Brevet FR2464113A1 — publié le 19810306

Mandrin de serrage pour machine-outil. La présente invention concerne un mandrin de serrage destiné à être utilisé dans les machines-outils, par exemple les machines à fileter les tubes et autres machines analogues, pour serrer de façon libérable sur cette machine une pièce à usiner, tel qu'un tube ou autre pièce analogue, et elle à trait, en particulier, à un mandrin de serrage du type connu comme étant un mandrin à spirale d'Archimède qui comporte une multiplicité, par exemple trois, éléments de serrage de pièce ou mors destinés à enserrer de façon bloquante dans les machines-outils une pièce à usiner de section circulaire. Les mandrins de serrage connus à spirale d'Archimède comprennent, d'une façon générale, un élément de base annulaire qui comporte une ouverture centrale destinée à recevoir une pièce à usiner ayant, en particulier, une section droite circulaire et qui est adapté pour être fixé à un rotor de la machine-outil en vue d'une rotation avec ce rotor, trois supports de mors espacés circonférentiellement l'un de l'autre dans l'élément de base annulaire en vue d'un déplacement dans la direction radiale de l'éliment de base, trois mors montés dans les supports de mors respectifs de manière à venir porter contre la surface périphérique d'une pièce à usiner ou d'un tube, et un disque rotatif annulaire à spirale d'Archimède disposé dans l'élément de base et engrenant avec les trois supports de mors de manière à déplacer radialement les trois mors en les rapprochant et en les éloignant de la pièce à usiner disposée à travers l'ouverture centrale de l'élément de base. Spécifiquement, on fait tourner manuellement le disque à spirale d'Archimède à l'aide d'une manette appropriée ou autre élément de manoeuvre analogue dans une direction qui permet aux supports de mors de se déplacer radialement en direction l'un de l'autre.Les mors, qui sont supportés sur les surfaces des supports de mors orientés vers le centre de l'élément de base du mandrin, peuvent ainsi se déplacer de manière à faire saillie dans l'ouverture centrale de l'élément de base et à porter contre la surface périphérique d'une pièce à usiner de section droite circulaire logée dans l'ouverture centrale de l'élément de base du mandrin. On fait tourner le disque à spirale d'Archimède jusqu a ce que la pièce à usiner soit fixée, c'est-à-dire bloquée, dans le mandrin. Les mors, dans les mandrins de serrage connus, peuvent pivoter par rapport aux supports de mors. La disposition pivotante des mors dans les supports est souhaitable pour compenser les erreurs de centrage d'une pièce à usiner logée dans le mandrin et pour effectuer une opération correcte de serrage ou blocage. Les mors montés de façon pivotante sur les supports doivent présenter des espaces libres ou espacements par rapport aux supports et à l'élément de base du mandrin ou autre élément analogue, pour permettre le pivotement dans ce dernier.Les espaces libres ou espacements entre les mors et les supports de mors et/ou l'élément de base du mandrin sont toutefois désavantageux car ils risquent de capter les copeaux et/ou l'huile mélangée aux particules ou poudre de métal résultant de l'opération de coupe de la machine-outil de sorte que de la matière s'accumule dans ces espaces libres et coince les mors qui doivent alors être remplacés par de nouveaux mors. En particulier, quand une pièce à usiner qui a été serrée dans le mandrin tourne par rapport aux mors du mandrin sous l'action du couple au moment ou après le début de l'avance de l'outil de coupe, comme cela se produit fréquemment dans un mandrin de serrage à spirale d'Archimède actionné manuellement, les parties superficielles de la pièce à usiner raclent les mors de sorte qu'il se détache de la pièce à usiner une poudre de matière relativement fine qui se mélange à l'huile de coupe utilisée. On a constaté que le mélange extrêmement visqueux résultant est dangereux car il est la cause du coincement des mors quand il pénètre dans lesdits espaces libres. Les mors doivent être remplacés par de nouveaux mors quand ils ont été coincés par de telles matières étrangères ayant pénétré dans les espaces libres compris entre les mors et les supports de mors, tandis que lorsque le coincement des mors est provoqué par les matières ayant pénétré dans les espaces libres compris entre les mors et l'élément