Brevet FR2513917A1 — publié le 19830408

t 4 2513917 Dispositif pour surfacer et chanfreiner les faces frontales de tubes L'invention concerne un dispositif pour sur- facer et chanfreiner les-faces frontales de tubes sus- ceptibles d'être assemblés axialement en lignes de tubes, du type comportant, aux fins d'immobilisation des extré- mités des tubes, une unité de serrage qui est une partie intégrante d'un bâti de machine qui porte en même temps un porte-outil avec des outils à surfacer et à chanfrei- ner entraîné en rotation et susceptible d'être déplacé dans le sens longitudinal ainsi que mobile limitativement dans le sens vertical, porte-outil qui est traversé axia- lement avec un mouvement relatif par une barre d'avance qui est-équipée à une extrémité d'une broche de centrage susceptible d'être introduite dans les extrémités de tu- bes et qui est reliée à l'autre extrémité par un vérin d'avance logé sur le bâti de la machine. Grâce à la demande DE 25 49 671, un dispositif de ce genre fait partie de l'état de la technique La broche susceptible d'être introduite dans les extrémités des tubes est une broche de calibrage Sous l'action du vérin d'avance, elle est enfoncée avec ses bords frontaux chanfreinés de manière appropriée dans les extrémités des tubes en vue d'éliminer les faux ronds Pour pouvoir en- foncer la broche de calibrage dans les extrémités des tubes, elle est certes mobile verticalement autour de l'axe d'articulation du vérin d'avance et en appui élas- tique sur le bâti de la machine, mais elle est guidée sur les côtés De cette manière, la broche de calibrage peut s'adapter au tube dans le plan vertical, mais non pas dans le plan horizontal Cela signifie qu'il n'est pas possible de procéder à un alignement axial impeccable de l'axe du tube par rapport à l'axe longitudinal de la barre d'avance assurant le guidage du porte-outil En effet, il faut te- nir compte à cet égard du fait que l'axe tubulaire rappor- té à la section extérieure du tube ne concorde pas toujours -2- avec l'axe tubulaire rapporté à la section intérieure du tube Lorsque le porte-outil, mobile dans le sens longi- tudinal sur la barre d'avance, est amené dans ces con- ditions à proximité des faces frontales des extrémités du tube, il n'est alors possible d'exécuter ni des faces frontales qui soient exactement à angle droit par rapport à l'axe tubulaire de la section intérieure du tube, ni usiner des chanfreins dans lés tolérances exigées On ne peut pas garantir notamment que les faces frontales et les chanfreins soient constitués de manière qu'il n'y ait pas de gradin dans le passage intérieur d'un tube vers un autre après le mécano-soudage de deux tubes par exem- ple Mais dans de très nombreux cas, on exige dans la pratique un alignement impeccable des axes tubulaires par rapport à la section intérieure du tube pour des faces frontales disposées à angle droit par rapport à ces axes tubulaires, et ce aussi bien pour des tubes susceptibles d'être mécano-soudés que pour des tubes susceptibles d'être assemblés par boulons. Pour répondre à ces exigences, on a proposé de centrer l'axe de rotation du porte-outil sur l'axe tubu- laire rapporté à la section intérieure du tube en utili- sant des palpeurs sous forme de galets de copiage pour l'intérieur du tube Toutefois, un inconvénient de cette méthode réside dans le fait qu'il n'est plus possible d'usiner des tubes avec un diamètre intérieur inférieur à 40 mm environ Un autre inconvénient réside dans le fait qu'un galet de copiage peut par exemple être dévié par des copeaux de chanfreinage ou d'autres irrégularités, de sorte qu'il s'écarte obligatoirement et il n'est alors plus possible d'atteindre les tolérances exigées Par ailleurs, une tête de copiage de ce genre requiert une maintenance constante parce qu'elle est constituée d'une série d'organes complexes qui ont, en outre, une très for- te propension à l'usure en raison des mouvements relatifs constants, ce qui constitue un autre inconvénient. 