Brevet FR2481625A1 — publié le 19811106

La présente invention concerne de manière générale un porte-outil utilisable sur une machine-outil à commande numérique et plus particulièrement un porte-outil capable d'ajuster ou de cor- riger automatiquement la position d'un outil tranchant porté par lui, par exemple pour compenser l'usure du tranchant de l'outil, en utili- sant la rotation de la broche dans laquelle est tenu le porte-outil. Les porte-outil d'alésage employés dans les alé- seuses à commande numérique renferment généralement un mécanisme correcteur de position d'outil qui sert à ajuster la position radiale de l'outil tranchant porté par eux, ce qui permet, soit de réaliser des alésages de différents diamètres, soit de compenser-l'usure du tranchant de l'outil par le changement adéquat de la positbn de l'outil radialement par rapport à l'axe de rotation du porte-outil. Un type connu de porte-outil comprenant un tel mécanisme possède une douille disposée extérieurement sur le porte- outil. Pour ajuster la position de l'outil, on fait tourner le porte- outil pendant que la douille est empêchée de tourner par un moyen d'arrêt adéquat. Une douille extérieure a toutefois l'inconvénient d'accrottre le diamètre du porte-outil, ce qui limite les alésages susceptibles d'être réalisés avec le porte-outil. En outre, l'emploi d'une douille extérieure donne un balourd au porte-outil, ce qui pro- duit des vibrations pendant les usinages et réduit la précision avec laquelle des alésages sont réalisables en utilisant un tel porte- outil. L'invention vise donc à créer un porte-outil à mécanisme correcteur de position d'outil non seulement de plus faible diamètre mais en plus exempt de tout balourd, qui permette l'ajustement fin de la position de l'outil et dont l'étendue de correction de la position d'outil soit plus grande qp'avec les porte- outil connus. Succinctement, l'invention crée un porte-outil à mécanisme correcteur de position d'outil, qui possède une vis montée rotative dans un fourreau, sur lequel l'outil est monté en position excentrée, la vis étant alignée axialement avec l'axe d'une queue solidaire du fourreau et destinée à être fixée dans une broche d'une machine-outil. L'outil tranchant possède une extrémité de coupe, portant une plaquette de coupe, une pastille ou élément analogue, qui est susceptible d'être fléchie radialement vers l'extérieur par rapport au fourreau. La vis est accouplable à un élément fixe prévu sur la machine-outil et destiné à maintenir la vis immobile pendant que la broche fait tourner le fourreau lors d'un ajustement de position d'outil par une rotation relative du fourreau et de la vis. Le mécanisme possède en outre une douille disposée à l'inté- rieur du fourreau et tournant avec lui. Cette douille est vissée sur la vis et est déplacée axialement pendant une rotation du four- reau par rapport à la vis. Un élément de transmission, notamment sous forme d'un poussoir, est disposé entre l'extrémité de coupe de l'outil et une rampe formée sur la douille et renfermant un angle avec l'axe de la queue. Quand le poussoir est déplacé radialement sous l'action de coin de la rampe par suite d'un mouvement axial de la douille, il fléchit l'extrémité de coupe de l'outil radiale- ment vers l'extérieur par rapport au fourreau, ce qui correspond à une correction ou un ajustement de position d'outil. Du fait de l'absence de la douille extérieure prévue sur les porte-outil connus, le porte-outil de l'invention peut avoir un plus petit diamètre, donc un plus faible encombrement dans son ensemble. L'élimination d'un élément faisant saillie radialement du porte-outil fait disparaître la cause d'un balourd du porte-outil et les vibrations qui en sont la conséquence pendant les usinages. De plus, l'emploi d'un mécanisme à vis et coin permet un plus petit ajustement de position d'outil par tour du porte-outil, ce qui rend son ajustement fin possible. Malgré cela, l'étendue de correction de la position d'outil peut être accrue puisqu'elle dépend du nombre de tours du porte-outil. