Brevet FR2521046A1 — publié le 19830812

;'invention a pour objet une machine-outil équipée d'un dispositif avec mandrin, autorisant l'usinage simultané des faces avant et arrière d'une pièce. Selon la technique actuelle, il est connu d'usiner des pièces disposées sur des machines automatiques de transfert à indexation, dans lesquelles la pièce à usiner se déplace automatiquement de l'un des postes de la machine, au suivant. Dans ce cas, la pièce est déplacée pas à pas, au fur et à mesure de l'avancement des opérations. On prévoit également des bras de prise et de retournement de la pièce pour effectuer les opérations nécessaires sur sa face arrière. Il faut alors sortir la pièce de son mandrin, la retourner, vérifier sa concentricité, puis procéder à l'usinage. Toutes ces opérations sont coûteuses et nécessitent des interventions en manutention et un recentrage parfait de la pièce, après son retournement. Il existe également des machines permettant d'effectuer simultanément plusieurs opérations d'usinage d'une pièce, à l'aide d'un porte-outils multi-broches ou de tourelles, mais dans ce cas, le travail ne s'effectue que sur une face de la pièce à usiner. lie problème posé à l'origine de la présente invention, consistait à rechercher comment on pouvait réduire encore les temps d'usinage d'une pièce, en évitant sa manutention et son retournement. lia solution au problème posé réside dans un travail simultané des faces avant et arrière de la pièce et exige le maintien nouveau de ladite pièce dans une structure de bâti nouvelle, permettant simultanément l'accès aux outils sur les faces avant et airière de la pièce. Selon une première caractéristique, la machine-outil est remarquable en ce qu'elle comprend un bâti formant banc, sur lequel est disposé un dispositif constitué d'une structure sandwich aménagée pour recevoir et maintenir un mandrin porte-pièce et ses mécanismes de serrage et d'entraînenent, ladite structure présentant des ouvertures pour permettre l'accès aux faces avant et arrière de la pièce enserrée dans le mandrin ; des chariots indépendants porte-outils, pour l'usinage de la pièce, étant disposés de part et d'autre de la structure sandwich. Selon une autre caractéristique, la structure sandwich comprend deux flasques de large épaisseur et entretoisés entre eux, pouvant Ftre disposés sur le banc de la machine, lesdits flasques étant aménagés dans leur partie centrale, avec des ouvertures permettant l'accès à la pièce qui est maintenue et guidée par le mandrin disposé entre les flasques. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la suite de la description. Pour fixer l'objet de 11 invention, sans toutefois le limiter, aux figures des dessins où lia figure 1 est une vue en perspective d'ensemble du dispositif adaptable sur une machine telle que tour lia figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif dans la position de non serrage de la pièce à usiner entre les mors du mandrin ; lia figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2 la figure 4 est une vue semblable à la figure 3, illustrant la position de serrage d'une pièce entre les mors du mandrin, le diamètre de ladite pièce ayant nécessité un rapprochement radial des mors, obtenu par la rotation d'un vérin la figure 5 est une vue partielle selon la ligne V-V de la figure 4 ;; lia figure 6 est une vue partielle selon la ligne VI-VI de la figure 5 ; La figure 7 illustre le schéma hydraulique du dispositif selon une possibilité de réalisation La figure 8 est une vue en perspective schématique, illustrant la possibilité de montage en ligne de postes de travail formant une machine transfert lia figure 9 est une vue à caractère schématique illustrant l'utilisation de l'invention pour l'usinage de tubes. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative en se référant aux exemples de réalisation illustrés aux figures des dessins. lie dispositif selon l'invention comprend deux flasques (1) et (2) en tout matériau approprié, de large épaisseur et entretoisés entre eux par des tirants (3) ou autres moyens analogues, de manière à définir entre eux une structure sandwich disposée et maintenue de manière appropriée sur le banc d'une machine telle, par exemple et non limitativement, un tour (4). Cette structure est centrée sur le banc de manière à pouvoir disposer de part et d'autre de cette dernière, des chariots (5) indépendants, porte outils (6), destinés à effectuer l'usinage de la pièce. A cet effet, les flasques sont aménagés dans leur partie centrale, avec des ouvertures (1) et (21), cylindriques par exemple.L'intervalle entre lesdits flasques est aménagé pour permettre le positionnement des moyens de serrage de la pièce à usiner, par exemple une bride (B), ainsi que la commande d'entraînement de ladite pièce. Ainsi qu'il apparaît figure 2 plus particulièrement, la pièce à usiner est maintenue centrée et serrée par le mandrin, entre des mors concentriques (7), de préférence trois, susceptibles de se déplacer simultanément et radialement, d'une part,pour assurer le serrage de la pièce et son autocentrage, et d'autre part dans un mouvement de rotation, pour assurer l'entrainement correspondant de ladite pièce. Selon une réalisation non limitative, les mors (7) coopèrent avec un organe de liaison et d'entraînement tel une noix (8) présentant facialement une partie (81) en forme de spirale d'archimède. Cet organe (8), cylindrique de préférence, présente