Brevet FR2481633A1 — publié le 19811106

Broche à grande vitesse L'invention est relative à une broche, telle que- celles utilisées pour effectuer des opérations de perçage et de fraisage à grande vitesse de rotation. Dans ces broches, l'outil est généralement fixé à l'aide d'une pince à serrage conique sur l'extrémité avant de l'arbre de rotation. L'effort de serrage de la pince est alors exercé par un tirant qui, traversant longitudinalement l'arbre, est soumis à l'action d'un ressort de serrage interposé entre l'extrémité arrière de l'arbre et le tirant. Lors d'un changement d'outil, pour obtenir le desserrage de la pince sur l'outil, on exerce sur le tirant un effort antagoniste à celui du ressort de serrage. Dans ces conditions, l'arbre est soumis à une réaction à cet effort antagoniste qui est encaissée par les roulements qui le supportent, alors même que ces roulements sont à l'arrêt. Il en résulte des contraintes très nuisibles pour la bonne tenue des roulements. L'invention a pour but une broche dans laquelle les roulements supportant l'arbre de rotation sont soustraits aux réactions engendrées par les efforts de desserrage de la pince d'outil. L'invention a pour objet une broche à grande vitesse comprenant un arbre de rotation traversé par un tirant de manoeuvre d'une pince d'outil, dont-le serrage est obtenu par un effort exercé entre l'arbre et le tirant, caractérisée en ce que le desserrage du tirant est a obtenu par déplacement contre le tirant de la queue d'un piston de vérin à double effet, ledit piston étant disposé dans un- cylindre coulissant dans un logement axial du corps de la broche, ledit cylindre comportant un moyen permettant de compenser l'effort exercé par le piston sur l'arbre, lorsque le vérin est actionné. Selon une caractéristique, le cylindre coulissant comporte un collet venant se placer, lorsque le vérin est actionné, contre une butée de retenue de l'arbre, et la butée peut être constituée par un écrou vissé sur l'extrémité arrière de l'arbre. Selon d'autres caractéristiques, le vérin comporte un fond arrière traversé par un conduit d'alimentation de la chambre du vérin formée entre ledit fond et le piston. Le fond arrière, qui peut être constitué par un piston flottant, est disposé coulissant autour dudit conduit. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un unmode de réalisation donné à titre d'exemple et illustré dans le dessin. Dans la figure, on a désigné par 1 l'ensemble du corps d'une broche à grande vitesse. Le corps 1 comporte successivement de haut en bas une série de logements constitués par des évidements cylindriques tels que 11, 12, 13 et 14. Le logement supérieur 11, qui se situe à la partie arrière du corps 1 de la broche, est fermé par un couvercle 2 à l'aide de vis tels que 21. Le couvercle 2 comporte un prolongement axial 22 pénétrant dans le logement 11. Le prolongement axial 22 et le couvercle 2 sont traversés par un conduit axial 20 relié extérieurement au corps de la broche à un dispositif d'alimentation en air comprimé, non représenté et débouchant dans la chambre 30 d'un vérin 3 à double effet comprenant un cylindre 31, fermé par un fond arrière 32 et un piston 4. Le cylindre 31 est disposé coulissant le long du logement 11. Il est normalement maintenu en butée contre un épaulement 15 du corps 1 formant la #partie inférieure du logement 11 grâce à un ressort 23 interposé entre le couvercle 2 et l'extrémité supérieure du cylindre 31. Le fond arrière 32 est constitué par un piston flottant retenu sur l'extrémité supérieure du cylindre31 par un circlip 33. Le piston est disposé coulissant le long du cylindre 31 et autour du prolongement. 22 grâce à un alésage central. Son étanchéité extérieure est réalisée au moyen d'un joint 34 et son étanchéité centrale au moyen d'un joint 35 Le piston 4 comprend une tête 40 munie d'un joint d'étanchéité 41 et une queue 42 traversant un alésage 37 du fond avant 36 du cylindre 31. Un ressort de rappel 43, interposé entre le fond avant 36 du cylindre 31 et la face avant de la tête 40 du piston 4, applique normalement la tête 40 contre le piston 32 lui-même retenu sur l'extré- mité arrière du cylindre 31 par le circlip 33. Le cylindre 31 comporte à sa partie avant une jupe 38 qui est disposée en prolongement de l'alésage 37 dans le logement 12 et se termine par un collet interne 39. Un arbre de rotation 5 est disposé dans l'axe des logements 12, 13 et 14 du corps 1 de-la broche. Un roulement à billes 51, emmanché sur l'extrémité arrière de l'arbre 5, est calé sur un manchon 52 coulissant le long de la paroi cylindri#que du logement 1?. Un ressort de maintien 53 est interposé entre un épaulement 54 du logement 12 et le manchon 52. Un écrou 55 disposé en extrémité arrière de l'arbre 5 assure le calage du roulement- 51 grâce à un fourreau 56.L'écrou 55 qui est placé en arrière et en regard constitue une butée vis-à-vis du collet 39.