Brevet FR2517230A1 — publié le 19830603

TOUR AUTOMATIQUE A POUPEE MOBILE AVEC DISPOSITIF A TAIIIER LES ENGRENAGES PAR FRAISE la présente invention concerne les constructions de machines-outils, et notamment les tours automatiques à à poupee mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise. L'utilisation du tour automatiaue réalisé suivant 11 invention est d1une efficacité maximale dans les constructions d'appareillage et dans l'industrie horlogère, pour l'usinage des petits pignons et des roues dentées On connaît des tours automatiques à poupée mobile avuc dispositif a tailler les engrenages par fraise, sur le banc desquels sont monté une poupée porte-pièce mobile et un montant portant des chariots transversaux sur lesquels se Client les outils de tournage, Sur le meme banc sont disposés une poupée pour le montage de la pie ce finie de tournage et un chariot portant une fraise -mère montée sur une broche oui est liée cinématiquement à la broche de la poupée porte-pièce de taillage. Ces tours ont; aussi un dispositif pour le transfert de la pisse de la zone de tournage à la zone de taillage (cf., par exemple, brevet no 1 175 5279 délivré en R.F.A.). tans ces tours, le tournage et le taillage sont exécutés avec reprise, ce oui abaisse la précision d'usinage, car la surface de référence change On connait un tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages, sur le banc ducuel sont montées une poupée porte-pièce mobile dans la direction axiale et une lunette fixe alignée avec cette poupée pour soutenir la barre à usiner.Sur le banc sont aussi fiés deux montants porte-chariots, dont l'un porte des chariots transversaux recevant les outils de tournage , et l'autre, un chariot trans verssl recevant une fraise-mère, la broche porte-fraise étant liée cinématiquement à la poupée porte-pièce. Te montants porte-chariots sont disposés de telle façon que les outils de tournage et la fraise-mère soient situés dans un plan à proximité de la face de la lunette. la channe cinématique liant la broche porte-fraise à la poupée porte-pièce comporte un arbre télescopique à cardans à deux articulations. l'arbre à cardans est lié d'un coté à la poupée porte-pièce par un train d'engrenages, et de l'autre côté, à la broche porte -fraise par une lyre de division et un train d'engrenages. Le chariot portant la fraise-mère est monté de fa çon qu'il puisse osciller autour d'un axe pour exécuter l'avance radiale de la fraise-mère (cf., par exemple, brevet n 2 149 029, cl.B23b 11/C0, délivré en R.F.A.). L'arbre à cardans compense les déplacements axiaux de la poupée porte-pièce et les orientations du chariot porte-fraise pour la mise à l'inclinaison de l'hélice de la denture de la fraise-mère. la présence dans la chaine de génération d'un arbre télescopique à cardans rend possible des irrégularités de transmission de la rotation, dues aux jeux et aux faux-ronds des éléments aux articulations et à l'assemblage télescopique (présence de jeu dans le mouvement), ainsi qu'à la disposition des arbres mené et menant sous des angles différents par rapport à la partie télescopique de l'arbre à cardans. les irrégularités de trans-. mission conditionnent une augmentation des.erreurs cinématique et cyclique sur les roues taillées. En outre, l'erreur cinématique peut s'accroître par suite de la disposition de l'arbre à cardans après la lyre de division, c'est-à-dire dans la partie à rotation lente de la chaîne de génération. le montage du chariot transversal, portant la broche avec la fraise-mère, de façon qu'il puisse oscllex pour exécuter l'avance radiale de la fraise, provoque l'apparition d'une certaine asymétrie de profil sur 7a denture taillée. On s'est proposé de créer un tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise, dans lequel la chaîne cinématique liant la poupée porte-pièce à la broche porte-fraise serait de conception telle au'elle