Brevet FR2469237A1 — publié le 19810522

La présente invention concerne un dispositif pour adapter des pièces à section carrée sur une machine-outil munie d'un mandrin à trois mors, une application pour mettre en oeuvre ce dispositif, et un procédé pour la fabrication de ce même dispositif. Les machines-outils, et en particulier les tours, sont munis de dispositifs pour maintenir en position les pièces à usiner. Ces dispositifs comprennent généralement des mors adaptables sur un mandrin porte-outils, les mors enserrant la pièce à usiner sur plusieurs de ses faces. Dans le cas où la machineoutil est un tour, le mandrin est entraîné en rotation par le moteur du tour, de sorte que la pièce maintenue par les mors soit entraînée elle-même en rotation pour l'usinage. Les mors de configuration classique sont des pièces métalliques de For- me générale sensiblement parallèlépipédique, comprenant quatre grandes faces latérales longitudinales, et deux petites faces en bout de pièce.L'une des faces longitudinales est munie d'un dispositif d'entraînement en translation telle qu'une crémaillère pour collaborer avec un moyen d'entraînement solidaire du mandrin. Les deux faces latérales qui lui sont perpendiculaires sont munies d'une rainure de guidage pour coopérer avec des éléments du mandrin pour permettre le coulissement du mors sur le mandrin selon une direction radiale perpendiculaire à l'axe de rotation du mandrin. La face en bout de mors qui est la plus proche de l'axe de rotation du mandrin est la face de travail destinée à être en contact avec la pièce à usiner. Les mandrins les plus couramment utilisés comprennent trois glissières radiales pour l'adaptation de trois mors répartis de façon régulière sur le pourtour du mandrin, c'est-à-dire dans des directions séparées par des angles sensiblement égaux à 1200. La crémaillère prévue sur la première face latérale du mandrin coopère avec une pièce Frontale à rainures héli cordiales, couramment appelée escargot, dont la rotation produit le déplacement radial des mors. Le montage des mors sur le mandrin doit toujours se faire dans le même ordre, les mors étant numérotés à cet effet : la position des dents formant la crémaillère sur chaque mors est telle que lorsque les mors sont insérés dans les moyens de guidage correspondants, les faces de travail de ces mors ont des positions symétriques par rap port à l'axe de rotation du mandrin. Les mandrins à trois mors sont bien adaptés pour l'usinage de pièces à section triangulaire ou éventuellement circulaire, mais ne permettent pas un bon maintien des pièces à section carrée. Lorsque l'on veut assurer un bon maintien de pièces à section carrée, on utilise des mandrins à quatre mors, chacun des mors venant au contact d'une face latérale de la pièce à usiner. Ces mandrins à quatre mors sont des pièces relativement onéreuses, dont l'utilisation est spécifique et beaucoup moins Fréquente que les mandrins à trois mors, Un objet de la présente invention est de proposer un ensemble de mors de conception nouvelle, adaptable à un mandrin à trois mors, et pouvant assurer le maintien de pièces à section carrée. Un autre objet de la présente invention est de prévoir un tel ensemble de mors d'utilisation simple et facile à mettre en oeuvre. Un autre objet -de la présente invention est de prévoir un procédé de fabrication d'un tel ensemble de mors à la fois simple, économique et facile à mettre en oeuvre. Pour ce faire, et selon une caractéristique de la présente invention, un tel ensemble de mors comporte un premier, un second, et un troisième mors, chacun des mors étant muni d'un moyen de guidage coopérant avec le mandrin pour maintenir les mors selon trois directions de poussée radiale,répartis sensiblement à 1200 autour de l'axe de symétrie principal du mandrin et perpendiculaires à cet axe, les mors étant munis d'un moyen de réglage en position dans la direction de poussée radiale pour enserrer la pièce à usiner entre les Faces de travail des mors ; la face de travail du premier mors comporte une rainure longitudinale sensiblement parallèle à l'axe de symétrie du mandrin ; cette rainure est Formée de deux faces, symétriques par rapport à la direction de poussée radiale du mors, et inclinées sensiblement à 450 de part et d'autre de cette direction de poussée ; la face de travail du second mors fait avec la direction de poussée radiale de ce mors un angle voisin de 150, et est sensiblement perpendiculaire à l'une des faces de la rainure du premier mors, la face de travail du troisième mors Faisant avec la direction de poussée de ce mors un angle voisin de 150 et étant sensiblement perpendiculaire à la seconde face de la rainure du premier mors. Selon un autre aspect de la présente invention, le premier mors comporte en outre un moyen de réglage différentiel pour régler la position de sa face de travail par rapport à la position des moyens de réglage en position du mors selon la direction de poussée radiale ; ce premier mors comprend alors