Brevet FR2477455A1 — publié le 19810911

l La présente invention a pour objet une machine à outil rotatif destinée à reproduire sur une pièce les motifs d'un gabarit ou pièce mère ou à reproduire une pièce à partir d'un gabarit ou pièce mère. Dans le cas d'usinage par reproduction d'une pièce préalablement ébauchée il est connu de faire appel à des machines pourvues d'un organe de fixation de la pièce à usiner, et d'au moins un outil rotatif tel une bande abrasive déplaçable suivant le contour d'un gabarit. L'inconvénient de ce type de machine est que l'on doit avant tout usinage des pièces régler d'une manière très précise la position de la pièce par rapport au gabarit et/ou par rapport aux outils. Pour cela on fait généralement appel à un personnel hautement qualifié donc onéreux. En outre du fait de la mobilité de l'outil suivant le profil du gabarit ce type de machine est généralement pourvu d'au moins un chariot porte-outil monté sur des glissières solidaires du bâti. Ce chariot est doté d'un galet ou autre organe qui coopère avec le gabarit. Pour réaliser un usinage précis de la pièce la fabrication des glissières et des guides du chariots doit être réalisée d'une manière très précise et ces différents organes sont généralement pourvus d'aménagements spéciaux limitant leur usure ce qui rend la fabrication d'une telle machine, longue et onéreuse. D'une manière générale ce type de machine est plus particulière- ment destiné à l'usinage de grandes séries de pièces et son em- ploi de par son coût n'est pas envisageable pour des petites ou moyennes séries. La présente invention a pour but: la suppression de ces inconvé- nients en mettant en oeuvre une machine simple à réaliser et peu coûteuse, particulièrement destinée à l'usinage de petites séries de pièces de manière précise sans aucun réglage de la position de la pièce à usiner par rapport à l'outil et sans réglage particu- lier de la position de la pièce par rapport au gabarit. 2 2477453 1 Un autre but -de l'invention est la mise en oeuvre d'une machine qui n'exige pas pour l'usinage des pièces un personnel qualifié ce qui tend à réduire le coût du produit fini malgré le nombre peu important de pièces à usiner dans l'hypothèse d'un usage de la machine selon l'invention pour des petites séries. A cet effet, la machine selon l'invention se caractérise essentiel- lement en ce que l'outil rotatif est doté d'un guide circulaire coaxial au dit outil et qui coopère avec le profil d'un gabarit sur lequel est fixée la pièce à usiner. Selon une autre caractéristique de l'invention, le guide est cons- titué par un roulement à bague extérieure amovible, le dit roule- ment pouvant recevoir des bagues de diamètre différent pour faire varier la profondeur de passe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la lecture de la description d'une forme préférentielle de réalisation en se référant aux dessins annexés en lesquels - La figure 1 est une vue de dessus d'une telle machine. - La figure 2 est une vue de la machine en coupe AA suivant la figure 1. - Les figures 3.4.5. sont des vues en coupe d'exemples de réali- sation du guide d'usinage. - La figure 6 est une vue an perspective d'un gabarit d'usinage. - Les figures 7 et 8 sont des vues du système de mise-en tension de la bande abrasive et du réglage du parallélisme des rouleaux rotatifs. 3 2477453 1 La machine à outil rotatif selon l'invention peut être une ma- chine utilisée pour la reproduction de pièces à partir d'un gaba- rit ou pièce mère ou une machine du type ponceuse, utilisée pour la finition de pièces à partir d'un gabarit ou pièce mère. Telle que représentée la machine selon l'invention par exemple du type ponceuse à double bande comprend un bâti 1 sur lequel est posée une table 2 pourvu.e d'au moins un plan4de-travail 3. Dans la zone du plan de travail la machine est pourvue d'au moins un outil rotatif 4 abrasif,. monté dans un carter de protec- tion 5 et pourvu d'au moins un-guide 6 (figure 12) coopérant avec un gabarit 7 sur lequel est fixée la pièce à usiner 8 préa- lablement ébauchée, le dit gabarit-et la dite pièce étant manoeu- vrée par l'utilisateur de la machine. Le bâti 1 est constitué par quatre pieds 9 verticaux, de même longueur entretoises à leur extrémité supérieure-par deux longe- rons 10 horizontaux et parallèles et par au moins une traverse 11 horizontale et perpendiculaire aux dits longerons en bout des- quels elle est fixée. Les longerons 10 sont dotés de plusieurs orifices cylindriques d'axe vertical de passage