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - - la figure 1 est une coupe axiale d'un porte- outil à mécanisme correcteur de position d'outil selon l'invention - la figure 2 est une vue de côté schématique d'une machine-outil, servant à illustrer l'utilisation d'un porte- outil selon l'invention; - la figure 3 est une vue de côté partiellement en coupe axiale d'un porte-outil selon un autre exemple de réalisation de l'invention; et - la figure 4 est un détail, pris suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Le porte-outil 1 à mécanisme correcteur de posi- tion d'outil selon l'invention que montre la figure 1 possède une queue 2 et un fourreau cylindrique 3, sur lequel est monté l'outil et qui est bridé coaxialement à l'extrémité avant de la queue 2. Sur la partie médiane de sa longueur, le fourreau 3 présente exté- rieurement un logement d'outil, dans lequel un outil tranchant 5 est fixé par une extrémité au moyen d'une vis 6. L'extrémité opposée ou extrémité de coupe de l'outil 5 parte une plaquette de coupe, une pastille ou un élément 4 analogue. A peu près au milieu de sa lon- gueur, l'outil 5 présente une fente 7 pour faciliter le fléchisse- ment vers l'extérieur de l'extrémité de coupe. Le fourreau 3 contient une vis 11 qui est coaxiale à la queue 2 et dont l'extrémité opposée à la queue présente une tête 9. A cette extrémité du porte-outil, le fourreau 3 est ouvert et la vis 11 est montée rotative autour de l'axe du porte-outil 1 dans un coussinet 8. La face frontale de la tête 9 présente un trou carré 10 au centre. L'autre extrémité de la vis Il est montée rotative dans un coussinet 12 à l'extrémité arrière 3a, également ouverte, du four- reau 3, o la vis porte un écrou (non référencé) servant à empêcher le mouvement axial de la vis 11. Celle-ci est vissée dans un tarau- dage d'une douille 13 disposée coulissante dans l'alésage cylin- drique 3b du fourreau 3. La douille 13 est empêchée de tourner par - une clavette 14 encastrée dans une partie extérieure du fourreau 3 et faisant saillie dans une rainure de clavette axiale 13a formée dans la surface radialement extérieure de la douille 13. Une rotation relative de la vis 11 et du fourreau 3 produit donc le coulissement de la douille 13 dans le fourreau. La partie extérieure de la douille 13 correspondant à l'emplacement de l'outil tranchant 5 présente une glissière sous forme d'une rainure de guidage 15 qui est orientée axialement et dont le fond incliné forme une rampe 16. Dans le sens de l'axe du porte-outil, la pente de cette rampe monte vers l'avant de la douille 13, c'est-à-dire en direction de la tête de vis 9. Dans la rainure 15 coulisse une pièce 17 qui est en contact de frottement avec les flancs de la rainure et avec son fond, formant la rampe 16. La pièce 17 est tenue par et entre une bague 18 et un épaulement intérieur 19 du fourreau 3 de manière qu'elle puisse seulement se déplacer radialement par rapport à la douille 13. Autrement dit, la rampe 16 de la douille 13 et la pièce coulissante 17 forment un mécanisme à coin qui transforme le mouvement axial de la douille 13 en un mouvement radial de la pièce 17. Entre la pièce 17 et l'extré- mité de coupe de l'outil 5, le fourreau 3 présente un trou radial 20 dans lequel peut coulisser un poussoir 21. Ce poussoir transmet le mouvement radial de la pièce 17, résultant du déplacement de la rampe 16, à l'extrémité de coupe de l'outil 5, pour corriger la position de la plaquette de coupe 4. Un ressort de compression 22 est placé entre un épaulement intérieur 13c de la douille 13 et un autre épaulement intérieur 3c du fourreau 3 pour éliminer le jeu de la liaison filetée entre la vis 11 et la douille 13. Afin d'empê- cher la rotation de la vis 11 pendant l'usinage, la queue 2 contient un mécanisme d'arrêt 28, comprenant une bague 24 calée sur la vis 11, une bille d'acier 23a normalement maintenue dans un creux de la bague 24, ainsi qu'un ressort de compression 23b. Pendant son utilisation, le porte-outil 1 tel que décrit jusqu'ici est monté fixe dans une broche 26 d'une poupée porte-broche 25, du fait de l'insertion de la queue 2 dans un trou conique 26a de la broche 26 et de son tirage vers l'arrière dans ce trou par un mécanisme connu (non représenté) prévu dans la broche 26. La poupée 25 porte un capteur de proximité fixe 27 qui est utilisé pour l'orientation de la broche 26 à une position angulaire prédéterminée et pour le comptage du nombre de tours de la broche, correspondant à l'amplitude du déplacement radial, c'est- à-dire de la correction de position, de l'extrémité de coupe de l'outil 5. La broche 26 porte un bras d'actionnement 28 pour le capteur de proximité 27. La figure 2 montre que la poupée 26 est montée coulissante dans le sens d'un axe vertical Y sur un montant 30 et peut être déplacée suivant cet axe par un moteur d'avance verticale3l installé au sommet du montant 30. Celui-ci est disposé