un corps de support, solidaire des moyens de réglage en position selon la direction de poussée radiale, et des moyens de guidage ; sur ce corps de support coulisse l'organe de travail comportant la face de travail rainurée, cet organe étant maintenu en position par une tige filetée de réglage solidaire du corps de travail et coopérant avec un alésage taraudé du corps de support. Selon un autre aspect de l'invention, cet ensemble de mors est obtenu à partir d'un ensemble de trois mors de configuration classique, le premier mors étant scindé en deux parties comprenant l'une le corps de support avec la crémaillère de réglage en position, et l'autre la face de travail, les deux parties étant reliées par la tige Filetée de réglage ; le second et le troisième mors sont usinés de façon à ce que leur face de travail fasse un angle voisin de 150 avec la direction de poussée radiale de chaque mors, l'usinage de ces faces étant effectué de manière à enlever sensiblement la même quantité de matière sur chacun de ces deux mors. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels La figure 1 représente une vue en perspective d'un mors 3 selon la présente invention La figure 2 représente schématiquement la pièce frontale du mandrin munie d'une rainure en spirale La figure 3 représente une vue en bout du montage sur le mandrin de trois mors enserrant une pièce à section carrée et La Figure 4 représente une vue en perspective du montage constituant le mors 1 selon la présente invention. Comme le représente la figure 1, le troisième mors, géné ralement référencé 3, est de forme générale sensiblement parallèlépipédique. Une première face latérale 4 comporte des dents 5 formant une crémaillère, les dents étant légèrement incurvées comme représenté sur la Figure pour épouser la forme de la rainure en spirale de la pièce Frontale du mandrin. Le mors 3 comprend en outre, sur les deux face latérales 6 et 7 perpendiculaires à cette première face 4, des rainures longitudinales de guidage respectivement 8 et 9, pour assurer le coulissement du mors dans un logement radial prévu sur le mandrin. La face de travail 10, en bout de mors, fait un angle voisin de 150 avec la perpendiculaire aux Faces 6 et 7, et est perpendiculaire à la face 4. Comme représenté schématiquement sur la Figure 2, le mandrin admet un axe de symétrie I-I, et, sur un tour, peut être animé d'un mouvement de rotation selon cet axe. De façon classique, le mandrin comporte un disque frontal muni d'une rainure en spirale 20, sur lequel viennent se plaquer les dents des crémaillères des mors. Ainsi, une rotation du disque frontal dans le sens de la flèche 21 produit un rapprochement des mors de l'axe de rotation du mandrin, et permet d'assurer le serrage pour le maintien de la pièce à usiner, Comme le représente en bout la figure 3, les trois mors 1, 2 et 3 sont posés selon trois directions de poussée radiale réparties sensiblement selon des angles de 1200 autour de l'axe de symétrie principal du mandrin 30. La face visible du mors 3 est la face de dessous-de la figure 1. Les Faces latérales 6 et 7 sont parallèles à la direction radiale de poussée du mors, tandis que la face de travail 10 est d'une part inclinée d'un angle sensiblement égal à 150 par rapport à cette direction radiale de poussée et d'autre part parallèle à l'axe de symétrie central I-I du mandrin. Le mors 2, disposé selon une direction faisant un angle sensiblement égal à 1200 avec la direction du mors 3, a une face de travail 31 qui fait un angle sensiblement égal à 150 avec la direction radiale de poussée de ce mors, cette face étant d'une part parallèle à l'axe de symétrie central I-I et d'autre part perpendiculaire à la face de travail 10 du mors 3. Le mors 1, positionné selon une direction faisant un angle sensiblement égal à 1200 avec la direction de chacun des deux autres mors, est muni d'une face de travail double, formée par une rainure en V longitudinale, c'est-à-dire parallèle à l'axe de symétrie principal du mandrin I-I. Cette rainure est formée de deux facettes perpendiculaires, symétriques par rapport à la direction radiale de poussée du mors 1, la facette 32 étant perpendiculaire à la face de travail 10 du mors 3, la facette 33 étant perpendiculaire à la face de travail 31 du mors 2. Ainsi, les trois mors réalisent la reconstitution d'une Forme carrée, permettant l'adaptation d'une pièce à usiner de section carrée sur le mandrin à trois mors 30. Chacun des mors est muni de rainures latérales telles que 6 et 7, assurant le maintien du mors dans la direction radiale de poussée, et permettant leur coulissement dans cette direction sous l'effet de la rotation du disque à rainures en spirales 20 du mandrin. Pour permettre l'adaptation de cet ensemble de mors à des pièces à usiner de section carrée et de dimensions variables, il est en outre prévu, selon l'invention, de munir le mors 1 d'un dispositif de réglage différentiel permettant de désolidariser le réglage en position de la face de travail de