de moyen de fixation de la table 2 au bati 1. De préférence la machine est pourvue d'au moins trois cales 12 interposées entre les longerons et la table pour régler la posi- tion de celle-ci par rapport au bâti et/ou pour régler l'ortho- gonalité de son plan de travail par rapport à l'axe de l'outil rotatif. La table 2 en métal ou autre se présente sous la forme d'une paroi plane de préférence horizontale de contour extérieur poly- gonal ou curviligne pourvue d'au moins un contour curviligne, circulaire ou polygonal définissant le plan de travail 3.. Le contour du plan de travail est tel que,quelque soit la posi- tion de l'utilisateur de la machine par rapport au dit contour, celui-ci puisse sans aucune gêne accéder à l'outil rotatif. La forme du contour du plan de travail est telle qu'elle permet- 4 2477453 1 te également de disposer intégralement le gabarit sur le plan de travail et ceci malgré la position du-dit gabarit par rapport à l'outil rotatif lorsqu'il usine la pièce. Selon une forme préférentielle de réalisation nomme représentée en figure 1 la table se présente sous la forme d'un rectangle d'axe longitudinal parallèle aux longerens prolongé au delà d'un de ses petits côtés par le plan de travail 3. Ce plan de travail épouse sensiblement la forme d'un triangle dont la grande base est perpendiculaire à l'axe longitudinal de la forme rectangulaire et déborde la dite forme de part et d'autre de ses côtés longitudinaux 13, la dite base étant plus large que la table. Le plan de travail est doté de deux petits côtés 14 raccordant les côtés 15 de la forme triangulaire du plan de travail 3 aux côtés 13 longitudinaux de la forme rectangulaire de la table 2. Les côtés 15 sont de préférence perpendiculaire l'un à l'autre ou forment entre eux un angle supérieur à un droit et sont dis- posés de manière symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la forme rectangulaire de la table. Avantageusement les côtés 15 sont raccordés l'un à l'autre par un arrondi pour des raisons deisécurité évidentes à l'homme de l'art. En outre pour diminuer l'empattement de la machine les côtés 14 du plan de travail sont perpendiculaires aux côtés 15 auxquels ils se raccordent ou forment avec ceux-ci un angle obtus. Le plan de travail tel que décrit est particulièrement adapté à recevoir deux outils rotatifs situés respectivement de part et d'autre de l'axe longitudinal de la table 2. De préférence les deux outils abrasifs rotatifs sont de gros- seur de grain différente pour réaliser -tout d'abord une demi- finition en travaillant avec l'outil dont la grosseur de grain est la plus importante et une finition en travaillant avec l'au- tre outil. Pour cela l'utilisateur de la machine va engager la pièce préa- lablement ébauchée et son gabarit sur le plan de travail par 2477453 1 un des petits côtés 14, et tout en l'appliquant contre l'outil abrasif va lui imprimer un mouvement d'avance (visualisé sur la figure l par la flèche A) dirigé de ce cilté 14 vers la zone du plan de travail située en deça de l'axe longitudinal de la table 2. Après réalisation de la demi-finition telle que représentée en figure 1 l'utilisateur en engageant la pièce et son gabarit par le peiit côté 14 symétrique au précédent par rapport à l'axe lon- gitudinal de la table procède à la finition avec le deuxième ou- til rotatif. Selon une forme préférentiel de réalisation les outils abrasifs 4 sont constitués chacun par une bande abrasive sans fin partiel- lement située dans le plan de travail montée sur des galets 16 et 17 d'axes perpendiculaires au dit plan. Les bandes abrasives sont avantageusement logées dans un carter de protection raccordé à une buse 18 d'aspiration des déchets d'usinage. Ce carter est pourvu d'au moins deux couvercles montés sur char- nières pour permettre la changement de la bande abrasive et/ou des galets 16 et 17. Ces galets sont calés de manière amovible par tous moyens connus sur des arbres rotatifs verticaux et s'engagent chacun dans un orifice ménagé dans la table 2 et tourillonnent dans des paliers situés sous la dite table. L'arbre 19 correspondant au galet 16 est monté dans au moins deux paliers 20 fixés par tous moyens connus à une des faces verti- cales de la traverse Il du chassis 1. L'arbre 21 correspondant au galet 17 est monté dans au moins deux paliers 22 fixés sur un moyen de mise en tension de la bande et de réglage du parallélisme des deux galets 16 et 17. L'arbre 19 au delà de son palier inférieur 20 est doté d'une poulie 23 pourvue d'au moins une gorge recevant une courroie de transmission 24 coopérant avec une poulie 25 calée sur l'arbre de sortie d'un organe moteur 26 solidaire du chassis 1. La courroie 24 est mise en tension par un tendeur 27 connu en soit, représenté schématiquement en figure 1. 