251391 7 _ 3 _ C'est pourquoi il n'est pas possible d'exécuter avec les dispositifs à surfacer et à chanfreiner du type connu des faces frontales planes de précision nécessaires pour le mécanosoudage des extrémités de tubes ou pour l'exécution impeccable de parties filetées, selon une disposition orthogonale exacte à l'axe tubulaire rapportée à la section intérieure du tube, ainsi que les chanfreins à l'intérieur des tolérances-imposées. C'est pourquoi l'invention se propose de créer un dispositif pour surfacer et chanfreiner les faces fron- tales des tubes susceptibles d'être assemblés axialement en lignes de tubes qui permet d'exécuter, indépendamment du diamètre du tube, des faces frontales planes centrées, parfaitement orthogonalesaux axes tubulaires rapportés à la section intérieure des tubes, ainsi que des chan- freins tolérés qui s'y rattachent. L'invention permet d'atteindre cet objectif par le fait qu'n boîtier logeant de manière mobile en rotation le porte-outil peut être déplacé obligatoirement au moyen de la broche constituée par un fourreau dans un plan or- thogonal à l'axe tubulaire rapporté à la section inté- rieure du tube et qu'il peut être bloqué dans la position de déplacement centrée par le fourreau. L'idée essentielle de l'invention réside dans le fait que l'axe de rotation du porte-outil peut main- tenant être déplacé au moyen du fourreau dans un plan parfaitement orthogonal à l'axe tubulaire rapporté à la section intérieure du tube, et peut par conséquent être parfaitement centré sur l'axe tubulaire Le fourreau pé- nètre d'abord dans le tube maintenu immobile dans le sens longitudinal au moyen d'une unité de serrage appropriée et se centre par rapport à la paroi intérieure du tube. Des ébarbures éventuelles provenant d'opérations de tronçonnage précédentes sont tout simplement repoussées par le fourreau Le fourreau est ainsi parfaitement ali- gné sur l'axe tubulaire de la section intérieure du tube. 2513917- -4- Des excentricités entre la section intérieure et la sec- tion extérieure du tube n'ont plus aucune influence né- gative Le porte-outil peut s'aligner sur le fourreau centré en raison de son guidage forcé dans un plan perpen- diculaire à l'axe tubulaire Le boîtier du porte-outil reste dans la position centrée en raison de son blocage subséquent, même après le retrait du fourreau, de sorte qu'il est possible d'effectuer l'usinage de l'extrémité du tube. Un mode de réalisation avantageux de l'invention se caractérise par le fait que le bottier du porte-outil est en appui par l'intermédiaire de ressorts de compres- sion au moins indirectement sur le bâti de la machine et qu'il peut être déplacé au moyen de plaques de guidage périphériques disposées entre deux parois de guidage, é- cartées l'une de l'autre axialement et disposées chacune dans des plans situés à angle droit par rapport à l'axe tubulaire, et qu'une plaque de guidage au moins est sus- ceptible d'êtrebloquée avec la paroi de guidage-avoisi- nante. Le plan de guidage est par conséquent formé par les parois de guidage qui sont perpendiculaires à l'axe d'avance concordant avec l'axe de rotation du porte-outil. Elles permettent ainsi de déplacer le boîtier du porte- outil dans toutes les directions radiales Les ressorts de compression supportent le boîtier du porte-outil au cours de l'opération de centrage Les corrections de po- sition éventuellement imposées par le fourreau de cen- trage peuvent être ainsi effectuées dans une large mesure sans résistance Les parois de guidage, qui constituent au moins indirectement une partie intégrante du bâti de la machine, absorbent sûrement les sollicitations apparais- sant au cours de l'usinage des extrémités du tube lorsque le boîtier du porte-outil se trouve à l'état bloqué, sans supprimer l'alignement exact des outils par rapport à l'axe tubulaire. -5- Conformément à l'invention, il est avantageux que la plaque de guidage puisse être maintenue contre la paroi de guidage au moyen de deux vérins de serrage dia- métralement opposés à l'axe tubulaire et centrés paral- lèlement à l'axe tubulaire Les boîtiers des vérins de serrage peuvent à cet effet être fixés sur la paroi de guidage, tandis que les tiges de piston passent à travers la paroi de guidage et la plaque de guidage Les tiges des pistons sont munies à leur extrémité libre de têtes de serrage qui ramènent la plaque de guidage contre la paroi de guidage après la mise en action correspondante des vérins de serrage et bloquent ainsi le boîtier du porte- outil dans la position de travail centrée par le fourreau. Une autre caractéristique avantageuse de l'in- vention réside dans le fait que des garnitures augmentant le frottement sont disposées entre la plaque de guidage et la paroi de guidage Des garnitures de frein-de ce genre empêchent un décalage involontaire du porte-outil de la position de travail centrée au cours de la mise en rotation des outils aux extrémités des tubes. Conformément