Brevet FR2471276A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un mandrin pour un outil tournant et qui comprend une partie menante et une partie menée présentant un organe porte-outil, la partie menée et la partie menante étant assemblées l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un accouplement articulé qui est logé dans un boîtier solidaire de la partie menante. On connaît un grand nombre de formes de réalisation différentes pour des mandrins servant au serrage d'outils et mis en rotation par la broche d'une machine-outil. Les mandrins de ce type sont utilisés pour des usinages par enlèvement de copeaux, par exemple l'agrandissement d'un avant-trou ou le percement d'un trou au moyen d'une douille guide-foret ou la réalisation d'un taraudage à l'intérieur d'un alésage. Dans tous ces cas il est néces- saire que l'outil puisse s'adapter à l'alésage préliminaire ou à la douille guide-foret. Pour ces raisons on a réalisé des mandrins dont la partie menante entraîne en rotation la partie menée par l'intermédiaire d'un accouplement articulé. L'accouplement articulé permet d'incliner l'axe de la partie menée par rapport à l'axe de la partie menante et de ce fait l'axe de la partie menée peut, en effet, s'adapter à l'axe d'un alésage. Cependant étant donné que la position de l'axe de pivotement de l'accouplement ar- ticulé se modifie par rapport à l'alésage à usiner, l'angle de pivotement devenant généralement plus petit, il n'est pas possible d'obtenir une adaptation exacte à l'alésage malgré la possibilité de pivotement de la partie menée, de manière que l'axe de l'alésage se trouve modifié ou qu'il se produise un serrage à l'intérieur de la douille guide-foret. Ces phénomènes sont indésirables et nécessi- tent une rectification ultérieure tout en provoquant une plus grande usure de l'outil. On peut remédier partielle- ment à ces défauts en réalisant la broche de la machine de façon qu'elle puisse pivoter mais cette forme de réali- sation augmente sensiblement le prix de revient de la machine entraînant la broche. La présente invention a pour objet de perfectionner un mandrin du type mentionné de façon à remédier aux inconvénients connus et à permettre l'agrandissement précis d'avant-trous ainsi que le perçage sans serrage de matière sans qu'il soit nécessaire pour autant de réali- ser le mandrin sous une forme volumineuse et d'utiliser des moyens techniques compliqués. Ces problèmes sont résolus conformément à l'inven- tion par un mandrin qui est caractérisé en ce que l'accou- plement articulé présente un corps sphérique qui est monté de façon à pouvoir pivoter, dans toutes les directions, dans un évidement sphérique et en ce que la partie menée est guidée dans le corps pour coulisser perpendiculaire- ment par rapport à l'axe de l'outil. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe verticale d'un mandrin suivant l'invention. La fig. 2 est une coupe verticale du mandrin de la fig. 1 mais tournée de 900. La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la fig. 1. La fig. 4 est une élévation latérale, partiellement en coupe, d'une autre forme de réalisation d'un mandrin suivant l'invention. Le mandrin représenté aux fig. 1 à 3 se compose d'une partie menante 1 et d'une-partie menée 2. La partie menante 1 présente un cône d'entrainement 3 qui permet le montage du mandrin sur la broche non représentée d'une machine-outil. Le cône d'entraînement 3 porte un bottier 4 qui forme avec son couvercle 5 un carter pour l'accouple- ment. Le couvercle 5 est fixé sur le bottier 4 par des moyens quelconques, par exemple des vis sans tête 6 qui sont vissées dans le couvercle 5 et pénètrent dans de petits trous borgnes 7 du bottier 4. Le bottier 4 et le couvercle 5 délimitent par une surface sphérique 9 un espace creux 8 à l'intérieur duquel est logé, sans jeu, un corps sphérique 10 qui peut être pivoté dans toutes les directions par rapport au boîtier 4. Le corps 10 est monté sur des billes 12 qui reposent, d'une part, dans des évidements 14 du boîtier 4 et, d'autre part, dans des rainures 13 du corps 10. Il est avantageux de prévoir quatre billes 12 mais leur nombre n'est pas limité, tout au contraire un plus grand nombre de billes augmente l'uniformité de la rotation du corps sphérique 10. Un évidement 15 dans lequel s'enclenche une bille 16> soumise à l'effort élastique d'un ressort 17, est prévu au sommet du corps 10. Lorsque la bille 16 est enclenchée dans l'évidement 15 du corps 10 le plan 18 de ce dernier est exactement perpendiculaire à l'axe de la partie menan- te 1 (voir fig. 1). A la fig. 2 le plan 18 est, par contre, légèrement incliné. Dans le plan 18 la partie menée 2 s'appuie contre le corps 10 par l'intermédiaire d'un roulement 20. La partie menée 2 est constituée par un corps 21 en forme de douille qui sert au montage de l'outil et présente une bride de palier 22. Sur le c8té de la bride de palier 22 opposé au roulement 20 un autre roulement 23 est disposé et ce roulement prend appui d'une part, sur une calotte sphérique 24 et, d'autre part, sur la surface sphérique 9. Les deux calottes sphériques 10 et 24 forment une sphère complète tout en délimitant un espace intermé- diaire 25 dans lequel se trouvent le roulement 20, la bride de palier 22 et le roulement 23. Comme cela ressort de la fig. 3, le roulement 20 comporte une bague 26 présentant un certain nombre d'alé- sages 27 et de rainures 28, ces dernières étant disposées, décalées de 900, sur les deux côtés de la bague 26. Des