Brevet FR2504037A1 — publié le 19821022

CENTRE DE TOURNAGE A COMMANDE NUMERIQUE PERMETTANT DES OPERATIONS DE FRAISAGE. L'invention concerne les centres de tournage à commande numérique comportant un chariot de tournage mobile sur des glissières parallèles à l'axe de la broche rotative portepièce à usiner et équipé d'une tourelle indexable porte-outils de tournage. En vue de pouvoir exécuter, sur de tels centres d'usinage, non seulement des opérations de tournage, mais aussi des opérations de fraisage, de perçage ou de taraudage, on a déjà proposé d'équiper leur tourelle de têtes à broche rotative porte-outil et, leur broche rotative porte-pièce de moyens de positionnement angulaire pour les opérations de fraisage. Toutefois, une telle solution présente des inconvénients. En effet, la mise en place de tetes à broche rotative sur la tourelle se fait au détriment de la présence d'un nombre égal d'outils de tournage. De plus, il faut prévoir autant de tetes à broche rotative que d'outils rotatifs à utiliser et les dimensions de ces tetes sont limitées puisqu'elles drivent etre logées sur les postes de la tourelle. Le nombre des outils rotatifs utilisables est donc très limité et il y a souvent interférence entre eux et la surface extérieure de la pièce à usiner ou du mandrin. Le but de l'invention est de réaliser un centre de tournage qui ne présente pas les inconvénients précités. A cet effet, suivant l'invention, le centre de tournage comporte un chariot de fraisage mobile sur des glissières parallèles à l'axe de la broche rotative porte-pièce à usiner et distinctes des glissières sur lesquelles est monté le chariot de tournage, ledit chariot de fraisage portant une tete d'usinage qui est munie d'une broche rotative porte-outil équipée de moyens automatiques de blocage d'outil reliée à des moyens d'entraînement en rotation, ainsi que de moyens d'indexage angulaire et de blocage dans une position angulaire précise de sa broche rotative porte-outil pour qu'on puisse y monter éventuellement un outil de tournage, notamment une barre d'alésage ; ledit centre de tournage comportant encore un magasin d'outils et un changeur d'outils placés sous le contrôle numérique de la machine pour faire passer un outil de ce magasin dans la broche rotative porte-outil de la tête d'usinage et vice-versa Grâce à cette nouvelle combinaison de moyens, on n'a pas à sacrifier des postes de tournage sur la tourelle pour les remplacer par des têtes porte-outils rotatifs ; une seule tête d'usinage suffit pour l'utilisation d'un nombre d'outils rotatifs aussi grand que nécessaire, puisqu'il -est possible de les prélever automatiquement dans le magasin d'outils ; les dimensions de la tête d'usinage peuvent être aussi grandes qu'il est souhaitable, puisqu'elle n'a pas à être montée dans un poste de tourelle,mais sur un chariot qui lui est propre ; et enfin, il n'y a pas de risques d'interférence de la part des outils rotatifs, puisqu'ils sont tous rangés dans le magasin à l'exception de celui qui est en service. Non seulement le centre de tournage suivant l'invention remédie aux inconvénients en question, mais il possède des avantages supplémentaires, puisqu'il permet d'effectuer sur une pièce simultanément des opérations de tournage et des opérations de perçage ou de taraudage par exemple, en utilisant la vitesse différentielle de rotaton de la broche porte-pièce et celle de la broche rotative porte-outil de la tête d'usinage ; et qu'il permet encore de placer des outils de tournage supplémentaires en nombre illimité dans la broche immobilisée de la tête d'usinage, voire des opérations d'alésage simultanément à des opérations de tournage avec un outil du chariot de tournage.Il convient de remarquer qu'on a la possibilité de monter les outils dans la tête d'usinage en temps masqué, c'est-à-dire pendant qu'on exécute, sur la pièce, une opération de tournage avec le chariot de tournage. L'utilisation d'un tel centre de tournage est donc tout indiquée pour l'équipement des ateliers flexibles. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un centre de tournage suivant l'invention. Sur ces dessins - la figure 1 est une vue de face du centre de tournage, le magasin et le changeur d'outils étant supposés enlevés ; - la figure 2 est une coupe verticale transversale faite suivant la ligne Il-Il de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe horizontale faite suivant la ligne III-III de la figure 1 ; et - la figure 4 est, à plus grande échelle, une coupe verticale de la tête d'usinage, faite suivant la ligne IV-IV de la figure 1. Le centre de tournage à commande numérique représenté sur les figures 1 à 3 comporte, notamment, une poupée 1, un chariot de tournage 2, et un chariot de fraisage 3. Dans la poupée 1, tourillonne la broche rotative 4 du tour sur laquelle est fixée la pièce à usiner 5, par exemple par l'intermédiaire d'un mandrin à serrage universel 6 commandé par un vérin hydraulique 7 ; la broche 4 est entraînée en rotation à partir d'un moteur à vitesse variable 8, par l'intermédiaire d'une transmission à courroies 9. La poupée 1 est fixée sur une extrémité d'un socle 13 dont l'autre extrémité supporte un montant 14. Sur la poupée et sur le montant repose un banc 15 parallèle à l'axe géométrique 37 de la broche 4 du tour. Dans l'exemple, ce banc présente une section transversale de forme générale rectangulaire et, sur sa face inférieure horizontale, sont fixées les glissières 21, 22 d'un trainard 23 qui, avec une coulisse 24, constitue le chariot de tournage 2, tandis que, sur la face avant verticale 13 dudit banc, sont fixées des glissières 25, 26 d'un trainard 27 qui, avec une coulisse 28, constitue le chariot de fraisage 3.Les déplacements des deux trainards 23, 27 sur leurs glissières respectives sont assurés, sous le contrôle de la commande numérique de la machine, par un système de transmission classique à vis 31i 32 et écrous 33, 34, respectivement, à partir de deux moteurs 29, 30 montés sur une extrémité du banc 15. La coulisse 24 du chariot de tournage 2, est montée sur le trainard 23 dans une direction horizontale par l'intermédiaire de glissières 35, 36 de direction orthogonale à la direction de l'axe géométrique 37 de la broche du tour. Cette coulisse horizontale 24 porte un support 41 dans lequel est montée une tourelle 42 dont l'axe géométrique de rotation 44 est parallèle à l'axe géométrique 37 de la broche du tour. Sur la tourelle 42 sont montés, par l'intermédiaire de porteoutils 45, un certain nombre (six dans l'exemple d'outils de tournage extérieur 46. Si besoin est, on peut aussi monter, sur cette tourelle, un ou plusieurs outils d'alésage.Les mouvements de la coulisse horizontale 24 sur le trainard 23 et les mouvements d'indexage angulaire de la tourelle 42 sort assurés aussi sous le contrôle de la commande numérique de la machine par l'intermédiaire de moyens classiques ; on a indiqué, sur la figure 2, une commande par vis 47 et écrou 48 entrainée à partir d'un moteur 49 par l'intermédiaire d'une transmission à courroie crantée 51 pour assurer les déplacements de la coulisse 24. La coulisse 28 du chariot de fraisage 3, peut se déplacer verticalement le long de glissières 52, portées par le trainard 27 sous l'action d'un système de commande classique à vis 53 et écrou 54, entraîné par l'intermédiaire d'une transmission à courroie crantée 55, à partir d'un moteur 56 porté par le trainard 27 et placé aussi sous le contrôle de la commande numérique de la machine. La coulisse verticale 28 porte une tête d'usinage 61 montée à pivotement autour d'un axe géométrique horizontal 62 orthogonal à l'axe géométrique 37 de la broche du tour. Dans la tête d'usinage 61, est montée une broche rotative porte-outil 63 qui, pour la position de la tête représentée sur les dessins, est horizontale et parallèle à l'axe 37 de la broche du tour, tandis qu'elle serait verticale si l'on faisait pivoter la tête 61 de 900 dans le sens de la flèche fl. Dans tous les cas, l'axe 63 de cette broche 63 est située dans un plan géométrique vertical qui contient aussi l'axe géométrique 37 de la broche