Brevet FR2467034A1 — publié le 19810417

-1 Centre d'usinage à commande numérique et à tourellq interchangeables La présente invention concerne un centre d'usinage et notamment un centre de tournage à commande numérique et à tourelles porte-outils interchangeables. On sait que dans les centres de tournage à commande numérique, il est nécessaire de mettre en action successivement et automatiquement, de multiples outils. A cet effet, on met en oeuvre un changeur d'outils comprenant, par exemple, une double pince dont l'une vient de saisir l'outil qui a terminé une séquence d'usinage ou qui est usé, tandis que l'autre vient saisir un nouvel outil dans le magasin porté par un chariot et le met à la place de l'outil précédent. Une telle substitution s'effectue lorsque l'outil n'est pas utilisé. Cette solution présente l'avantage d'éliminer les risques de collision entre outils en réserve et pièce à usiner ou contre-poupée. Elle donne cependant lieu à des temps de changements d'outils longs et incompatibles avec des fabri- cations de moyenne série, dont les temps de cycles sont souvent très courts, de l'ordre de 30 secondes à 4 minutes. Par ailleurs, elle ne permet pas de changement automatique de magasin. Une autre solution consiste à mettre en oeuvre une ou deux tourelles porte-outils qui évoluent par rotation continue ou discon- tinue et indexage automatique pour sélectionner l'outil approprié à la séquence de travail. La concentration dans un espace réduit de l'outil en action et des outils en attente, conduit à des temps de changement courts mais implique aussi des précautions particulières dans l'établissement des cycles pour éviter les collisions entre outils et pièces, outils et poupée ou contre-poupée, outils de deux chariots entre eux. Aucune de ces solutions précédentes ne permet de remplacer un outil usé sans arrêter la machine, ce qui est incompatible avec l'objectif de productivité des moyens automatiques à commande numérique. La présente invention permet de remédier à de tels inconvénients. L'invention a donc pour but un centre d'usinage et notamment un centre de tournage du type comportant un banc, une broche montée dans une poupée ainsi qu'éventuellement qu'une contre-pointe montée 2467034-- 2 2- sur une contre-poupée et disposées sur ledit banc, au moins une tourelle porte-outils amovible montée sur un chariot, caractérisé par le fait que ladite tourelle montée sur le chariot qui la supporte, peut être déplacée en translation à l'extérieur de l'espace de travail dans lequel se trouve la pièce à usiner et inversement ramenée à l'intérieur dudit espace de travail pour usinage d'une pièce, ladite tourelle comprenantune embase et une partie interchangeable portant les outils, des moyens étant prévus pour remplacer automatiquement à l'extérieur dudit espace de travail, et dans une zone voisine de l'arrière de ladite poupée, une partie interchangeable portant des outils usés par une autre partie interchangeable portant des outils neufs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui suit, donnée à titre d'exemple purement illustratif mais nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente en élévation un centre de tournage selon l'invention, - la figure 2 représente en vue de côté ledit centre de tournage, - la figure 3 représente la poupée dudit centre de tournage avec la disposition particulière de ses organes d'entraînement et de raccordement. - la figure 4 représente une tourelle porte-outil mise en oeuvre dans le centre de tournage selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2 un centre de tournage selon l'invention comporte un bâti ou banc 1 sur lequel sont montées une broche 2 et une contre-pointe 3 liées respectivement à une poupée 4 et une contre-poupée 5. La pièce à usiner (non représentée) est disposée dans le mandrin d'une broche 2 et éventuellement une contre- pointe 3. Les références 6 et 7 désignent deux tourelles porte-outils disposées de part et d'autre de la pièce à usiner. Des outils 8 sont fixés auxdites tourelles, elles-mêmes montées chacune sur un chariot 9 apte à coulisser en translation horizontale sur le bâti 1 par l'inter- médiaire de glissières telles que 10. Bien entendu chacune des tourelles peut être entraînée en translation sur son chariot le long de glis- sières 11 (figure 2) afin d'amener les outils en position d'usinage. 3 3- En se référant aux figures 2 et 3, on voit que la broche 2 de la poupée 4 est mue par une courroie 22 ou un engrenage entraînée par un moteur 23. Ladite courroie 22 traverse la surface d'appui de la poupée 4 sur le banc 1 par l'intermédiaire d'une ouverture 24. De même les raccordements électriques, hydrauliques ou pneu- matiques 30 des équipements auxiliaires 25 situés à l'arrière de la poupée tels que vérin de serrage du mandrin, capteurs d'indexage de broche, dynamo tachymétrique et autres traversent une ouverture 26 aménagée à l'intérieur de la surface d'appui de la poupée 4 sur le banc 1. Une telle disposition permet de garder libre les deux faces latérales de la poupée pour permettre le libre passage des chariots 9 par déplacement suivant les glissières 10 et la face 27 opposée au mandrin de broche pour disposer derrière la poupée d'un espace réservé aux changements de tourelles. La figure 4 représente de façon plus détaillée une tourelle par exemple la tourelle 6. Elle comporte une embase 12 assujettie à un organe rotatif 13 et à une tige 15 commandée par un vérin 14. L'embase 12 comprend en outre, trois doigts tels que 16 mobiles radialement dans un moyeu 19 et aptes à venir s'engager dans un embrèvement conique 17 d'une partie interchangeable 18 de la tourelle sur laquelle sont fixés les outils tels que 8. L'embase 12 comprend aussi une denture radiale telle que 20 ou tout autre système pour centrer et indexer angulairement la partie interchangeable 18 de la tourelle sur laquelle est montée la contre- partie 21 de la denture 20. Un tel centre de tournage fonctionne de la façon suivante Lorsque à l'issue d'un certain temps d'usinage, il s'avère nécessaire de changer les outils de l'une ou de l'autre, ou des deux tourelles, le ou les chariots 9 porte-tourelle