à l'invention, le fourreau est logé de façon fixe mais mobile longitudinalement dans un évidement axial du porte-outil, et l'extrémité de la barre d'avance côté vérin est mobile en rotation par rapport au vérin d'avance Les mouvements relatifs du fourreau par rapport au porte-outil, et par conséquent l'usure, sont réduits au minimum Après le centrage dans l'extrémité du tube et le blocage du bottier du porteoutil, le fourreau est retiré et forme alors une partie intégrante fixe du porte-outil Le montage rotatif à l'extrémité côté vérin réduit la masse en rotation et permet le logement largement stationnaire du vérin d'avance sur le bâti de la machine. Le porte-outil est utilement relié à la commande par l'intermédiaire d'un accouplement à mouvement limité dans l'espace Cet accouplement est prévu côté vérin du porte-outil et entoure avec un mouvement relatif la barre 6- d'avance Le mouvement dans l'espace de l'accouplement contribue à l'alignement sans gêne du porte-outil par rap- port à l'axe tubulaire Finalement, une caractéristique avantageuse de l'invention réside dans le fait que le porte-outil peut être déplacé avec sa commande et le vé- rin d'avance parallèlement à l'axe tubulaire le long de glissières du bâti de la machine Cette caractéristique contribue de même à la compacité de l'ensemble du dispo- sitif sans empêcher, d'une manière quelconque, l'aligne- ment souhaité du porte-outil par rapport à l'axe tubu- laire rapporté à la section intérieure du tube. L'invention sera décrite ci-après en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé, sur lequel la figure l est une vue selon la flèche I de la figure 2, représentant un dispositif pour surfacer et chanfreiner les faces frontales de tubes; la figure 2 est une vue latérale représentant le dispositif de la figure l; et la figure 3 montre à une échelle agrandie des détails du dispositif à surfacer et à chanfreiner des figures l et 2, partiellement en coupe longitudinale verticale. Le bâti de la machine du dispositif à surfacer et à chanfreiner est désigné par i sur les figures i et 2 Pour maintenir les tubes 2 dont les faces frontales doivent être surfacées et munies de chanfrein, une unité de serrage 3 est prévue sous forme d'un étau de machine prismatique, dont la partie inférieure 4 prend appui sur un gradin 5 du bâti l de la machine, et dont la partie supérieure 6 est maintenue rigidement à angle droit sur le bâti i de la machine au moyen d'entretoises 7,8 Les prismes de serrage 9 de l'étau 3 sont de préférence dé- plaçables dans le sens vertical par des moyens hydrauliques. Ainsi qu'il ressort d'une observation commune des figures i à 3, des outils correspondants à surfacer -7- et à chanfreiner 11, 12, qui sont mobiles dans le sens radial selon une manière courante, sont prévus sur le côté frontal d'un porte-outil 10 pour usiner les faces frontales des tubes 2 et pour exécuter les chanfreins Le porte-outil 10 est logé mobile en rotation dans un boîtier 14 au moyen de paliers correspondants 13 Le bottier 14 est muni sur sa partie périphérique de deux plaques de guidage 15, 16, écartées l'une de l'autre dans le sens axial, qui sont exactement à angle droit par rapport à un guidage longitudinal 17 disposé sur le bâti 1 de la machine (voir figure 1) Le guidage longitudinal 17 est exactement parallèle à l'axe tubulaire 18 rapporté à la section intérieure du tube. Les plaques de guidage 15, 16 sont supportées par des ressorts de compression 19 et peuvent être dépla- cées le long des deux parois de guidage 20, 21 qui sont mobiles le long du guidage 17 au moyen d'un support 22. Pour centrer l'axe de rotation 23 du porte- outil 10 par rapport à l'axe tubulaire 18, un fourreau 25 avec une crosse qui est mobile dans le sens longitudinal mais fixe en rotation est logé dans un évidement axial 24 du porte-outil 10 Après le serrage d'un tube 2 dans l'é- tau prismatique 3, le fourreau 25 disposé à l'extrémité d'une barre d'avance 26 limitée Plastiquement, peut être introduit dans l'ouverture frontale du tube 2 au moyen d'un vérin d'avance 28 prévu dans le carter de commande 27 du bàti 1 de la machine (la position du fourreau 25 est représentée par des traits mixtes sur la figure 3). Le fourreau 25 s'oriente par conséquent par rapport à la section intérieure du tube, le boîtier 14 du porte-outil en appui sur des ressorts de compression et par conséquent l'axe de rotation 23 du porte- outil 10 étant exactement alignés par rapport à l'axe