Brevet FR2434005A1 — publié le 19800321

L'invention concerne une broche, notamment une broche de machine-outil avec une grande longueur libre de porteà-faux, dans laquelle l'arbre de broche s'appuie dans le manchon de broche par l'intermédiaire de paliers d'extrémité et d'au moins un palier intermédiaire. Dans les broches de machines de ce type qui présentent des porte-à-faux libres allant jusqu'à 3 m, les arbres de broche sont rigides sur toute leur longueur et s'appuient sur le manchon de broche, également rigide, par l'intermé- diaire d'au moins un palier rigide intermédiaire. Outre le fait qu'un tel système est hyperstàtique, il exige pour sa conception de fixer chaque fois une plage de vitesses de rotation, étant donné que l'on ne peut réaliser l'adaptation nécessaire en ce qui concerne les vibrations que pour une plage de vitesses de rotation déterminée relativement étroite. le but de l'invention est de réaliser une broche du type précité, permettant de réaliser les adaptations nécessaires en ce qui concerne les vibrations sur une large plage de vitesses de rotation, et cela sans modifications constructives. Ce but est atteint, dans une broche du type précité, en ce que l'arbre de broche comporte, entre ses paliers terminaux, une portion flexible longitudinale et que, dans la zone de cette portion longitudinale, il s'appuie contre le manchon de broche élastiquement et avec amortissement radial par l'in- termédiaire du ou des paliers intermédiaires. La réalisation de l'arbre conforme à l'invention en liaison avec un soutien élastique et un amortissement dans la zone du, ou des, paliers intermédiaires, non seulement élimine l'indétermination statique, mais permet, notamment en faisant varier les valeurs d'élasticité et/ou d'amortissement mais sans changement de construction, une adaptation aux différentes données techniques concernant les vibrations dans différentes plages de vitesse de rotation.On réduit en outre le risque d'apparition de battements résultant des vibrations propres de l'arbre et du support en porte-à-faux constitué par le manchon. Enfin, on augmente également les tolérances d'usinage qui sont particulièrement serrées dans un système rigide, étant donné que des déformations ou des défauts d'alignement de l'arbre peuvent imposer des vibrations au manchon de broche en tant que support en porte-à-faux.Dans l'ensemble, l'invention procure donc un système qui, non seulement peut être adapté ultérieurement pour l'usinage dans différentes plages de vitesses de rotation, mais qui est également plus facile et plus économique à fabriquer, dont la technique d'usinage est plus facile à maitriser, dans lequel on peut effectuer ultérieurement une adaptation fine en ce qui concerne les vibrations étant donné que, suivant 11 invention, de la meme façon qu'on peut effectuer une adaptation ultérieure sur des plages de vitesses de rotation différentes, on peut modifier altérieaF rement cette adaptation. Dans un développement de l'invention, la portion longitudinale flexible de l'arbre de broche peut être constituée par un arbre d'accouplement intercalé qui est relié, rigide en rotation et concentriquement, aux portions de l'arbre de broche guidées dans les paliers d'extrémité. le raccordement de l'arbre d'accouplement intercalé avec les portions de l'arbre de broche guidées dans les paliers d'extrémité est de préférence rigide, mais, dans le cadre de l'invention, il peut également être élastique. De préférence, l'arbre d'accouplement est constituépar une barre dont le diamètre est en retrait par rapport aux portions d'arbre guidées dans les paliers d'extrémité ; de préférence, cette barre a simplement des dimensions suffisantes pour pouvoir transmettre le couple de rotation. Dans la réalisation de l'invention , le palier intermédiaire comporte un palier radial guidé dans un carter qui s'appuie radialement contre le manchon de broche par un système d'amortisseur à ressort. Dans ce cas, le carter constitue une masse auxiliaire réalisée de préférence sous forme de manchon et munie sur sa périphérie extérieure d'une gorge annulaire dans laquelle est disposé un élément amortisseur à ressort. De tels éléments amortisseurs à ressort sont constitués par le montage en parallèle d'un élément à ressort et d'un corps amortisseur, notamment élastoplastique ; dans ce cas, le corps support peut être constitué par un anneau en caoutchouc ou analogue. le cas échéant, l'élément à ressort et l'élément amortisseur peuvent avoir leurs fonctions groupées dans un corps support élastique. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée,donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une forme de réalisation représentée schématiquement sur la figure unique qui montre, en coupe, une broche d'une machine-outil ayant une grande longueur libre en pprte-à-faux Comme on le voit sur le dessin, la broche repérée dans son ensemble en 1 comporte un manchon de broche 2 qui, en tant que support en porte-à-faux, est reliée rigidement à l'uee de ses extrémités 3 au carter de machine 4 non représenté en détail.Dans le manchon de broche 2, rigide en soi, sont prévus, comme représenté schématiquement, d'une part, à l'extrémité 3 associée au carter de machine 4 et, d'autre part, à l'extrémité libre en porte-à-faux 5 des paliers d'extrémité 6,7 pour l'arbre de broche référencé dans son ensemble en 8 ;#celui-ci s'appuie radialement contre le manchon de broche 2 par l'intermédiaire de paliers intermédiaires 9 dans la zone comprise entre les paliers d'extrémité 6,7. L'arbre de broche 8 qui, lorsque l'entraînement est du côté machine, se termine du côté sortie par une tête d'arbre 10 à laquelle doit etre relié l'outil concerné, par exemple un outil de meulage, de perçage ou d'alésage, comporte