de base du mandrin, on peut résoudre le problmme en faisant tourner le disque à spirale d'Archimède, quand aucune pièce à usiner n t est montée dans le mandrin, de manière à déplacer les mors dans une position où ils font saillie dans l'ouverture centrale de l'élément de base où l'on peut accéder aux matières ayant pénétré dans lesdits espaces libres pour les enlever. Quand on désire enlever du support, en vue de les remplacer, les mors qui ont été une fois coincés de cette façon au point de ne pouvoir pivoter, il s'avère que la disposition pivotante de la technique antérieure rend difficile l'extrac- tion des mors coincés hors du mandrin car les moyens servant à fixer les mors aux supports de mors ne sont pas facilement accessibles pour le démontage, des éléments constitutifs des machines-outils se trouvant dans le trajet autour de l'élément de base du mandrin. On ne peut pas extraire les mors sans démonter les éléments constitutifs contigus de la machineoutil.Ceci est également un inconvénient si l'on considère le fait que les mors comportent des saillies assez acérées pour venir en contact de frottement avec la pièce à usiner et qu'ils sont susceptibles d'usure et d'éraflure de sorte qu'ils doivent être enlevés du mandrin pour être remplacés. Un des objets de la présente invention est de procurer un mandrin capable d'un centrage correct avec des mors pivotants qui ne risquent pas d'être coincés. Un autre objet de la présente invention est de procurer un mandrin capable d'un centrage correct avec des mors pivotants facilement accessibles pour être enlevés. Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci procure un mandrin destiné à être utilisé avec une machineoutil comprenant un élément de base annulaire qui comporte une ouverture centrale destinée à recevoir une pièce à usiner et qui est adapté pour être fixé au rotor de la machine-outil en vue d'une rotation avec ce rotor, une pluralité de supports de mors espacés circonférentiellement l'un de l'autre dans l'été ment de base annulaire en vue d'un déplacement dans la direction radiale de l'élément de base, une pluralité de. mors pontés sur les supports de mors respectifs et pouvant pivoter dans un espace libre par rapport auxdits supports de mors, ledit espace libre défini au oins par rapport auxdits supports de mors étant ouvert-dans une direction sensiblement tangentielle à une pièce à usiner logée dans ladite ouverture centrale dudit élément de base, et un disque annulaire rotatif à spirale d'Archimède disposé dans l'élément de base et engrenant avec la pluralité de supports de mors de manière à déplacer radialement ladite pluralité de mors en la rapprochant et en l'éloignant d'une pièce à usiner logée à travers l'ouverture centrale de l'élément de base. Selon un autre aspect de la présente invention, celle-ci procure un mandrin destiné à être utilisé avec une machineoutil comprenant un élément de base annulaire qui comporte une ouverture centrale destinée à recevoir une pièce à usiner et qui est adapte pour être fixé au rotor de la machine-outil en vue d'une rotation avec ce rotor, une multiplicité de supports de mors espacés circonférentiellement l'un de l'autre dans l'élément de base annulaire en vue d'un déplacement dans la direction radiale de l'élément de base, une multiplicité de mors formés par une première section s'étendant dans la direction radiale dudit élément de base où lesdits mors sont supportés de façon pivotante sur les supports de mors respectifs, et une seconde section délimitant un espacement par rapport auxdits supports de mors de manière à permettre un mouvement de pivotement de ces derniers, ladite seconde section s'étendant perpendiculairement à ladite première section, et un disque rotatif annulaire à spirale d'Archimède disposé dans l'élément de base et engrénant avec ladite pluralité de supports de mors de manière à déplacer radialement ladite pluralité de mors en la rapprochant et en l'éloignant d'une pièce à usiner logée à travers l'ouverture centrale de l'élément de base. D'autres aspects et caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description d'un mode de réalisation de l'invention donnés ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels la fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un mandrin à spirale d'Archimède conforme à la présente invention, des parties ayant été omises; et la