6 247745; 1 Ce tendeur est fixé par tous moyens connus au bâti 1 de la machi- ne. La poulie 25 est dotée d'au moins deux gorges recevant chacune une courroie 24 pour entraîner en rotation les deux galets 16 de la machine et les deux bandes abrasives 4. Avantageusement l'organe moteur 26 tel un moteur électrique est équipé d'un organe de sélection de son sens de rotation et est associé à un moyen de variation de la vitesse de rotation de la bande abrasive 4. L'abre 19 est doté d'un collet 27 disposé sous le galet 16 et au niveau de l'orifice ménagé dans la table dans lequel s'engage le dit arbre 19. La face supérieure du collet 27 est située au-dessus du plan de travail 3 et le diamètre du dit collet est inférieur au diamètre de l'orifice de la table dans lequel s'engage l'arbre 19. Contre la face supérieure du collet 27 et sous l'extrémité basse du galet 16 est monté le guide d'usinage 6. Contre ce guide en cours d'usinage vient buter la face de réfé- rence 7A du gabarit 7. Dans l'exemple de réalisation représenté en figure l le profil de la face TA est curviligne et présente une succession de creux et de bosses qui doivent être reproduits sur la pièce 8 portée par le gabarit. Lorsque l'utilisateur imprime à la pièce et à son gabarit un mou- vement d'avance le guide 6 suit le profil de la face de réfé- rence 7A en sorte que la pièce soit également animée d'un mouve- ment d'avance et de recul par rapport à l'outil abrasif pour repro- duire sur une des faces de la dite pièce le profil de la face 7A. La génératrice de l'outil rotatif qui pénètre le plus dans la piè- ce 8 est toujours située dans un plan qui passe par l'axe de rota- tion de l'outil et du guide et par le point de contact du dit guide avec la face de référence 7A du gabarit. Cette condition doit être remplie quelque soit la position de la pièce 8 en cours d'usinage et de son gabarit par rapport à l'axe longitudinal de la machine. 7 2477455 1 0 Cette particularité permet de reproduire sur la pièce des profils relativement complexes sans avoir d'angle d'attaque imposé. A cet effet, le guide 6 est de forme circulaire ou cylindrique, doté d'au moins une surface extérieure de révolution, par exem- ple circulaire ou cylindrique coaxiale à l'arbre 19 et libre en rotation par rapport à celui-ci contre laquelle vient buter la face de référence du gabarit. Le guide 6 est libre en rotation par rapport à l'arbre 19 sur lequel il est monté en sorte que lorsque le dit arbre et l'outil sont animés d'un mouvement de rotation le dit guide puisse faire rotation par friction contre le gabarit 7. De préférence le guide 6 est constitué par un organe de roulement doté d'une bague intérieure 28 coaxiale à l'arbre 19 sur lequel elle se bloque, et d'une bague extérieure 29 libre en rotation par rapport au dit arbre 19. La bague intérieure 28 est montée en force sur l'arbre 19 et repo- se sur la face supérieure du collet 27. Entre la dite bague et l'extrémité basse du galet 16 est dispo- sé un organe de blocage en translation du guide 6 par rapport à l'arbre 19. Cet organe permet également de maintenir à distance l'extrémité basse du galet 16 de la bague extérieure du guide en sorte que la bande abrasive entraînée par ce galet ne puisse frotter contre la dite bague 29. Le rayon extérieur de la bague 29 est égal ou différent du rayon hors tout de l'outil rotatif ou égal ou différent du rayon du galet 16 plus une fois l'épaisseur de la bande abrasive. La différente entre la valeur du rayon extérieur de la bague 29 et le rayon de l'outil rotatif conditionne la valeur de la péné- tration maximale du dit outil dans la pièce 8. Pour régler la profondeur de passe la bague 29 de l'organe de roulement constituant le guide 6 est de préférence amovible en sorte que l'utilisateur en fonction des besoins du travail d'usi- nage puisse le remplacer par une bague de diamètre plus grand ou plus petit. 