dans la zone de ses paliers d'extrémité par exemple 6,7, entre autres pour des raisons techniques, des portions 11, 12 de diamètre relativement grand, qui, comme il est montré pour le palier d'extrémité 7, sont montées rigidement dans le manchon de broche par l'intermédiaire des paliers 13. Si, comme dans les constructions connues, ltarbre est rigide sur toute sa longueur avec un diamètre correspondant sensiblement à son diamètre dans la zone des paliers d'éxtré- mité, et sil s'appuie rigidement contre le manchon de broche 2 par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs paliers intermédiaires, on a un système rigide en soi présentant les inconvénients mentionnés au début. Conformément à l'invention, par contre, l'arbrede broche 8, dans la zone entre ses portions 11, 12 associées aux paliers d'extrémité 6,7, a#un diamètre notablement réduit, de préférence sur toute sa longueur et il est constitué par une barre 14 dont le diamètre est calculé, non pas pour la résistance à la flexion, mais plutôt simplement pour trans mettre le couple de rotation ; cette barre est reliée concentriquement et rigide en rotation aux portions 11,12 guidées dans les paliers d'extrémité 6,7. Dans la zone entre les paliers d'extrémité 6,7 elle est soutenue par un ou plusieurs paliers intermédiaires 9, qui, dans la réalisation conforme à l'invention, agissent en tant qu'amortisseurs de vibrations. le montage des paliers intermédiaires 9 est ici conçu de telle sorte que la bague intérieure d'un palier 15 est solictarisée en torsion directement de la barre 14, sans pouvoir se déplacer axialement, de préférence en l'emmanchant à chaud, et que sa bague extérieure, comme le représente le palier sur le côté droit du dessin, est reliée, sans pouvoir se déplacer axialement, à un carter 16 qui sert de masse auxiliaire et est muni du côté extérieur d'une gorge annulaire 17 ; comme il est simplement indiqué symboliquement, il est placé ins cette gorge un système d'amortisseur à ressort 18 par l'intermédiaire duquel le carter 16 constituant la masse auxiliaire s'appuie élastiquement en formant amortisseur contre le manchon de broche 2 constituant le support en porte-à-faux. le système d'amortisseur à ressort 18 est constitué, dans l'exemple représenté schématiquement, par un ressort 19 et un corps support élastique 20 montés l'un dans l'autre, lequel corps support est ici une bague de caoutchouc formant nervure, guidée latéralement dans la gorge annulaire 17 ; mais, dans sa réalisation la plus simple, ce peut etre avantageusement un joint torique ; la coopération de cette bague d'amortissement avec le carter 16 entant que masse auxiliaire procure, en raison de l'élasticité radiale, l'amortissement recherché. On peut en même temps compenser les défauts d'alignement et les déformations du support en porte-à-faux constitué par le manchon 2 par rapport à l'arbre dans la zone de ces paliers intermédiaires 9. A la place d'une bague de caoutchouc formant nervure, d'un joint torique ou analogue comme élément d'amortissement, on peut également prévoir un amortisseur radial à frottement ou un système d'amortissement hydraulique, par exemple un amortisseur à piston annulaire. R#VEETDICATIONS 1. Broche, notamment broche de machine-outil, présentant une grande longueur libre en porte-à-faux, dans laquelle l'arbre de broche s'appuie dans le manchon de broche par des paliers d'extrémité et au moins un palier intermédiaire, caractérisée en ce que l'arbre de broche (8) comporte entre ses paliers d'extrémité (6,7-) une portion longitudinale flexible (barre 14) et que, dans la zone de cette portion longitudinale, il s'appuie élastiquement et avec amortissement radial contre le manchon de broche (2) par l'intermédiaire du ou des paliers intermédiaires (9). 2. Broche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portion longitudinale élastique de l'arbre de broche (8) est constituée par un arbre d'accouplement (barre 14) intercalé, qui est relié, rigide en rotation et coaxialement, aux portions de l'arbre de broche (8) guidées dans les paliers d'extrémité (6,7). 3. Broche selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arbre d'accouplement est constitué par une barre (14) dont le diamètre est en retrait par rapport aux portions d'arbre (11,12) guidées dans les paliers d'extrémité (6,7). 4. Broche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le palier intermédiaire (9) comporte un palier radial (15) guidé dans un carter (16) qui s'appuie radialement contre le manchon de broche(2) par l'intermédiaire d'un système. amortisseur à ressort (18). 5. Broche selon la revendication 4, caractérisée en ce que le palier intermédiaire (9) s'appuie contre le manchon de broche (2) en pouvant se déplacer axialement. 6. Broche selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que le carter (16) servant de masse auxiliaire est constitué par un manchon. 7. Broche selon la revendication 6, caractérisée en ce que le manchon (carter 16) est muni sur sa périphérie extérieure d'une gorge annulaire (17) dans laquelle est placé un élément amortisseur à ressort (18, 19). 8. Broche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément amortisseur à ressort est constitué par le montage en parallèle d'un élément à ressort (19) et d'un corps élastoplastique(20). 9. Broche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on prévoit comme support (20) un anneau de caoutchouc. 10. Broche selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on prévoit comme élément amortisseur un amortisseur à friction. 11. Broche selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'on prévoit comme élément amortisseur un système amortisseur hydraulique, notamment un système amortisseur hydraulique à piston annulaire.