fig. 2 est une vue en coupe par A-A de la fig. 1. On se référera tout d'abord à la fig. 1 sur laquelle un mandrin de serrage conforme à la présente invention est représenté comme comportant un élément de base 11 qui, comme on peut le voir, est fixé à un rotor ou broche 12 d'une machineoutil, par exemple une machine à fileter les tubes. L'élément de base 11 est de forme annulaire avec une ouverture centrale 111 qui y est formée, et comporte plusieurs, par exemple trois, rainures 15 qui sont ménagées de manière a s'étendre radialement à partir de l'ouverture centrale 111. Les rainures 15 comportent chacune une saillie longitudinale (non représentée) et loge un élément 14 de support de mors qui est pourvu d'une rainure de guidage 16 associée en vue d'un coulissement à la saillie longitudinale en vue de faciliter un déplacement radial dans la rainure 15.Pour déplacer les éléments 14 de support de mor radialement dans les rainures 15 de l'élément de base, les éléments 14 de support de mors comportent des dents 17 de crémaillère sur un de leurs côtés et un disque 26 à spirale d'Archimède est disposé dans l'élément de base avec les dents 25 de la spirale d'Archimède engrénant avec les dents 17 de crémaillère des éléments de support de mors. Le disque 26 à spirale d'Archimède comporte un évidement 29 dans lequel une saillie 28 d'une manette 27 est engagée de sorte qu'un couple exercé manuellement sur la manette 27 fait tourner le disque 26 à spirale d'Archimède de manière à entraîner linéairement les supports de mors dans les rainures des éléments de base.Les supports de mors supportent des mors 19 sur leur surface d'extrémité intérieure et, de ce fait, les mors 19 peuvent être déplacés par la rotation du disque à spirale d'Archimède entre, d'une part, une position se trouvant dans le même plan que la surface intérieure de l'ouverture centrale 111 de l'élément de base à travers lequel est disposée une pièce à usiner 13 et, d'autre part, une position en saillie dans l'ouverture centrale 11 de l'élément de base. Chaque mors a, dans son ensemble, un profil en L comportant une section 19A s'étendant radialement en contact avec la surface latérale du support de mors opposée au coté pourvu des dents 17 de crémaillère, et une autre section 19B s'étendant dans une direction axiale sur la même étendue que la surface 143 du support 14 de mors qui est orientée vers l'ouverture centrale 111 de l'élément de base 11. La surface latérale opposée du support de mors comporte un trou borgne dans lequel est montée une goupille ou goujon d'articulation 21 poussée par l'action d'un ressort 20 vers l'extérieur en direction d'un évidement 191 formé dans la surface opposée de la section radiale 19A du mors 19 de sorte que l'extrémité de la goupille d'articulation 21 est logée de façon rétractable dans l'evidement 191.Un trou traversant 192 et un trou fileté 142 sont formés transversalement à la section radiale 19A du mors 19 et dans l'autre surface latérale du support de mors respectivement, en alignement l'un avec l'autre, et une goupille ou goujon d'articulation 22 est montée dans le trou fileté 142 du support de mors et s'étend avec du jeu jusque dans le trou 192 du mors de manière à se terminer sous la forme d'une tête portant contre un épaulement circonférentiel du trou 192, grâce à quoi le mors est supporté de façon pivotante sur le support de mors. On comprendra que la goupille 22 assure aux mors un centre de pivotement et un support vis-à-vis du support de mors. La tête est découverte dans la surface opposée de la section 19A de mors.La goupille 22 telle que représentée est sensiblement parallèle à la goupille d'articulation 21 à des fins que l'on va expliquer ci-après. Les axes des deux goupilles 21 et 22 se trouvent sur l'axe L comme on peut le voir sur la fig. 2. La section axiale 19B du mors 19, comme représenté en détail sur la fig. 2, comporte une surface 193 placée directement en face de la surface 143 du support de mors 14 et pourvue d'un creux 193A peu profond et en forme de cuvette présentant, en coupe transversale, une forme courbée. La surface 143 du support 14 de mors qui s'étend sur la même étendue sur la surface 193 est pourvue d'une saillie ou siège 143A analogue à une nervure et logée de façon coulissante dans le creux 193A ménagé dans la surface 193 du mors 19. La saillie et le creux se trouvent de façon symétrique