coulissant horizontalement sur un banc 29 dans le sens d'un axe horizontal Z, suivant lequel il peut être déplacé par un moteur d'avance horizontale 32 fixé sur le banc 29. A l'avant de la poupée porte-broche 25, le banc 29 porte en outre une table de travail coulissante 33 qui peut être déplacée par un moteur d'avance 37 installé sur le banc 29 suivant un axe horizontal X qui est orthogonal à l'axe Z, c'est-à-dire perpendiculaire au plan de la figure 2. Sur la table de travail 33 est monte, de façon amovible, un chariot 34 portant une pièce 35 à usiner. Du chariot porte-pièce 34 dépasse latéralement, du côté de la broche 26, un élément fixe 36 possédant un bout carré qui peut être inséré dans le trou carré 10 au centre de la tête de vis 9 du porte-outil 1. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne comme suit. Lorsque la position d'outil doit être ajustée ou corrigée, soit pour un changement de diamètre d'un alésage à réaliser, soit pour compenser l'usure du tranchant de la plaquette de coupe 4, la broche 26 est immobilisée à une position angulaire prédéterminée o le bras 28 se trouve en regard du capteur de proximité 27. La broche 26 et la table de travail 33 sont en même temps déplacées pour aligner le porte-outil 1 tenu par la broche 26 axialement avec l'élément fixe 36 sur le chariot porte-pièce 34. Le montant 30 est ensuite avancé pour que le bout carré de l'élé- ment fixe 36 s'emboîte dans le trou carré 10 de la tête 9. Dès cet instant, le chariot porte-pièce 34 empêche la vis Il de tourner. Lorsque la broche 26 est ensuite tournée par un moteur 39 à une vitesse inférieure aux vitesses de coupe ordinaires, le fourreau 3 et la douille 13 avec lui sont tournés autour de la vis 11 dans le sens indiqué par la flèche C sur la figure 1. La douille 13 coulisse de ce fait axialement vers l'arrière, comme indiqué par la flèche A sur la figure 1, en raison de sa liaison filetée avec la vis 11. La rotation du porte-outil 1 est donc transformée en un coulissement rectiligne de la douille 13 dans le sens de la flèche A. Ce coulis- sement de la douille est à son tour transformé par la rampe 16 en un mouvement radialement vers l'extérieur de la pièce coulissante 17, 248 1625 comme indiqué par la flèche B suw la figure 1. Par conséquent, l'extrémité de coupe de l'outil 5, en contact avec la pièce coulis- sante 17 par l'intermédiaire du poussoir 21, en un point situé à peu près radialement à l'intérieur de la plaquette de coupe 4, est poussée radialement vers l'extérieur du porte-outil 1, en fléchissant au droit de la fente 7, de sorte que la plaquette 4 prend une posi- tion située radialement plus à l'extérieur par rapport au porte- outil 1. Il est à noter que le déplacement radialement vers l'exté- rieur de la plaquette 4 par tour du porte-outil 1 dépend du pas de - la vis 11. Il est à noter aussi que, comme le nombre de tours du porteoutil lest proportionnel au déplacement de l'extrémité de coupe de l'outil 5, on peut obtenir une correction ou un ajustement de position précis par la rotation de la broche 26 sur le nombre de tours exact correspondant, par exemple, à l'usure du tranchant de la plaquette 4. Le nombre de tours de la broche 26 est compté par les signaux que le capteur de proximité 27 envoie sous l'effet de son actionnement par le bras 28. Il va de soi que la rotation de la broche 26 en sens inverse produit le déplacement de la plaquette de coupe radialement vers l'intérieur. A l'arrêt du moteur 39 faisant tourner la broche, quand la correction de position d'outil est terminée, la broche 26 est automatiquement arrêtée à la position angulaire o le bras 28 est situé en regard du capteur 27. En même temps, le creux de la bague 24 s'aligne avec la bille 23a du mécanisme d'arrêt 23> de sorte que la bille pénètre dans ce creux et empêche ensuite la vis 11 de tourner par rapport au porte-outil 1 pendant les usinages consé- cutif s. La variante de réalisation de l'invention selon les figures 3 et 4 concerne un porte-outil comprenant un mécanisme correcteur de position d'outil simplifié. Ce porte-outil comprend également une tête de vis 9 reçue dans l'extrémité avant ouverte d'un fourreau 3 sur lequel est monté l'outil et qui forme le porte-outil 1. La tête 9 et la tige 40 de la vis sont coaxiales au porte-outil 1 et sont rotatives autour de l'axe du porte- outil. Dans sa face frontale, la tête 9 présente de nouveau un trou carré 10. La tige 40 de la vis est vissée dans une douille 41. Cette dernière est