles que les inscriptions M (mors) et P (pièce) représentées sur les figures pour un plan d'appui constitué par la base 2'. De cette facon, en rapprochant le mors mobile 26 du mors fixe 25. les cales 10 induisent un effort de placage de la pièce 30 sur les cales 32 et 32', maintenant ainsi cette pièce non seulement convenablement serrée mais également parfaitement plaquée contre le plan de reference défini par le bâti 31 et/ou les cales 32, 32'. Dans le cas d'opérations successives répétitives, par exemple pour une fabrication en série, les cales 27 de support des cales auto plaquante s 10 peuvent être installées à demeure ou formées dans les mors mêmes de l'étau, comme figuré pour le mors mobile 26 sur la figure 3. La quasi-absence de jeu induit par l'interposition des cales auto-plaquantes selon la présente invention permet un-montage de pièces en série, tel que celui représenté sur la figure 4, où deux pièces 30 et 30' sont montées entre mors d'un même étau avec interposition de quatre cales auto-plaquantes 10 et 10;, les cales en regard 101 étant avantageusement séparées par une cale plane 28. Pour améliorer l'effet des cales auto-plaquantes selon la présente invention sur des pièces présentant des faces non parfaitement planes, il est possible de réaliser des entailles ou encoches 7 sur les flancs des faces bombées pour permettre un meilleur contact entre la cale et la pièce. De la même façon, les faces bombées 3 et 3' peuvent être, auvoisinagedes lignes de contact 11 et 11', molletées, et/ou présenter des zones ayant subi des traitement de surface particuliers en fonction de la dureté des pieces à traiter. Les cales de la présente invention sont avantageusement obtenues par extrusion avec découpe, surfaçage et polissage, et éventuellement durcissement par cémentation des zones travaillantes. Pour le montage de pièces tendres, nécessitant des efforts de serrage et de placage relativement faible et des mors doux, les cales peuvent être réalisées en matière plastique thermodurcissable, éventuellement armée. Quoique les cales selon la présente invention aient été décrites plus spécifiquement en fonction du montage de pièces entre mors d'un étau, on comprendra que leur utilisation ne sont pas limitée et qu'elles sont par exemple utilisables comme cales autoserreuses pour le levage de pièces pesantes au moyen de dispositifs à mâchoires, l'interposition de telles cales entre les mâchoires et les pièces à lever induisant, lors du soulèvement et sous l'action du poids propre de ces pièces, un effort de serrage supplémentaire permettant de soulager d'autant la puissance requise pour le dispositif de levage. Les dimensions des cales sont bien entendu, dans ce cas, déterminées en fonction des pièces manutentionnées et des forces mises en jeu. La présente inventionn'estpas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits; elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaltront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Cale auto-plaquante, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un barreau cylindrique droit, présentant au moins une face latérale sensiblement plane et deux faces latérales, adjacentes à cette face sensiblement plane, bombées et à conve xités opposées, les lignes de contact respectives entre les faces bombées et les plans perpendiculaires à la face sensiblement plane et tangents à ses faces bombées s'étendant parallèlement cette face sensiblement plane à des distances différentes par rapport à cette dernière. 2 - Cale selon la revendication 1, caractérisée en ce que pour chaque face bombée, au moins la portion de surface voisine de la ligne de contact a un rayon de courbure constant. 3 - Cale selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte deux faces planes sensiblement parallèles, chaque face bombée ayant entre ces deux faces planes un rayon de courbure constant. 4 - Cale selon la revendication 3, caractérisée en ce que les faces bombées ont le même rayon de courbure 5 - Cale selon la revendication 4, caractérisée en ce que, vue en coupe transversale, les centres des arcs de cercle de la directrice du barreau cylindrique et le centre du rectangle circonscrit à cette directrice sont alignés. 6 - Cale selon la revendication 5, caractérisée en ce que le rayon de courbure des faces bombées est supérieur à la largeur de la cale prise entre les deux plans tangents aux surfaces bombées et perpendiculaires aux faces planes. 7 - Cale selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'angle entre la ligne des centres et la direction des faces planes est compris entre 5 et 100. 8 - Cale selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'angle est égal à environ 70