autour de l'axe L indiqué sur la fig. 2.La saillie ou siège 143A a une section droite curviligne dont la courbure est identique à celle du creux 193A mais dont la longueur de l'arc est supérieure à celle de l'arc du creux curviligne 193A de sorte que les surfaces 143 et 193 définissent une paire d'espacements dans les cotés latéraux du creux et de la saillie ou siège. Ces espacements permettent aux ors 19 de basculer ou pivoter autour de la goupille 22 montée dans le support 14.Les surfaces 143 et 194 du support de mors 14 et la section 193 de mors s'étendent, respectivement, sensiblement dans une direction tangentielle à l'ouverture centrale de l'élément de base et ont une largeur identique ce qui a pour effet que les ouvertures des espacements ainsi formés sont orientées tangentiellement à l'ouverture centrale de l'élément de base et qu'il ne se trouve aucune saillie à cet endroit. Comme on peut le voir sur la fig. 2, la section axiale 19B du mors 19 comporte une paire de nervures 181,181' s'étendant dans la surface opposée à la surface 193 dans la direction axiale sur une longueur suffisante pour serrer ou bloquer la surface périphérique d'une piece a usiner quand les mors font saillie de la surface intérieure de l'ouverture centrale 111 de l'élément de base 11. Les nervures sont espacées l'une de l'autre par une cuvette centrale 180 et sont symétriques par rapport à l'axe L indique sur la fig. 2. Les nervures 181,181' comportent des sections de surface concave en direction des arêtes des coins extérieurs. Pour faire fonctionner le mandrin, on fait tourner manuellement la manette 27 et les mors 19 sont de ce fait amenés, de la manière mentionnée ci-dessus, à faire saillie radialement dans l'ouverture centrale 111 de l'élément de base, de sorte qu'une pièce à usiner logée dans cet élément se trouve provisoirement bloquée, les nervures portant contre la périphérie de la pièce à usiner. Quand la périphérie de la pièce à usiner comporte des déformations ou n'est pas réel le ment circulaire, les mors, ou l'un des mors, peuvent basculer ou pivoter autour de la goupille 22, le creux concave curviligne 193A se déplaçant sur la saillie convexe complémentaire 143A, ce qui fait venir les deux nervures en contact avec la périphérie de la pièce à usiner. Quand le couple est ensuite transmis de la broche de la machine à l'élément de base du mandrin, ou lorsque l'outil est avancé jusqu'à la pièce à usiner provisoirement serrée, les mors, ou l'un des mors, basculent autour de la goupille 22 de sorte qu'une seule des deux nervures 181, 181' se cale sur une profondeur de la périphérie de la pièce à usiner plus grande que celle sur laquelle se cale l'autre nervure en bloquant ainsi fermement la pièce à usiner.Les nervures 181,181' et le siège 193A sur la saillie 143A sont, comme on l'a mentionné, tous symétriques par rapport à l'axe L de la fig. 2, et le mandrin de la présente invention est adapté pour fileter à la fois des vis à pas à droite et à pas à gauche, ce qui dispense de la nécessité de l'échange fréquent de mandrin qui est de règle dans la technique antérieure quand on désire tailler un filetage dans une direction hélicoïdale opposée. Des particules de matière se détachent, par suite de l'action de pénétration d'une ou des deux nervures de mors dans la périphérie d'une nièce à usiner, et peuvent se mélanger avec l'huile d'usinage en formant une matière analogue à une bouillie présentant une viscosité accrue qui s'élève le long de la paroi latérale des mors. Les surfaces de parois concaves 182, 182' servent à dévier l'écoulement de cette matière en l'éloignant de l'ouverture latérale des espacements compris entre les surfaces 143 et 193 et dans lesquels le mors prend appui sur le support de mors.Grâce à cette disposition et du fait que les ouvertures des espacements sont situées tangentiellement à la périphérie de la piece à usiner qui est l'endroit où cette matière prend naissance, les espacements sont protégés contre la pénétration de cette matière qui, sans cela, entraînerait un coincement ou grippage des mors pivotants. Les espacements sont fermés par la section radiale 19A de mors pour empêcher la pénétration des rognures et/ ou matières métàlliques finement divisées produites par l'outil de coupe pendant l'opération de coupe. Quand l'opération de coupe est terminée, on tourne en sens inverse le disque à spirale