mobile axialement mais est empêchée de tourner par une clavette 42 encastrée dans une surface extérieure de la douille 41 et faisant saillie dans une rainure de clavette 42a usinée dans la surface intérieure du fourreau 3, parallèlement à l'axe du porte-outil 1. La partie extérieure de la douille 41 cor- respondant à l'emplacement dans le sens circonférentiel d'un outil tranchant 5, monté sur la surface latérale extérieure du fourreau 3, présente une rampe 43 qui monte vers l'extrémité avant du fourreau 3. Le fourreau 3 présente un trou radial traversant 20 entre l'extrémité de coupe de l'outil 5 et la rampe 43. Dans le trou 20-est guidé un poussoir 21 qui est maintenu en contact, d'un c8té avec l'extrémité de coupe de l'outil 5, de l'autre avec la rampe 43. Donc, lorsque le déplacement axial de la douille 41 provoque, par action de coin, le déplacement radial du poussoir 20, le mouvement du poussoir est transmis à l'extrémité de coupe de l'outil, de sorte que la pla- quette de coupe 4 est déplacée radialement par rapport au porte- outil 1. A l'intérieur de la vis 40 peut coulisser coaxialement une tige de blocage 44. La tige 44 est empêchéepar une vis d'arrêt 45 de tourner par rapport à la vis 40 et elle est chargée par un res- sort de compression 46 disposé dans la vis 40 pour qu'elle fasse normalement saillie par une extrémité dans le trou carré 10. L'autre extrémité de la tige de blocage 44 porte un embout carré 47 qui est solidaire en rotation avec la tige, Le fond, dans le sens axial, de l'alésage étagé 3b, o se trouve l'embout carré 47, présente, sensiblement sur l'axe du fourreau cylindrique 3, une fente de blo- cage 48 destinée à recevoir et à empêcher la rotation de l'embout carré 47, ainsi qu'un trou rond 49 dans lequel l'embout carré 47 peut tourner. L'embout 47 est normalement situé dans la fente 48 pour empêcher la rotation de la vis 40 par rapport au fourreau 3 pour une correction de position d'outil, l'embout est déplacé dans le trou rond 49 pour permettre la rotation du fourreau par rapport à la vis 40. Le fonctionnement du porte-outil suivant cette variante de réalisation est comme suit. Une correction de position de l'outil 5 commence avec l'avance du porte-outil 1 par la poupée 25 pour produire l'enga- gement complet de l'élément fixe 36 dans le trou carré 10 de la tête 9, La vis 40 est de ce fait empêchée de tourner et la tige 44 est en même temps repoussée hors du trou 10 contre la force du ressort de compression 46. L'embout 47, se trouvant jusqu'alors dans la fente de blocage 48, comme indiqué en trait plein sur la figure 3, est de cefait repoussé à la position en traits mixtes sur la figure 3, o il permet la rotation relative de la vis 40 et du fourreau 3. Lorsque la broche 26 est ensuite tournée avec le porte-outil 1 dans le sens indiqué par la flèche D sur la figure 3, la douille 41 est également tournée dans le même sens, de sorte qu'elle est avancée dans le sens de la flèche C sous l'action de la vis. Autrement dit, la rotation du porte-outil 1 est transformée en un mouvement recti- ligne de la douille 41.dans le sens de la flèche C. Le mouvement rectiligne de la douille 41 est à son tour transformé par l'action de coin de la rampe 43 en un mouvement radialement vers l'extérieur du poussoir 21, comme indiqué par la flèche B. De ce fait, le pous- soir 21 repousse l'extrémité de coupe de l'outil 5, si bien que la plaquette 4 est déplacée radialement vers l'extérieur par rapport au porte-outil l1 La correction de position d'outil terminée, la broche 26 est arrêtée à une position angulaire prédéterminée. La poupée 2-5 est en même temps rétractée pour écarter la tête 9 avec son trou carré 10 de l'élément fixe 36 sur le chariot porte-pièce 34. Le ressort 46 ramène l'embout carré 47 et la tige de blocage 44 à la position axiale de départ représentée en trait plein sur la figure-3 et, dès que l'embout se trouve de nouveau dans la fente 48, il empêche la rotation relative entre la vis 40 et la douille 41. La variante de réalisation qui vient d'être décrite relativement aux figures 3 et 4 a l'avantage que le mécanisme cor- recteur de position d8outil est plus simple et que l'encombrement est plus faible, tout en ayant les mêmes avantages que le premier exemple de réalisation décrit. L'invention n'est pas limitée aux formes de réali- sation décrites et l'homme de l'art pourra y apporter diverses modi- fications, sans pour autant sortir de son cadre. - 248 1625 R E V E N D 1 C A T I O N S 