permettrait d'élever la classe de précision des piècés dentées usinées. La solution consiste en un tour automatioue à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise, sur le bâti duquel sont montés une poupée porte -pièce mobile dans la direction axiale, une lunette fixe pour soutenir la barre à usiner et deux montants porte -chariot fixes, dont l'un porte un chariot transversal recevant les outils de tournage, et l'autre, un chariot transversal recevant.une fraise-mère, la broche porte -fraise étant liée cinématiauement à la poupée porte -pièce et les montants porte-chariot étant disposés de. façon que les outils de tournage et la fraise-mère soi- ent à proximité de la face de la lunette, tour dans lequel, d'après l'invention, la chaîne cinématiaue liant la poupée porte-pièce à la broche porte-fraise comporte un arbre disposé parallèlement à l'axe géométrique de la poupée porte-pièce, cet arbre est lié d'un côté à la poupée porte-pièce par une lyre de division et une roue dentée, ayant une largeur de denture quelque peu supérieure à la valeur maximale du déplacement axial de la poupée porte-pièce et coopérant avec le pignon de division monté sur la poupée porte-pièce, et de l'autre côté, à la broche porte-fraise par deux couples de roues dentées à axes perpendiculaires, l'un de ces. couples, celui lié à la broche porte-fraise, étant monté de façon qu'il puisse se déplacer dans la direction perpendiculaire à l'axe géométriaue de la poupée porte-pièce au cours du déplacement du chariot transversal portant la fraise-mère. Il est avantageux que chaque couple de roues dentées soit constitué par des roues cylindriques à denture hélicoidale. le tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise réalisé suivant l'invention, tout en étant de conception relativement simple, accroît la précision des dentures taillées, ce qui est particulièrement important dans les constructions d'appareillages de précision. On donne ci-après la description d' un exemple concret de réalisation de l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesauels: la figure 1 représente le schéma cinématique d'un tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise, conforme à l'invention (sans systèmes moteurs des. avances de la poupée porte-pièce et des chariots); la figure 2 représente la vue suivant la flèche "g" sur la figure 1. Le tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise comprend un banc 1 (figure 1), sur lequel sont montées-la poupée porte-pièce mobile 2 et une lunette fixe 3 pour soutenir la barre 4 à usiner. la poupée porte-pièce 2 est montée sur le banc 1 sur des glissières 5, et peut se déplacer dans la direction axiale. A cet effet elle est liée cinématiquement à un système moteur (non représenté). la chaîne cinématique de ce mouvement et le système moteur peuvent être de toute conception connue appropriée. Sur le bâti 1 est fixé un montant porte-chariot 6, portant un chariot transversal 7, recevant les outils 8 de tournage. le système moteur pour l'avance radiale n'est- pas représenté. Sur le bâti 1 est aussi fixé un second montant porte-chariot 9, sur lequel est monté un chariot transversal 10 recevant la fraise-mère 11 (figure 2). la broche 12, portant la fraise-mère 11, est liée cinématiquement à la poupée porte-pièce. 2 (figure 1) pour l'exécution du mouvement de génération entre la barre 4 et la fraise - mère 11 (figure 2). les montants porte-chariot 6 et 9 sont disposés sur le banc 1 (figure 1) de telle façon que les outils 8 de tournage et la fraise-mère Il (figure 2) soient dans un même plan et à proximité de la face de la lunette 3 (figure 1). la poupée porte-pièce 2 est liée cînématiquement au système moteur 13. Cette chaîne cinématique comprend une poulie 14, calée sur l'arbre 15 du système moteur 13, un embrayage 16 pour la solidarisation de la poulie 14, des courroies 17 et une poulie 18, assemblée à la broche 19 de la poupée porte-pièce 2 de façon qu'elle puisse se déplacer axialement. La chaîne cinématique de génération comprend: un pignon 20 d division , monté sur la broche 19 de façon qu'il puisse être désolidarisé pendant le tournage un embrayage 21, servant à solidariser le pignon 20 de division avec la broche 19 pour le taillage des engrenages; un arbre 22 disposé parallèlement à l'axe de la broche 19 et lié à la broche 19 par les pignons 23? 