du tour. La broche rotative 63 porte-outil/est entraînée en rotation par un moteur à vitesse variable 65 asservi au programme de la machine, par l'intermédiaire d'une transmission qui comporte une courroie crantée 66 passant sur deux poulies dentées 67, 68 respectivement solidaires de l'arbre du moteur 65 et de la broche rotative porteoutil 63.Un dispositif classique (non représenté) permet, sous l'action d'un vérin hydraulique 71, de bloquer un outil dans le nez de cette broche, par exemple une fraise, un foret ou un taraud ; mais on peut aussi y bloquer un outil de tournage, notamment une barre d'alésage 72, après avoir indexé et bloqué la broche rotative porte-outil 63 dans la position angulaire de référence qui est celle représentée sur les dessins. A cet effet, on commence par amener cette broche dans une position angulaire située à environ à 400 de sa position de référence précitée en utilisant un système à contact de proximité 76 qui est logé dans le carter de la tête d'usinage 61 et qui coopère avec un élément conjugué (non représenté) porté par une face de la roue dentée 67 appartenant à la transmission d'entraîne- ment de la broche rotative de fraisage 63.Il convient ensuite d'amener et de bloquer la broche dans sa position de référence avec une grande précision ; pour cela, il est prévu une douille 78 (figure 4) qui est fixée rigidement sur la broche rotative 63 à l'intérieur de la tête 61, et qui présente une encoche 79 dont une face radiale occupe une position verticale et une autre face une position horizontale, lorsque la broche est dans sa position angulaire de référence. Un poussoir horizontal 82 peut coulisser dans une direction tangentielle par rapport à la douille 78. L'extrémité intérieure de ce poussoir est destinée à s'engager dans l'encoche 79 de la douille, tandis que son extrémité extérieure est solidaire du piston 83 d'un vérin à fluide sous pression 84 dont le cylindre 85 est solidaire du carter de la tête d'usinage.Dans l'exemple représenté, le poussoir 82 est constitué par la tige du piston 83 et coulisse dans un alésage 81 du vérin. Ainsi, lorsque la broche rotative 63 a été amenée approximativement dans une position angulaire pour laquelle la face radiale de l'encoche 79 se trouve à environ 400 à gauche (sur la figure 4) de sa position verticale, alors que le poussoir se trouvait dans sa position extreme de dégagement vers la gauche, on alimente le vérin 84 pour faire avancer le poussoir 82 contre la face radiale actuellement inclinée de l'encoche 78, ce qui a pour effet de faire pivoter la broche 63 dans le sens dextrorsum (sur la figure 4), jusqu'à sa position de référence dans laquelle elle se trouve bloquée avec précision par le poussoir 82 qui porte exactement contre les deux faces perpendiculaires de l'encoche 79. Sur la figure 4, on peut voir aussi deux couronnes dentées classiques 87,88 respectivement solidaires de la tête d'usinage 61 et de la coulisse verticale 28, coaxialement à l'axe 62 de pivotement de la tête pour positionner celle-ci angulairement avec précision sur la coulisse. La machine comporte encore un magasin d'outils désigné dans son ensemble par 111 et un changeur d'outils désigné dans son ensemble par 112, qui permettent de remplacer l'outil placé dans la broche rotative 63 de la tête d'usinage 61 par tout autre outil désiré rangé dans le magagin 111. Le magasin d'outil 111 comporte un plateau rotatif 113 porté par un support 115 solidaire du socle 13 de la machine. Le plateau rotatif 113 est monté à pivotement autour d'un axe horizontal 114 orthogonal à l'axe géométrique 37 de la broche du tour et, par conséquent, orthogonal aussi à l'axe 117 de la broche de fraisage 63 en position horizontale. Le plateau rotatif 113 est agencé, de façon connue, de manière telle qu'il puisse recevoir un certain nombre (huit dans l'exemple) d'outils, tels que 118, 119, 120, par exemple, aussi bien que la barre d'alésage 72 actuellement monté sur la machine dans l'exemple représenté, ou tout autre outil désiré, notamment, un outil rotatif, tel que