tubulaire 18 au moyen des pla- ques 15, 16, guidées entre les parois 20, 21. Après le centrage, la plaque de guidage 15 est bloquée dans la position de travail contre la paroi 20 au -8- moyen de deux vérins de serrage 29 Les vérins de serrage 29 sont diamétralement opposés à l'axe de rotation 23 Les boîtiers 30 des vérins de serrage 29 sont fixés sur la paroi 20 Leurs tiges de piston 31 passent à travers la paroi 20 et la plaque de guidage 15 Elles sont équipées à leur extrémité libre de têtes de serrage 32 qui sont ramenées vers la plaque de guidage 15 et conjointementavec cette dernière vers la paroi-20 lors de la mise en action correspondante des vérins de serrage 29. Une garniture de frein 33 est intercalée entre la plaque 15 et la paroi de guidage 20. Après le blocage des boîtiers 14 du porte-outil, le fourreau 25 est retiré de l'ouverture du tube 2 au moyen du vérin d'avance 28. L'extrémité arrière du porte-outil 10 est reliée à la commande, non représentée, par l'intermédiaire d'un accouplement 34 entourant la barre d'avance 26 Lorsque le fourreau 25 se trouve en position de retrait, on peut effectuer le surfaçage et le chanfreinage du tube 2, le fourreau 25 pouvant certes tourner avec le porte-outil 10 par l'intermédiaire de la liaison rotative 35 de la barre d'avance 26 avec le vérin d'avance 28, mais le vérin d'a- vance 28 reste dans l'unité de commande 27. Pour usiner les faces frontales et les chan- freins, l'ensemble du dispositif constitué de l'unité de commande 27 et du boîtier 14 du porte-outil est déplacé en avant le long du guidage 17. -9- REVENDICATIONS 1 Dispositif pour surfacer et chanfreiner les faces frontales de tubes susceptibles d'être assemblés axialement en lignes de tubes, du type comportant, aux fins d'immobilisation des extrémités des tubes, une unité de serrage formant une partie intégrante d'un bâti de machine qui porte en même temps un porte-outil avec des outils à surfacer et à chanfreiner, entraîné en rotation, susceptible d'être déplacé dans le sens longitudinal, ain- si que mobile limitativement dans le sens vertical, porte- outil qui est traversé axialement avec un mouvement rela- tif par une barre d'avance qui est munie à une extrémité d'une broche de centrage susceptible de pénétrer dans les extrémités du tube et qui est reliée à l'autre extrémité à un vérin d'avance logé sur le bâti de la machine, carac- térisé en ce qu'un boîtier ( 14) logeant de manière mobile en rotation le porte-outil ( 10) est susceptible d'être déplacé par la broche constituée par le fourreau ( 25) dans un plan orthogonal a l'axe tubulaire ( 18) rapporté à la section intérieure du tube et qu'il peut être bloqué dans la position de déplacement centrée par le fourreau ( 25). 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le boîtier ( 14) du porte-outil est en appui au moins indirectement sur le bâti ( 1) de la machine par l'intermédiaire de ressorts de compression ( 19) et qu'il est susceptible d'être déplacé au moyen de plaques de guidage ( 15, 16) périphériques entre deux parois de guidage ( 20, 21) écartées l'une de l'autre axialement et situées dans des plans disposés à angle droit par rapport à l'axe tubulaire ( 18) et qu'une plaque de guidage ( 15) au moins peut être bloquée contre la paroi de guidage ( 20) avoisinante. 3 Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la plaque de guidage ( 15) peut être mainte- nue contre la paroi de guidage ( 20) par au moins deux vé- rins de serrage ( 29) diamétralement opposés à l'axe tubu- - laire ( 18) et centrés parallèlement à l'axe tubulaire ( 18). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que des garnitures ( 33) augmentant le frottement sont disposées entre la plaque de guidage ( 15) et la paroi de guidage ( 20). Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le fourreau ( 25) est logé fixe en rotation mais mobile dans le sens longitudinal dans un évidement axial ( 24) du porteoutil ( 10), et que l'extrémité de la barre d'avance ( 26) côté vérin est montée mobile en rotation par rapport au vérin d'avance ( 28). 6 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le porte- outil ( 10) est relié à la commande au moyen d'un accou- plement ( 34) à mouvement limité dans l'espace. 7 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le porte- outil ( 10) avec sa commande et le vérin d'avance ( 28) est susceptible d'être déplacé le long de guidages ( 17) du bâ- ti 1 de la machine parallèle à l'axe tubulaire ( 18).