sur sa périphérie extérieure, directement ou d'une manière rapportée, deux palettes (9) symétriques et opposées dont la fonction sera exposée ultérieurement. Les mors sont également montés et guidés par un organe porte-mors (10) fixe, avec une simple liberté de déplacement linéaire radial dans la rainure (101), selon la commande de la spirale d'archimède. lies mors sont ainsi parfaitement guidés et maintenus longitudinalement. Par ailleurs, afin de permettre l'opération de positionnement desdits mors, en vue du serrage de la pièce à usiner, la noix (8) est mise en rotation sur elle-même selon une variation angulaire appropriée, des roulements à aiguilles (il) assurant la liaison entre ladite noix (8) et le porte-mors fixe (10). Ces différents moyens sont disposés entre les flasques (i) et (2) ; des moyens d'étanchéité étant prévus à cet effet. Selon une autre caractéristique de l'invention, la rotation de la noix (8) de liaison et de serrage des mors, est obtenue par un vérin rotatif (12). Selon le montage illustré notamment figures 2 et 3, les palettes (9) sont guidées et tournent dans une chambre (C) circulaire, délimitée respectivement par la périphérie extérieure de la noix (8), la face arrière (102) du mors fixe et la face intérieure (121) du vérin rotatif (12). Par suite de l'utilisation de deux palettes (9) opposées et symétriques, on définit deux chambres opposées (C1) et (C2) dans lesquelles est envoyé un liquide sous pression, de préférence de l'huile, par l'intermédiaire de canaux de distribution appropriés (13) et de canaux d'évacuation (14).Par ailleurs, le vérin rotatif et le porte-mors fixe, sont accouplés entre eux et liés à un moyen d'entraîneent (15), à l'aide de moyens de liaison (16) appropriés. Non limitativement, la rotation de l'ensemble est obtenue par l'action sur une roue dentée (17) d'un moteur (18) qui peut être hydraulique pour assurer une certaine souplesse de fonctionnement, à des vitesses variables. En outre, un boîtier de protection fixe (19) est prévu, pour enserrer les différents organes précités, ledit boitier étant muni de canaux (20) (21) de distribution et d'évacuation de huile, destinés à venir en regard des canaux (13) (14) précités. Il en résulte que l'huile de commande du vérin rotatif est transmise par un joint tournant. Des roulements à aiguilles (22) assurent la liaison entre le bâti et le vérin rotatif. Des moyens, non représentés, assurent l'étanchéité de l'ensemble. Le serrage de la pièce s'effectue par la pression de l'huile dans les chambres (C1) (C2), ceci dans le même sens, pour provoquer sous l'effet de poussée, la rotation de la spirale d'archimède entrarnant conséquemment, le déplacement des mors dans une direction radiale de serrage et de desserrage. En pratique et selon la dimension des pièces à usiner, la force de poussée est établie de manière à provoquer le déplacement angulaire d'environ 60 degrés des palettes, de part et d'autre de leur position moyenne d'origine, se traduisant par une course limite des mors appropriée. Il est à noter que la pression d'huile est coupée automatiquement, dès que le serrage satisfaisant de la pièce est atteint. Pour assurer le desserrage des mors, on envoie une pression d'huile inverse dans les chambres (C1) et (C2), de manière à provoquer la variation angulaire inverse des palettes. Un drain extérieur est prévu pour récupérer les fuites d'huile. A cet effet, un réservoir est placé en-dessous des mandrins, évitant les fuites externes. lie circuit hydraulique est le suivant : le mandrin est actionné en rotation par un moteur hydraulique (18) dont l'entrat- nement est assuré par une pompe à débit variable (23). On prévoit notamment, pour compléter le circuit, une pompe de gavage à engrenages (24), des filtres (25), un réfrigérant (26), des soupapes de sûreté (27) et une navette (34). lia commande en fonctionnement s'établit à partir d'un boîtier électronique (28) agissant sur une servovalve (29) et le vérin de commande de cylindrée de la pompe (23). Ce boîtier permet d'indiquer la fonction marche-arrêt de l'ensemble, la fonction serrage-desserrage des mors, la fonction vitesse et le sens de rotation.Lorsque l'on veut passer en position serrage-desserrage, l'opérateur appuie sur la touche ARRET et le débit de la pompe (23) s'arrête automatiquement on appuie ensuite sur la touche serrage/desserrage. A ce moment, le distributeur (30) reçoit son excitation en (31) qui le fait descendre, la pompe étant alors en liaison avec le vérin rotatif (12). Suivant le sens désiré, c'est-à-dire de serrage ou de desserrage des mors, le débit de la pompe est orienté convenablement par le boîtier électronique, la servovalve (29) et un retour électrique (R1). lies palettes (9) sont alors pivotées angulairement dans un sens ou dans l'autre, par suite de l'arrivée d'huile sous pression dans les chambres (C1) - (C2). lorsque le mouvement est obtenu, la pression s'élève dans le capteur de pression (32) correspondant et le signal de retour (R2) ou (R3) arrête le mouvement en annulant le débit de la pompe. Pour la mise en marche en rotation du mandrin, on vérifie l'affichage de la vitesse puis on appuie sur le contact "MARCHE" le distributeur (30) reçoit son excitation en (33) et l'on revient dans la position initiale illustrée. les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne l'intérêt de la structure sandwich et de son mandrin particulier, permettant à l'opérateur