1. Porte-outil destiné à être utilisé sur une machine- outil,comprenant une queue (2) à fixer dans une broche (26) de la machineoutil et un fourreau (3) ou un support analogue pour un outil monté fixé sur lui, en particulier en position excentrée par rapport à l'axe du porte-outil (1), le fourreau étant solidaire en rotation avec la queue, de même qu'un mécanisme correcteur de position d'outil pour ajuster ou corriger la position de l'outil, par exemple pour compenser l'usure de l'outil, ce mécanisme utili- sant la rotation de la broche dans laquelle est tenu le porte-outil pour corriger la position de l'outil, caractérisé en ce que l'outil est un outil tranchant (5) dont l'extrémité de coupe, portant une pastille, une plaquette de coupe (4) ou un élément analogue, peut être fléchie radialement vers l'extérieur par rapport au fourreau (3) et en ce que le mécanisme correcteur de position d'outil possède une vis (11, 40) montée rotative dans le fourreau, coaxialement à la queue (2), la vis étant susceptible d'être empêchée de tourner par un élément fixe (36) prévu sur la machine-outil, afin de produire une rotation relative entre le fourreau et la vis à la rotation de la broche (26), une douille (13, 41) disposée dans le fourreau et tour- nant avec lui, la vis étant vissée dans la douille et la douille étant dêplacable axialement par la vis en cas de rotation relative entre le fourreau et la vis, la douille présentant une rampe (16, 43) renfermant un angle avec l'axe de la queue, de même qu'un dispositif de transmission 17, 21 placé entre l'outil et la rampe pour fléchir l'extrémité de coupe de l'outil radialement vers l'extérieur lorsqu'il est manoeuvré sous l'action de coin de la rampe lors du mouvement axial de la douille. 2. Porte-outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'arrêt (23, 44) entre la vis (11, ) et la queue (2) ou le fourreau (3) pour empêcher la vis de tour- ner par rapport à la douille (13, 41) pendant les usinages. 3. Porte-outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de transmission comporte une pièce coulissante (17) maintenue en contact avec la rampe (16) et guidée par le four- 2 4 8 1 6 25 reau (3) pour être déplacée radialement par rapport à la vis (11) sous l'action de coin de la rampe lorsque la douille (13) est déplacée axialement, ainsi qu'un poussoir guidé par le fourreau entre cette pièce coulissante et l'extrémité de coupe de l'outil (5) pour trans- mettre le déplacement radial de la pièce coulissante à cette extré- mité de coupe. 4. Porte-outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'arrêt comprend une bague (24) ou un élément analogue fixé sur la vis (11) et présentant une encoche dans sa sur- face latérale extérieure, une bille (23a) guidée par la queue (2), pouvant s'approcher et s'écarter de la surface extérieure de cette bague, et un ressort (23b) maintenu par la queue et chargeant la bille dans le sens de sa pénétration dans l'encoche. 5. Porte-outil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un ressort de compression (22) est disposé entre le fourreau (3) et la douille (13) pour éliminer le jeu de la liaison filetée entre eux. 6. Porte-outil selon la revendication 1 ou 2, caracté- risé en ce que le dispositif de transmission comprend un poussoir (21) guidé par le fourreau radialement par rapport à la vis (40), le pous- soir étant en contact, d'un cêté avec la rampe (43) de la douille (41) et de l'autre côté avec l'extrémité de coupe de l'outil (5), le pous- soir suivant le mouvement de la rampe lorsque la douille est déplacée axialement et fléchissant l'extrémité de coupe de l'outil. 7. Porte-outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis (40, 9) présente un trou (10) pour l'accouplement avec l'élément fixe (36) et en ce que le dispositif d'arrêt comprend une tige de blocage (44) disposée coaxialement dans la vis (40), de manière à pouvoir être déplacée axialement par rapport à la vis et à pouvoir tourner avec elle, la tige de blocage portant à une extré- mité un élément de blocage (47) susceptible d'être empêché de tourner dans une fente de blocage (48) ménagée dans le fourreau (3), ainsi qu'un ressort de compression (46) disposé entre la vis (40) et la tige de blocage (44) pour charger cette dernière dans le sens du dépassement de son extrémité opposée à l'élément de blocage dans le trou (10) et du maintien de l'élément de blocage (47) dans la fente de blocage (48) tant que la vis (40) est désaccouplée de l'élément fixe (36).