fraise, foret ou taraud.Le changeur d'outils 112 comporte essentiellement un bras double 122 solidaire d'un arbre 123 pouvant coulisser axialement et pivoter dans un support 124 fixé au socle 13, sur un axe géométrique horizontal 126 situé à mi-distance entre î'axe7e la broche 127 de fraisage 63 en position horizontale et l'axe/de l'outil correspondant, tel que 120, porté par le magasin 111. On ne décrira pas en détail ici les structures bien connues du magasin et du changeur d'outils ; on dira simplement que leur fonctionnement est asservi à la commande numérique de la machine. Des moyens classiques asservis au programme de la machine sont prévus pour indexer la broche rotative porte-pièce 4 dans toute position angulaire précise désirée, lorsqu'on a besoin d'éxécuter des opérations de fraisage. Dans cet esprit, on a représenté un ensemble comportant un moteur 91 fixé sur la poupée 1 et dont l'arbre 92 est relié à la broche 4 du tour par une transmission comprenant une vis sans fin 93, une roue dentée 94 portée par un arbre 95 et en prise avec la vis sans fin, une autre roue dentée 96 fixée sur l'arbre 95, une courroie crantée 97 passant sur la roue 96 et sur une autre roue dentée 98 appartenant à un système d'embrayage 99 relié à la broche 4 du tour. L'ensemble est asservi. au programme du tour par l'intermédiaire d'un resolver 102 relié à la broche 4 du tour par une transmission à courroie crantée 103. REVENDICATIONS 1. Centre de tournage à commande numérique comportant un chariot de tournage mobile sur des glissières parallèles à l'axe de la broche rotative porte-pièce à usiner et équipé d'une tourelle indexable porte-outils de tournage, caractérisé en ce qu'il comporte un chariot de fraisage (3) mobile sur des glissières (25,26) parallèles à l'axe (37) de la broche rotative (4) porte-pièce à usiner et distinctes des glissières (21,22) sur lesquelles est monté le chariot de tournage (2), ledit chariot de fraisage portant une tête d'usinage (61) qui est munie d'une broche rotative porte-outil (63) équipée de moyens automatiques de blocage d'outil (71) et reliée à des moyens (65,66,67,68) d'entrainement en rotation, ainsi que de moyens (76,79,82) d'indexage angulaire et de blocage dans une position angulaire précise de sa broche rotative porte-outil pour qu'on puisse y monter éventuellement un outil de tournage (72), notamment une barre d'alésage ; ledit centre de tournage comportant encore un magasin d'outils(lll) et un changeur d'outils (112) placés sous le contrôle de la commande numérique de la machine pour faire passer un outil de ce magasin dans la broche rotative porte-outil (63) de la tête d'usinage (61) et vice-versa 2. Centre de tournage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les glissières (21,22) du chariot de tournage (2) sont fixées sur la face inférieure d'un banc (15) tandis que les glissières (25,26) du chariot de fraisage (3) sont fixées sur une face avant du même banc. 3. Centre de tournage suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tête d'usinage (61) est montée à pivotement sur un axe horizontal (62) orthogonal à la direction de la broche rotative porte-outil (63) de ladite tête. 4. Centre de tournage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tourelle porteoutils de tournage (42) est montée sur le trainard (23) du chariot de tournage (2) par l'intermédiaire d'une coulisse horizontale (24) de direction orthogonale à la direction de l'axe géométrique (37) de la broche (4) du tour. 5. Centre de tournage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête d'usinage (61) est portée par le trainard (27) du chariot de fraisage (3) par l'intermédiaire d'une coulisse verticale (28). 6. Centre de tournage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que4'axe géométrique (117) de la broche rotative porte-outil (63) montée dans la tete d'usinage (61) est situé dans le plan géométrique qui passe par l'axe géométrique (37) de la broche rotative portepièce (4) et qui est parallèle au plan dans lequel se déplace le chariot de fraisage (3).