24, 25 et 26 de la lyre de division; un pignon 28, fixé sur l'arbre 27 de la lyre de division et engrené avec une roue dentée 29 qui est engrenée avec le pignon 20 de division et a une largeur "b" de denture quelque peu supérieure à ia valeur maximale du déplacement axial de la poupée porte-pièce 2; un premier couple de roues cylindriques 30 et 31 à denture hélicoidale dont les axes sont perpendiculaires entre eux, la roue 30 étant calée sur l'arbre 22, et la roue 31, sur un arbre 32g un second couple de roues cylindriques 33 et 34 à denture hélicoldale dont les axes sont perpendiculaires entre eux, la roue 33 étant calée sur l'arbre 35, lequel est aligné avec l'arbre 32 et accouplé à celui-ci par un assemblage à cannelures pour a rotation en commun et le coulissement axial relatif, et la roue 34 étant calée sur la broche 72 (figure 2) la rotation est imprimée à l'arbre 22 par le système moteur 13, par l'intermédiaire d'une poulie 36, calée sur l'arbre 15, de courroies 37, d'une poulie 38, calée sur l'arbre 39, d'une poulie 40 montée folle sur l'arbre 39 et pouvant etre solidarisée à cet arbre par un embrayage 41, de courrcies 42 et d'une poulie 43 calée sur l'arbre 22. le système moteur d'avance radiale du chariot transversal 10 n'est pas représenté. Il est analogue au système moteur du chariot 7 et peut etre de toute conception appropriée. Le tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise fonctionne de la fa çon suivante. La poupée porte-pièce 2 se déplace longitudinalement avec la barre 4 à usiner, qui est soutenue par la lunette 3. Le chariot transversal 7, portant les outils 8 de tournage, se déplace dans la direction radiale par rapport à la poupée porté-pièce 2. La combinaison de ces deux mouvements assure le tournage extérieur de la barre 4 à usiner. Les outils 8 de tournage sont fixés dans une tourelle révzolver 44 (figures 1, 2). De la sorte, on dispose pour le tournage d'un nombre suffisant d'outils ayant la même rigidité. Pendant le tournage , la rotation est imprimée à la broche 19 et à la barre 4 qui en est solidaire par le système moteur 13, par l'intermédiaire de la poulie 14, qui est liée à la poulie 18 par les courroies 17.L'embrayage 16 est alors embrayé pour la solidarisation de la poulie 14 à l'arbre 15 du système moteur 13, tandis aue les embrayages 21 et 41 sont débrayés, aussi la rotation n'est-elle pas transmise à i'arbre 22 et le pignon 20 de division reste immobile et patine sur la broche 19. Pour le taillage, le chariot transversal 10, por- tant la fraise-mèxe 11, se déplace dans la direction radiale par rapport à la poupée porte-pièce 2, jusql. ce que la fraise-mère Il atteigne la position nécessa:rn correspondant à la hauteur des dents à tailler. Ensuite, la poupée porte-pièce 2 exécute le déplacement longitudinal, nécessaire au taillage de la denture de largeur voulue sur la barre 4. Le pignon 20 de division coulisse alors suivant la roue dentée 29. Le montage de la broche porte-fraise 12 sur un chariot transversal n'exécutant qu'une avance radiale pour amener la fraise-mère Il dans la zone de tournage et de taillage, permet d'assurer une grande rigidité à ces éléments. la concoZrdance~du mouvement de rotation (mouvement de génération) entre la broche 19 de la poupée porte -pièce 2 et la broche 12 est assurée par la chaîne de génération, à l'aide des roues dentées 20-29-28-26-25 -24-23-30-31-33-34. la rotation est transmise à l'arbre 22 