8 2477453 1 A cet effet le galet 16 est calé sur l'arbre 19 de manière démon- table. Cette disposition permet également le remplacement du galet 16 par un autre galet de plus grand ou de plus petit diamètre, mieux adapté au profil à réaliser sur la pièce S. Comme représenté en figure 6, le gabarit 7 coopérant avec le guide 6 est doté de butées 7B de positionnement de la pièce à usiner 8. Cette pièce est fixée au gabarit par deux brides latérales 7C connues en soit. Ce gabarit est pourvu d'un décrochement 7D venant se situer sous l'extrémité basse de l'outil rotatif en sorte que la face 7A soit dégagée de la dite extrémité lorsqu'elle est en appui contre le guide 6. Avantageusement le gabarit est doté de moyens de préhension tels que des poignées fixées par tous moyens connus. Selon une autre forme de réalisation le guide d'usinage est constitué par un organe de roulement tel un roulement à billes, coaxial et fixé à l'arbre de l'outil et par une bague coopérant avec le gabarit calée par rapport à la bague extérieure du rou- lement par un organe de positionnement solidaire de la bague extérieure. Comme représenté en figure 4 le guide 6 comprend un roulement à billes 6B monté de manière connue sur l'arbre 19, un organe in- termédiaire ou une bague 30 solidaire de la bague extérieure du roulement et une bague 31 amovible emmanchée et positionnée sur l'organe 30. Cette bague 31 est destinée à coopérer avec la face TA du gabarit 7. La bague 30 est pourvue d'une série d'orifices radiaux recevant respectivement des dispositifs de blocage de la bague 31. Ces organes sont constitués comme connu par un-organe élastique tel un ressort agissant sur une bille qui est engagée lorsque la bague 31 est mise en place dans une gorge annulaire 32 ménagée dans l'épaisseur de la dite bague 31 et ouverte vers son axe. 9 2477453 1 Selon une autre forme de réalisation comme représentée en figure , le guide d'usinage 6 présente une série de gradins ou: d'épaule- ments 6A de diamètres différents destinés à coopérer avec la face 7A du gabarit, en sorte que l'utilisateur de la machine puisse choisir la profondeur de passe de l'outil sans avoir à démonter le dit guide 6. A cet effet, ce guide d'usinage est monté rotatif et fixé en trans- lation sur une douille 33 coaxiale à l'arbre 19 sur lequel elle est montée. De préférence des organes de roulement 34 sont disposés entre la douille et le guide, de manière connue de l'homme de l'art. La douille 33 est pourvue d'un orifice oblong longitudinal parallè- le à l'axe de l'arbre 19. Dans cet orifice est engagé un moyen d'arrgt en rotation constitué de préférence par une vis 36 engagée dans un orifice fileté ména- gé dans l'arbre 19. Pour disposer un des épaulements 6A du galet 6 en regard de la fa- ce 7A du gabarit 7 et pour le bloquer dans cette position la douille 33 coopère avec un levier à fourche 33A articulé au bâti l et est pourvue d'un moyen d'arrêt en translation par rapport à l'arbre 19. Comme connu ce moyen est constitué par une bille engagée dans un orifice radial de la douille et poussée vers l'arbre rotatif par un organe élastique. En fonction de l'épaulement choisi pour coopérer avec la face de référence 7A du gabarit, la bille va s'engager dans une rainure annulaire ménagée dans l'arbre rotatif,le dit arbre rotatif pré- sentant comme illustré plusieurs rainures superposées. Selon une variante de réalisation la forme en gradin du guide 6 est réalisée par l'empilage des bagues de diamètres extérieurs différents. Afin de régler le parallélisme des axes des galets 16 et 17coopé- rant avec la même bande abrasive 4 les paliers 22 dans lesquels tourbillonne l'arbre 21 pcrteur du galet 17 sont montés sur une paroi verticale 37 articulée autour d'un arbre 36 horizontal et 2477453 1 transversal à la direction générale de la bande 4. L'arbre 38 est solidaire d'un organe support 39 du dispositif de tension de la bande. Cet organe 39 est doté d'une butée 40 réglable s'opposant au mouvement angulaire de la paroi verticale 37 autour de l'axe 38 afin de conserver le parallélisme de l'arbre 22 par rapport à l'arbre 19. L'organe 39 est solidaire d'un arbre 41 vertical articulé au bâ- ti 1. Cet arbre est pourvu d'un bras 42 coopérant avec un organe de mise en tension de la bande. Avantageusement cet ergane est constitué par un levier 43 doté d'un contre poids 44 amovible. Ce levier est articulé au bâti et son point d'articulation est pourvu d'une tige 45 perpendiculaire au bras 42 sur lequel elle s'appuie pour que l'arbre 17 soit susceptible d'un mouvement de rotation aLtour de l'arbre 41 apte à tendre la bande. La machine telle que décrite est plus particulièrement destinée à l'usinage sur des pièces en bois ou tous autres matériaux, de profils complexes sans emploi de personnel qualifié. Il va de soi que la présente invention ne se limite pas aux exemple de réalisation décrit mais au contraire la machine