d'effectuer simultanément les opérations d'usinage sur les faces avant et arrière d'une même pièce. En outre, des opérations d'usinage de diverses natures peuvent être exécutées, la pièce pouvant être mise en rotation ou être en position fixe. On évite ainsi de procéder à des opérations d'enlèvement, de retournement et de positionnement à nouveau de la pièce. Selon l'inventior la concentricité des opérations effectuées des deux cotés de la pièce, est parfaite et n'exige aucune précaution particulière. Les temps de manutention sont notablement réduits. A partir du principe exposé et de la mise en oeuvre particulière de la structure sandwich et de son mandrin, on a illustré figure 8, une ligne de transfert de la pièce usinée puis dégagée de son poste I vers un poste Il, et ainsi de suite. Selon la figure 9, on prévoit pour l'usinage des tubes, un tour fixe (36) et un tour mobile (37) permettant l'usinage simultané des extrémités des tubes. L'invention ne se limite aucunement au mode de réalisation précité. D'autres réalisations équivalentes peuvent être prévues, notamment pour le serrage, desserrage de la pièce à usiner ainsi que pour l'entraSnement du mandrin. L'invention ne se limite aucunement à celui de ces modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ces diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Machine-outil caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti formant banc (4) sur le#quel est disposé un dispositif constitué d'une structure sandwich aménagée pour recevoir et maintenir un mandrin porte-pièce et ses mécanismes de serrage et d'entraînement ; la dite structure présentant des ouvertures pour permettre l'accès aux faces avant et arrière de la pièce enserrée dans le mandrin ; des chariots (5) indépendants, porteoutils, pour l'usinage de la pièce, étant disposés de part et d'autre de la structure sandwich. - 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la strucutre sandwich comprend deux flasques (1 - 2) de large épaisseur et entretoisés entre-eux, pouvant être disposés sur le banc de la machine, les dits flasques étant aménagés dans leur partie centrale, avec des ou i I vertures (11 - 21) permettant l'accès à la pièce maintenue et guidée par le mandrin disposé entre les flasques. - 3 - Mandrin selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pièce à usiner est maintenue centrée et serrée entre des mors concentriques (7), susceptibles de se déplacer simultanément et radialement d'une part, pour le serrage et le desserrage de la pièce et son autocentragi et d'autre part, dans un mouvement de rotation, pour assurer l'entrarne- ment correspondant de la pièce. - 4 - Mandrin selon la revendication 3, caractérisé en ce que les mors (7) coopèrent simultanément, avec d'une part un organe de liaison et d'entrafnement (8) assurant leur déplacement radial, et d'autre part, avec un organe porte-mors (10), en liaison avec le moyen d'entrafnement en rotation du mandrin. - 5 - Mandrin selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'organe de liaison et dlentraînement (8) formant noix, présente facialement une partie (81) en forme de spirale d'archimède, coop8rant avec les mors (7) et provoquant leur déplacement radial. - 6 - Mandrin selon les revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que l'organe de liaison et d'entrarnement (8) formant noix, est entrarné en rotation sous l'action d'un vérin rotatif. - 7 - Mandrin selon les revendications 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que l'organe de liaison et dwentraînement (8) formant noix, présente sur sa périphérie extérieure, des palettes (9) symétriques et opposées, susceptibles de tourner lors de la rotation de la noix, dans des chambres (C1 - C2) délimitées par la périphérie extérieure de la noix, la face arrière du mors fixe et la face intérieure du vérin rotatif. - 8 - Mandrin selon les revendications 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la rotation de l'organe (8) est obtenue par l'envoi d'un liquide sous pression, par le biais de canalisations appropriées, sur les palettes (9) et dans les chambres (C1 - C2). - 9 - Mandrin selon les revendications 3, 4, 5, 6, 7 et 8, caractérisé en ce que le vérin rotatif et le porte-mors fixe, sont accouplés entreeux et liés à un moyen d'entrafnement. - 10 - Mandrin selon les revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7, Set 9, caractérisé en ce qu'un boîtier de protection (19) fixe, assure le maintien des mécanismes entre les flasques, des moyens de roulement et d'étanchéité étant prévus pour assurer leur fonctionnement. - il - Mandrin selon les revendications 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 et 10, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier électronique (28) avec notamment des touches de serrage, desserrage des mors, vitesse et sens de rotation, et un circuit hydraulique approprié comprenant notamment une pompe à débit variable (23), une servovalve (29), le dit boitier (28), la dite pompe (23) pouvant être en liaison, par un moyen approprié, avec le vérin rotatif, et provoquant dans un sens ou dans un autre, la rotation angulaire des palettes (9). - 12 - Mandrin et son circuit hydraulique selon la revendication 11, caractérisé en ce que des capteurs de pression (32) définissent la limitation des forces de serrage ou de desserrage des mors et agissent sur le débit de la pompe (23) en faisant varier sa cylindrée.