à partir du système moteur 13, par l'intermédiaire des poulies 36 et 38, liées par les courroies 37, et des poulies 40 et 43, liées par les courroies 42. Les embrayages 41 et 21 sont alors embrayés, tandis que l'embrayage 16 est débrayé. l'es embrayages 41 et 21 sont interverrouillés avec l'embrayage 16. Une telle chaîne de génération, ne comportant pas d'élément tel que l'arbre télescopique à cardans à deux articulations, est plus précise et plus rigide, ce qui permet d'obtenir des dentures taillées de précision plus élever. La lyre dv division, portant trois roues dentées interchangeables 24, 25 et 26, permet de réaliser le réglage du nombre de dents des dentures à tailler dans une plage étendue. L'orientation de réglage de la broche porte -fraise 12 à l'inclinaison de l'hélice de la fraise -mère s'effectue par rotation autour de l'axe géométrique de l'arbre 35 par un moyen quelcongue approprié. Ie prototype du tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise a une commande numérique. Il permet d'usiner de petits pignons et des roues dentées à partir d'une barre calibrée étirée è froid d'un diamètre maximal de 16 mm, la longueur de la pièce pouvant aller jusqu' 60 mm. Le nombre de dents des dentures taillées est de 6 R 60 et le module maximal de 1 mm. Le tour est destiné la fabrication de petits pignons et de roues dentées de précision en matériaux divers, y compris les aciers inoxydables, dans la production en petites séries et en série, quand le produit fabriquer change souvent. Le tour opère suivant un programme enregistré sur bande perforée ou introduit dans la moire de la commande numérique. Les essais exécutés sur le tour ont montré qu'il assure en tournage extérieur une dispersion des diamètres usinés dans une marge de 0,004 S 0,008 mm, un faus-rond de la circonférence primitive de taillage des dentures se situant entre 0,006 et 0,012 mm, une fluctuation de la longueur de conduite dans une marge de 0,006 8 0,008 mm. La rugosité de la surface des dents est Ra Z 1,25. REVENDICATIONS 1. Tour automatique à poupée mobile avec dispositif à tailler les engrenages par fraise, sur le bâti (1) duquel sont montés une poupée porte-pièce (2) mcbile dans la direction axiale, une lunette fixe (3) pour soutenir la barre (4) à usiner et deux montants porte-cha- riot fixes (6, 8), dont l'un (le montant 6) porte un chariot transversal (7) recevant les outils (8) de tournage, et l'autre (le montant 9), un chariot trans- versal (10) recevant une fraise-mère (11), la broche porte-fraise t123 étant liée cinématiquement à la pou- pée porte-pièce (2, et les montants porte-chariot (6, 9) étant disposés de façon que les outils (8) de tournage et la fraise-mère (11) soient à proximité de la face de la lunette (3), c a r a c t e r i s é en ce cue la chaîne cinématique liant la poupée porte -pièce (2) à la broche porte-fraise (12) comporte un arbre (22) disposé parallèlement à l'axe géométrique de la poupée porte-pièce (2), cet arbre (22) est lié d'un coté à la poupée porte-pièce (2) par une lyre de division et une roue dentée (29) , ayant une largeur (b) de denture quelaue neu supérieure à la valeur maximale du déplacement axial de la poupée porte-pièce (2) et coopérant avec le pignon (20) de division monté sur la poupée porte-pièce (2), et de l'autre côté, à la broche porte fraise (12) par deux couples de roues dentées (30 et 31; 33 et 34) à axes perpendiculaires, 19un de ces couples, le couple (33, 34) lié à la broche porte-fraise (12), étant monté de façon qu'il puisse se déplacer dans la direction perpendiculaire à l'axe géométrique de la poupée porte-pièce (2) au cours du déplacement du chariot transversal (10) portant la fraise-mère (11). 2. Tour automatique selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce que chaque couple de roues dentées (30 et 31, 33 et 34) est constitué par des roues cylindrioues à denture hélicoidale.