selon l'invention peut recevoir tous aménagements ou variantes, tout en restant dans le cadre du présent brevet. il 2477455 REVENDICATIONS 1 RI/ Machine à outil rotatif pour les travaux de reproduction ou de finition comportant un bâti sur lequel est montée une table de travail pourvue d'au moins un plan de travail dans la zone duquel est situé ou partiellement situé au moins un outil entraîné en rotation par un organe moteur pour la reproduction - sur une pièce à usiner des motifs de la face de référence d'un gabarit coopérant avec un guide d'usinage caractérisée en.ce que le dit guide de forme circulaire est coaxial à l'outil ou à un de ses axes, et est monté sur l'arbre d'entraînement du dit outil de manière à ce qu'il soit fixe en translation et mobile en rotation par rapport au dit arbre. R2/ Machine à outil rotatif selon la revendication 1 caractérisée en ce que le guide d'usinage est monté sur l'arbre-entre la plan de travail et l'extrémité basse de l'outil rotatif et est doté d'au moins une surface de révolution extérieure par exemple cylindrique ou circulaire et coaxiale à l'arbre de l'outil et libre en rotation par rapport à celui-ci, contre la- quelle vient buter la face de référence du gabarit ce qui per- met l'usingage de profil complexe sans avoir d'angle d'atta- que imposé. R3/ Machine à outil rotatif selon les revendicationel et 2 carac- térisée en ce que le guide est constitué par un roulement du type comportant une bague intérieure et une bague extérieure mobile en rotation par rapport à la bague intérieure et amo- vible pour âtre remplacée par une bague de diamètre extérieur différent, la dite bague intérieure étant fixée sur l'arbre de l'outil rotatif et la dite bague extérieure ayant de préféren- ce un diamètre extérieur.égal ou voisin au diamètre hors tout de l'outil rotatif, la différence entre le rayon exté- rieur de la bague extérieure et le rayon de l'outil rota if conditionnant la profondeur de passe du dit outil. 12 2477455 1 R4/ Machine à outil rotatif selon les revendications 1 et 2 ca- ractérisée en ce que le guide d'usinage est constitué par un organe de roulement tel un roulement à bille coaxial et fixé à l'arbre de l'outil et par une bague coopérant avec la le gabarit calée par rapport à la bague extérieure de rou- lement par un organe de positionnement solidaire de la dite bague extérieure. R5/ Machine à outil rotatif selon les revendications 1 et 2 ca- ractérisée en ce que le guide d'usinage présente une série de gradins oud'épaulements de diamètres différents coopérant sé- parémbnt avec la face de référence du gabarit et que le dit guide coopère avec un moyeux assurant sa mobilité en trans- lation par rapport à.l'arbre de l'outil et assurant son im- mobilisation en translation par rapport au dit arbre pour positionner le gradin sélectionné en regard de la face de référence du gabarit. R6/ Machine à outil rotatif selon les revendications 1 et 5 carac- térisée en ce que le moyen comprend une douille sur laquel- le est monté rotatif le guide, emmanchée sur l'abre de l'au- til,de telle manière à ce qu'elle soit libre en translation et fixe en rotation par rapport au dit arbre et coopérant avec des dispositifs de commande de sa translation.par rap- port au dit arbre et avec des moyens assurant le position- nement de la dite douille par rapport au dit arbre. R7/ Machine à_otil rotatif selon les revendications 1.2.5.et 6 caractérisée en ce que la forme en gradin du guide d'usina- ge est réalisée par l'empilage de bagues de diamètre e;té- rieur différent. RB/ Machine à outil rotatif selon la revendication 1 caractérisée en.ce que le dit gabarit est doté d'un décrochement permettant de dégager sa face de référence de l'extrémité basse de l'outil rotatif. 13 2477455 1 R9/ Machine à outil rotatif selon la revendication l caractérisée en ce que le contour de forme polygonale circulaire, ou cur- viligne du plan de travail de la table présente au moins un c8té,de raccordement au profil de la table et perpendicu- laire ou transversal au mouvement d'avance du gabarit et de la pièce par rapport à l'outil rotatif. R10/ Machine à outil rotatif selon les revendicationsil et 9 carac- térisée en ce que le contour du plan de travail est de forme triangulaire et est raccordé au profil de la table par deux côtés transversaux à la direction d'avance du gabarit et de la pièce ce qui permet quelque soit la position de l'utili- sateur par rapport au dit contour que celui-ci puisse sans aucune g9ne acceder à l'un et à l'autre des outils.