-Un roulement a' billes 57, emmanché sur l'extrémité avant de l'arbre 5 est calé dans le logement avant 14. Un stator 58 de moteur d'entrainement de la broche est disposé dans le logement 13, tandis qu'un rotor 59 est fixé en regard sur l'arbre 5. L'arbre 5 comporte un alésage axial 50 traversé par un tirant 6 comportant en extrémité arrière une tête 60 disposée en regard de 1' extrémité de la queue 42 du piston 4. Le tirant 6 comporte sur son extrémité avant une pince 7 à serrage conique d'un outil 8. Un ressort de serrage 61 de la pince 7 est interposé entre la tête 60 du tirant 6 et l'extrémité arrière de l'arbre 5. Le fonctionnement de la broche est le suivant. En marche ou à l'arrêt le cylindre mobile 31 du vérin 3 et le piston 4 sont dans les positions représentées dans la figure. Pour effectuer un changement d'outil 8, on arrête la broche et on alimente en air comprimé la chambre 30, ce qui a pour effet d'écarter l'un de l'antre les pistons 4 et 32. Au cours de cette opération le piston 32 repousse vers l'arrière le cylindre mobile 31 et le collet 39 vient se placer en butée devant l'écrou 55. Simultanément la queue 42 du piston 4 vient appuyer sur la tête 60 du tirant 6 ceçqui entraine la compression du ressort de serrage 61 et le desserrage de la pince 7 de outil 8. Mais au cours de l'opération la réaction de l'effort exercé par le piston 4 sur le tirant 6 est compensée par la butée du collet 39 sur l'écrou 55 de l'arbre 5. Il en résulte qu'aucun effort nuisible n'est transmis par l'arbre sur les roulements à billes 51 et 57 qui supportent l'arbre 5. Après remplacement de l'outil 89 on arrête l'alimentation en air comprimé de la chambre 30 que l'on met à l'évacuation, ce qui entraine simultanément le recul de la queue 42 du piston 4, le retrait du collet 39 et du cylindre 31 ainsi que le serrage par la pince 7 du nouvel outil. Il est évident que l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représenté et qui n'a été donné qu'à titre d'exemple ; en particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents, ou encore remplacer certains éléments par d'autres susceptibles d'assurer la même fonction technique ou une fonction technique équlvalente. REVENDICATIONS 1/ Broche à grande vitesse comprenant un arbre de rotation traversé par un tirant de manoeuvre d'une pince d'outil, dont le serrage est obtenu par un effort exercé entre l'arbre et le tirant, caractérisée en ce que le desserrage du tirant (6) est obtenu par déplacement contre le tirant de la queue (42) d'un piston (4) de vérin (3) à double effet, ledit piston étant disposé dans un cylindre (31) coulissant dans un logement (11) axial du corps (1) de la broche, ledit cylindre comportant un moyen (39) permettant de compenser l'effort exercé par le piston sur l'arbre (5), lorsque le vérin est actionné. 2/ Broche selon la revendication 1, caractérisée en ce que le cylindre coulissant comporte un collet (39) venant se placer, lorsque le vérin est actionné, contre une butée (55) de retenue de l'arbre. 3/ Broche selon la revendication 2, caractérisée en ce que la butée (55) est constituée par un écrou vissé sur l'extrémité arrière de l'arbre (5). 4/ Broche selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le vérin comporte un fond arrière (32) traversé par un conduit (20) d'alimentation de la chambre (30) du vérin formée en#tre ledit fond et le piston (4). 5/ Broche selon la revendication 4, caractérisée en ce que le fond arrière (32) est constitué par un piston flottant. 6/ Broche selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le fond arrière (32) est disposé coulissant autour du- conduit (20) d'alimentation de la chambre du vérin.