ce mors 1 du réglage en position des faces de travail 31 et 10 des mors 2 et 3. Ce dispositif de réglage différentiel, selon le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, est réalisé de la façon suivante : les facettes de travail 32 et 33 du mors 1 sont solidaires d'un organe de travail 34 en U, en forme de chape, venant coiffer un décrochement 40 du corps de support 35 comportant les rainures de guidage et la crémaillère de positionnement.Le déplacement de l'organe de travail par rapport au corps de support est effectué par un boulon ou tige Filetée 36, solidaire de l'organe de travail 34 dans ses mouvements selon la direction de poussée radiale du mors, et coopérant avec un alésage taraudé 37 du corps de support. La rotation de la tige filetée 36 permet ainsi de régler la position des fa- cettes 32 et 33 sans modifier la position des mors 2 et 3, de façon à adapter le dispositif à des pièces à section carrée de dimensions différentes. Le corps de support 35 est sensiblement plus court que les mors 2 ou 3, de façon à permettre un réglage en position plus important de la face de travail du corps 34. Le corps comprend, sur la face correspondant à la face de travail, un décrochement 40 à section rectangulaire comme représenté sur la figure 4, qui s'emboîte entre les deux pattes latérales du corps de travail 34 en forme de chape. Pour assurer un bon positionnement de l'organe par rapport au corps, les pattes sont en contact glissant selon leurs faces internes avec les Faces latérales du corps de support, assurant ainsi un bon guidage de 1'or- gane de travail. Pour améliorer le maintien en cas de serrage déséquilibré de pièces à section carrée à l'aide du dispositif selon l'invention, il est prévu de renforcer les moyens de guidage de l'organe de travail : d'une part la petite face latérale 41 de l'organe 34 peut rester en cohtact glissant avec la face 42 du décrochement 40 parallèle au sens de déplacement de ltor- gane 34 ; d'autre part, il est prévu de ménager des rainures et/ou glissières de guidage entre les faces latérales du corps de support et les pattes latérales de l'organe de travail pour guider cet organe dans son-déplacement longitudinal selon l'axe de poussée radial. Il est prévu, selon l'invention, d'utiliser le dispositif précédemment décrit de la manière suivante : les 3 mors sont insérés l'un après l'autre, dans l'ordre, sur le mandrin 30, comme cela se fait avec les dispositifs de l'art antérieur. La pièce à usiner à section carrée est ensuite positionnée de fa. çon à ce qu'une de ses arêtes soit logée dans la rainure longitudinale de la face de travail du mors 1, les Faces de travail des mors 2 et 3 étant plaquées contre une face latérale de la pièce à usiner. Le serrage est ensuite effectué d'une part au moyen du disque frontal à rainures en spirales 20, et d'autre part au moyen de la tige filetée 36 de manière à centrer la pièce à usiner sur l'axe de rotation I-I. La tige filetée 36 permet de centrer la pièce, et le disque 20 permet de serrer cette même pièce. Pour la commodité de l'utilisation du dispositif selon la présente invention, et pour assurer un bon centrage de la pièce à usiner, les faces de travail 31 et 10 des mors 2 et 3 sont sensiblement symétriques par rapport à la direction radiale de poussée du mors 1.Ainsi, un déplacement de l'organe de travail du mors 1 pour le centrage de la pièce ne produit pas de déplacement latéral de cette pièce de sorte que le centrage par rapport au mors 1 est automatiquement réa lisé. Le centrage n'est donc à effectuer que dans une seule direction. Il est en outre possible, à l'aide de ce dispositif, de dé caler de Façon sensible le réglage des trois mors : les mors 2 et 3 doivent toujours être insérés sur le mandrin dans le même ordre et à la suite l'un de l'autre, mais le mors 1 peut être inséré soit avant soit après les deux autres mors. Ainsi, la position radiale du mors 1 peut être réglée dans des pro portions importantes, permettant un réglage et une adaptation sur des pièces de dimensions très variables. La tige filetée 36 est ensuite utilisée pour le réglage fin du centrage de la pièce, et il est à ce titre intéressant de prévoir une course de l'organe de travail 34 par rapport au corps de support 35 au moins égale à la distance entre deux dents 5 de la cremail lère de positionnement des mors. Il est également prévu, selon l'invention, un procédé de fa- brication simple d'un ensemble de mors tel que décrit précédem ment : ce procédé de fabrication consiste à usiner les mors du commerce utilisés dans les dispositifs de l'art antérieur, de t formes généralement parallèlépipédiques, et comportant les rai nures de guidage et les crémaillères de positionnement. Les mors 2 et 3 sont obtenus de manière simple par fraisage ou par tout autre procédé permettant d'enlever de la matière sur les faces de travail. Il est alors essentiel d'enlever sensiblement la même quantité de matière sur chacune des faces, de Façon à respecter la symétrie des deux mors 2 et 3 par rapport à la direction de poussée radiale du mors 1. Le mors 1 est ensuite usiné de manière à lui enlever la partie correspondant à sa face de travail primitive, ainsi que le décrochement 40, cette face de travail étant reconstituée par l'adjonction de l'or gane de travail en U qui vient s'emboîter sur lui et qui est solidaire de la tige filetée 36. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de ré alisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS i - Ensemble de mors pour adapter une pièce à usiner à section carrée sur un mandrin à trois mors, comportant un premier, un second et un troisième mors, chacun des mors étant muni de moyens de guidage coopérant avec le mandrin pour maintenir les mors selon trois directions de poussée radiales réparties sensiblement selon des angles de 1200 autour de l'axe de symétrie principal du mandrin et perpendiculairement audit axe, chaque mors étant muni en outre d'un moyen de réglage en position selon sa direction de poussée radiale pour enserrer la pièce à usiner entre les faces de travail des mors, caractérisé en ce que le premier mors porte sur sa face de travail une rainure longitudinale en V, d'une ouverture de 900, sensiblement-pa- rallèle à l'axe de symétrie principal du mandrin, cette rainure étant formée de deux facettes symétriques par rapport à la direction de poussée radiale du mors, en ce que la face de trav#ail du second mors fait avec la direction de poussée radiale de ce mors un angle voisin de 150 et est sensiblement perpendiculaire à l'une des Facettes de la rainure du premier mors, et en ce que la face de travail du troisième mors fait avec la direction de poussée de ce mors un angle voisin de 150 et est sensiblement perpendiculaire à la seconde facette de la rainure du premier mors. 2 - Ensemble de mors selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier mors comporte en outre un moyen de réglage différentiel pour régler la position de sa face de travail par rapport à la position des moyens de réglage en position du mors selon la direction de poussée radiale. 3 - Ensemble de mors selon la revendication 2, caractérisé en ce que le premier mors comprend un corps de support, solidaire des moyens de guidage et des moyens de réglage en position selon sa direction de poussée radiale, et un organe de travail comportant la face de travail rainurée maintenu en position par rapport au corps par une tige filetée de réglage solidaire de l'organe de travail, coopérant avec un alésage taraudé du corps, cet ensemble constituant ledit moyen de réglage différentiel. 4 - Ensemble de mors selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps de support est sensiblement plus court que les mors 1 ou 2 et comporte, sur la partie correspondant à la face de travail, un décrochement pour recevoir l'organe de travail, lequel organe, en Forme de chape comprenant deux pattes latérales et une partie frontale perpendiculaire aux pattes, vient s'insérer dans le décrochement, les pattes étant en contact glissant selon leurs faces internes avec les faces latérales du corps de support. 5 - Ensemble de mors selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le premier mors comporte en outre des rainures et glissières de guidage pour guider le déplacement longitudinal de l'organe de travail par rapport au corps de support. 6 - Application d'un ensemble de mors selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 sur une pièce à usiner de section carrée, caractérisé en ce qu'#lCcomprend les étapes suivantes - placer une arête de la pièce à usiner dans la rainure du pre mier mors - effectuer un réglage approximatif de la position des mors se lon leur direction de poussées radiales à l'aide des moyens de réglage en position pour centrer la pièce à usiner sen siblement selon l'axe de symétrie du mandrin - affiner le centrage de la pièce à usiner à l'aide du moyen de réglage différentiel du premier mors - assurer le blocage de la pièce à usiner à l'aide des moyens de réglage en position des mors selon les directions de pous sée radiales. 7 - Procédé de Fabrication d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à usiner trois mors de l'art antérieur, prévus pour adapter des pièces à section circulaire ou triangulaire, l'usinage se faisant de la façon suivante - fraiser la face de travail de chacun des mors 2 et 3 de Fa- çon à réaliser les faces inclinées sensiblement de 150 par rapport à la direction de poussée radiale et parallèles à l'axe de symétrie du mandrin, l'usinage de ces faces étant effectué de manière à enlever sensiblement la même quantité de matière sur chacun de ces deux mors de façon à respecter la symétrie de positionnement de ces deux mors par rapport à l'axe de poussée radiale du troisième mors - couper le premier mors parallèlement à sa face de travail pour le raccourcir, tailler un décrochement sur la face ob tenue et réaliser l'alésage taraudé ; et - adjoindre à ce premier mors l'organe de travail en forme de chape.