sont amenés en trans- lation en bout des glissières 10, à l'extérieur des organes rotatifs du centre de tournage, c'est-à-dire en dehors de la tranche d'espace ou espace de travail située entre la poupée 4 et la contre-poupée 5. La partie interchangeable 18 portant les outils usés est alors dissociée de son embase 12, par poussée de la tige 15, ce mouvement étant en sens inverse de celui mis en oeuvre pour solidariser une - 4- partie interchangeable 18 avec l'embase 12. Une autre partie interchangeable 18 équipée d'outils neufs et préréglée est alors mise en place sur l'embase 12. Une telle mise en place est effectuée par retrait axial de la tige 15 commandée par le vérin 14 qui force en un mouvement radial les trois doigts 16, lesquels viennent s'engager dans l'embrèvement conique 17. Le chariot 9 porte-tourelle est alors ramené dans le champ de tournage et ladite tourelle sera remise en service. Une tourelle peut être échangée pendant que l'autre est en phase d'usinage, mais un mode particulier et préférentiel consiste à changer les deux tourelles pendant qu'une manutention automatique procède au changement de la pièce entre la broche 2 et la contre- pointe 3. Cela est rendu possible grâce aux dispositions et solutions choisies selon l'invention qui permettent de séparer l'espace o s'effectuent les changements de tourelles de la tranche d'espace o s'opèrent l'usinage et le changement de la pièce à usiner. On voit donc que dans le centre de tournage selon l'invention une ou deux tourelles sont en service pendant que l'on procède au changement des outils sur d'autres tourelles. Ces tourelles sont interchangées entre elles pendant que s'effectue le changement de la pièce à usiner. Il n'y a donc pas d'arrêt du cycle de production ce qui se traduit par une diminution du temps et du coût de production; En outre, le temps de changement d'outils sur une tourelle est rapide et sa durée en tous cas inférieure au temps d'usure des outils portés par la tourelle en fonctionnement; de la sorte tout temps mort se trouve limité au mieux dans un cycle de fabrication du centre de tournage. Le préréglage des outils sur tourelles interchangeables en salle de métrologie, n'exclut pas une faible erreur résiduelle de réglage des outils. Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'avantage de constater d'une façon précise, en salle de métro- logie ces erreurs résiduelles, de les mettre en mémoire et les intro- duire manuellement ou automatiquement sous forme de corrections de cotes dans l'équipement de commande numérique du centre de tournage, 2467034: -5- ce qui se traduit par une amélioration de la qualité de l'usinage. L'invention est mise en oeuvre dans tous les types de centres de tournage. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier on peut sans sortir du cadre de l'invention, apporter des modifications de détails, changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. 2467034 ' -6 - REVENDICATIONS 1/ Centre d'usinage et notamment centre de tournage du type comportant un banc, une broche montée dans une poupée ainsi qu'éventuellement une contre-pointe, montée sur une contre-poupée et disposées sur ledit banc, au moins une tourelle porte-outils amovible montée sur un chariot, caractérisé par le fait que ladite tourelle montée sur le chariot qui la supporte, peut être déplacée en translation à l'exté- rieur de l'espace de travail dans lequel se trouve la pièce à usiner et inversement ramenée à l'intérieur dudit espace de travail pour usinage d'une pièce, ladite tourelle comprenant une eiftbase et une partie interchangeable portant les outils, des moyens étant prévus pour remplacer automatiquement à l'extérieur dudit espace, de travail et dans une zone voisine de l'arrière de ladite poupée, une partie interchangeable portant des outils usés par une autre partie inter- changeable portant des outils neufs. 2/ Centre d'usinage selon la revendication 1, caractérisé par-le fait qu'il comporte deux tourelles porte-outils. 3/ Centre d'usinage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites tourelles porte-outils sont aptes a être déplacées simultanémentàl'extérieur dudit espace de travail de sorte que le remplacement de leurs parties interchangeables portant des outils usés par une autre partie interchangeable portant des outils neufs s'effectue en même temps que le remplacement d'une pièce usinée par une pièce à usiner à l'intérieur dudit espace de travail. 4/ Centre d'usinage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'une desdites tourelles porte-outils est apte à être déplacée à l'extérieur dudit espace de travail pour le remplacement de sa partie interchangeable portant des outils usés par une autre partie interchangeable portant des outils neufs tandis que l'autre tourelle porte-outils effectue l'usinage d'une pièce à l'intérieur dudit espace de travail. / Centre d'usinage selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ladite broche et ladite poupée sont mues par des moyens entraînés par un moteur, lesdits moyens traversant la surface d'appui de la poupée sur le banc par l'intermédiaire d'une première ouverture. 7 - 6/ Centre d'usinage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les raccordements électriques, hydrauliques, pneu- matiques et autres des organes auxiliaires situés à l'arrière de la poupée sont effectués par l'intermédiaire d'une deuxième ouverture aménagée dans la surface d'appui de la poupée sur le banc. 7/ Centre d'usinage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que lesdits moyens prévus pour remplacer automatiquement à l'extérieur dudit espace une partie interchangeable d'une tourelle portant des outils usés par une autre partie interchangeable portant des outils neufs, comportent un organe rotatif, une tige mobile axia- lement pouvant engager des doigts de l'embase, mobiles radialement dans un moyeu, dans un embrèvement conique de la partie interchangeable de la tourelle, et vice-versa. 8/ Centre d'usinage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'embase de la tourelle comporte une denture radiale de centrage et d'indexage angulaire de la partie interchangeable.