billes 29, servant à la transmission des forces axiales engendrées, sont guidées par les alésages 27. Des billes transmettant le couple de rotation de la partie menante 1 sur la partie menée 2 sont logées dans les rainures 28. Les billes 30 s'appuient, d'une part, dans des rainures radiales 31 de la bride de palier 22 et dans les rainures 28 de la bague 26 (fig. 1) et, d'autre part, dans des rainures 28 sur le c8té opposé de la bague 26 et dans des rainures radiales 32 prévues dans le corps 10 au niveau du plan 18 (fig. 2). De ce fait le roulement 20 transmet aussi bien les forces axiales que les forces périphériques ou couples de rotation. Grâce à cette forme de montage du roulement 20 la partie menée 2 peut coulisser parallèle- ment au plan 18 et l'outil monté dans le corps 21 en forme de douille peut, en conséquence, coulisser radialement en fonction d'un espace 35 prévu à l'intérieur du corps 10. De ce fait l'outil peut pivoter et coulisser. Le mandrin suivant l'invention permet d'usiner ou de réaliser des alésages qui ne se trouvent pas dans l'alignement de l'axe de la partie menante 1, c'est-à- dire qu'ils sont soit déportés ou disposés obliquement par rapport à cet axe. La fig. 4 montre un autre mandrin qui offre les mêmes possibilités de mouvement pour l'outil, monté sur la partie menée 2, que le mandrin venant d'être décrit. La différence de cette forme de réalisation par rapport à celle des fig. 1 et 2 réside dans le fait que le corps sphérique est composé de deux pièces 10', 10" qui sont assemblées, par exemple, au moyen de vis sans tête et délimitent un espace intermédiaire 25' qui corres- pond à celui 25 de la première forme de réalisation et à l'intérieur duquel la partie menée 2 et le roulement 20 peuvent se déplacer radialement. La réalisation du roule- ment 20 est identique à celle du roulement représenté à la fig. 3, les billes 29 absorbant les forces axiales n'étant pas visibles à la fig. 4. A la place du roulement 23 qui ne transmet pratiquement aucune force et qui n'assure qu'un guidage, on prévoit dans la forme de réali- sation suivant la fig. 4, un certain nombre de billes 23' qui s'appuient, d'une part, sur la partie 10" du corps et, d'autre part, sur la bride de palier 22. Dans le mandrin suivant les fig. 1 et 2 la fixation 24?1276 de l'outil s'effectue au moyen d'une pince 36 qui peut être serrée ou desserrée à l'aide d'un écrou-chapeau. Dans la forme de réalisation illustrée par la fig. 4 un c8ne d'entraînement 38 est prévu à l'intérieur du corps 21 en forme de douille pour la fixation de l'outil. Une fente 39 prévue dans le boîtier 4 permet le démontage de l'outil en engageant une broche dans cette fente. La caractéristique essentielle des deux mandrins décrits réside dans le fait qu'ils permettent aussi bien des mouvements de pivotement que des mouvements de coulis- sement. Ce résultat est obtenu de façon simple grâce au corps sphérique qui est monté sans jeu à l'intérieur de l'évidement sphérique 9 du carter formé par le boîtier 4 et le couvercle 5 et grâce à un espace intermédiaire 25 ou un évidement 25' permettant le déplacement radial de- la partie menée 2. L'utilisation d'un seul corps sphérique ou lot, 10" simplifie la construction du mandrin. La bille d'enclenchement 16 montée sur un ressort 17 (fig. 1 et 2) peut également être remplacée par une vis d'arrêt immobilisant le corps 10 dans la position à laquelle la partie menée 2 se trouve dans l'alignement de l'axe de la partie menante 1. On obtient ainsi un mandrin dans lequel l'axe de l'outil peut être déplacé parallèle- ment à l'axe de la partie menante 1. - REVENDICATIONS 1 - Mandrin pour un outil tournant et qui comprend une partie menante et une partie menée présentant un or- gane porte-outil, la partie menée et la partie menante étant assemblées l'une avec l'autre par l'intermédiaire d'un accouplement articulé qui est logé dans un bottier solidaire de la partie menante, caractérisé en ce que l'accouplement articulé présente un corps sphérique (10, ', 10") qui est monté de façon à pouvoir pivoter dans toutes les directions, dans un évidement sphérique (9), et en ce que la partie menée (2) est guidée dans le corps pour coulisser perpendiculairement par rapport à l'axe de l'outil. 2 - Mandrin suivant la revendication 1, caractéri- sé en ce que l'évidement sphérique (9) est délimité par le carter composé d'un bottier (4) et d'un couvercle (5). 3 - Mandrin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps sphérique (10; 10') présente un plan (18) formant palier et sur lequel s'appuie la partie menée (2) par l'intermédiaire d'un roulement (20). 4 - Mandrin suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le roulement (20) comporte une bague (26) avec des alésages (27) servant de logement à des billes (29) transmettant les forces axiales, ainsi que des billes (30) reposant dans des rainures radiales (31, 32) du corps (10; 10') et d'une bride de palier (22) de la partie menée (2) et destinées à la transmission des couples de rotation. - Mandrin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps sphérique (10; 10', 10") présente des rainures périphériques (13) pour des billes (12) logées partiellement dans le carter (4, 5). 6 - Mandrin suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps sphérique (10) est maintenu dans la position à laquelle l'axe de l'outil est parallèle à l'axe de la partie menante 1 au moyen d'un organe d'encliquetage (16) monté élastiquement ou de façon verrouillable dans le bottier (4).