d'Archimède et, de ce fait, les mors se dégagent de la pièce à usiner. Les mors peuvent alors revenir à leur position de centrage où la goupille d'articulation sollicitée par un ressort 21 se trouve de façon droite dans l'évidement 191. Du fait que la goupille 21 est, comme on l'a mentionné, parallèle à la goupille 22 autour de laquelle pivote chaque mors, le mouvement de pivotement se trouve facilité quand le mandrin est desserré. Quand on désire enlever les mors pour les remplacer, on peut facilement accéder dans la direction axiale de l'ouverture centrale de l'élément de base du mandrin à la tête découverte de la goupille 22. On peut donc dégager la goupille et l'enlever dans cette direction sans qu'aucune pièce se trouve sur le trajet et enlever le mors qui n'est supporté par aucun autre moyen que la goupille ou goujon d'assemblage 22. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportees dans le cadre de la présente invention tel qu'il est défini par les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Mandrin destiné à être utilisé avec une machine-outii et caractérisé par le fait qu'il comprend un élément de base annulaire qui comporte une ouverture centrale destinée à recevoir une pièce à usiner et qui est adapté pour être fixé au rotor de la machine-outil en vue d'une rotation avec ce rotor, plusieurs supports de mors espacés circonférentiellement l'un de l'autre dans l'élément de base annulaire en vue d'un déplacement dans la direction radiale de l'élément de base, plusieurs mors montés sur les supports de mors respectifs et pouvant pivoter par rapport auxdits supports de mors dans un espacement, ledit espacement délimité au moins par rapport auxdits supports de mors étant ouvert dans une direction sensiblement tangentielle à la pièce à usiner logée dans ladite ouverture centrale dudit élément de base, et un disque rotatif annulaire à spirale d'Archimède disposé dans l'élément de base et engrenant avec lesdits mors de manière à les dépla- cer radialement en les rapprochant et en les éloignant de la pièce à usiner logée dans l'ouverture centrale de l'élément de base. 2. Mandrin suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour servir de siège aux mors sur les supports de mors, ledit moyen formant ledit espacement. 3. Mandrin suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen pour supporter les mors sur le support de mors et constituant un pivot pour le mouvement de pivotement des mors. 4. Mandrin suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits supports de mors comportent chacun un moyen rétractable pour centrer les mors à l'état desserré, ledit moyen de centrage étant adapté pour s'engager dans le mors correspondant et s'étendant parallèlement audit moyen de support et de pivotement. 5. Mandrin destiné à être utilisé avec une machine-outil et caractérisé par le fait qu'il comprend un élément de base annulaire qui comporte une ouverture centrale destinée à recevoir une pièce à usiner et qui est adapté pour être fixé à un rotor de la machine-outil en vue d'une rotation avec ce rotor, plusieurs supports de mors espacés circonférentielle- ment l'un de l'autre dans l'élément de base annulaire en vue d'un déplacement dans la direction radiale de l'élément de base, plusieurs mors formés par une première section s'étendant dans la direction radiale dudit élément de base où lesdits mors sont supportés de façon pivotante sur les supports de mors respectifs, et une seconde section délimitant un espacement par rapport auxdits supports de mors de manière à en permettre un mouvement pivotant, ladite seconde section s'étendant perpendiculairement à ladite première section, et un disque rotatif annulaire à spirale d'Archimède disposé dans l'élément de base et engrenant avec lesdits supports de mors de manière à déplacer radialement les mors en les rapprochant et en les éloignant d'une pièce à usiner logée dans l'ouverture centrale de l'élément de base. 6. Mandrin suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite seconde section de chacun des mors comprend deux nervures qui sont formées sur une surface opposée au côte où se trouve ledit espacement et qui sont disposées symétriquement l'une à l'autre et que lesdits mors sont supportés de façon pivotante sur les supports de mors respectifs à l'endroit d'un axe géométrique par rapport auquel lesdits nervures sont symétriques.