Brevet FR2525939A3 — publié le 19831104

FR 2525939 A3 19831104 FR 8207447 A 19820429 MANDRIN EXPANSIBLE La présente invention concerne an mandrin expansible dans lequel des faces tournées verts l'extérieur des segments sont appliquées contre la face de serrage de la pièce à usiner. On connaît déjà des mandrins de ce genre où les segments sont disposés autour d'un organe par exemple conique, le déplacement relatif dudit organe par rapport auxdits segments selon l'axe lonitudinal ayant pour effet le déplacement radial de segments et leur application contre la face de serrage de la pièce à usiner. Dans ces mandrins conmus les segments sont indépendants les uns des antres. L'entraînement de ces mandrins connus s'effectue par l'intermédiaire d'organes particuliers prévus à cet effet. Ces mandrins connus présentent de nombreux inconvénients dont les principaux sont les suivants : - leur construction est, en général, compliquée, donc coûteuse ; - les segments,k étant indépendants, doivent être relativement longs pour assurer une coopération convenable pour le serrage ; - un systême d'ertrainement en rotation du mandrin du mandrin doit être prévu. La présente invention crée un mantrin ne présentant pas ces inconvénicents et ayant notamment des avantages considérables pour la fabrication en série. Conformément à l'invention, le mandrin expansible comprenant un corps et une douille composée d'une plualité de segments pour le serrage d'une pièce à usiner par la modification du diamètre de ladite douille, et des moyens pour effectuer la modification dudit diamètre, ledit corps comprenant une partie disposée à l'avant, est caractérisé en ce que la partie avant du corps est pourvue d'au moins deux projections radiales, chacun desdits segments étant pourvu d'une encoche à son extrémité arrière, lesdites encoches étant adaptées pour coopérer avec lesdites projections afin d'assurer la notation du mandrin. Il est, en outre, caractérisé en ce que le nombre de segments est égal au nombre des projections, et que les segments sont reliés entre eux de façon connue en soi par des lamelles en caoutchouc ou analogue que l'on fait adhérer aux faces latérales desdits segments par vulcarisation ou collage. Selon encore une caractéristique, de façon connue en soi, le corps du mandrin comprend dans le sens vers l'extrémité avant du mandrin une première partie cylindrique logée au moins partiellement dans un évidement correspondant dans le plateau d'adaptation sur la machine outil, une deuxième partie cylindrique coaxiale à ladite première partie, une troisième partie cylindrique et coaxiale à ladite deuxième partie, cette troisième partie étant pourvue desdites projections radiales ayant des dimensions identiques, et une quatrième partie coaxiale à ladite troisième partie et effilée vers l'avant, une douille pouvant se déplacer sans jeu sur la partie effilée du corps dans le sens de l'axe lonitudinal du mandrin en augmentant son diamètre pour le serrage de la pièce à usiner et en diminuant son diamètre pour le desserrage de la pièce à usiner, et en ce que le nombre de segements constitutifs de ladite douille est égal au nombre desdites projections, tous les segments étant pourvus à l'extrémité arrière au moins partiellement d'une encoche. Chacun des segments précités comporte une encoche, ces encoches étant régulièrement espacées et fogent les projections précitées, un faible jeu de fonctionnement étant prévu entre la face latérale de chaque encoche et chaque segment. La hauteur (h) des projections précitées est inférieure à celle (H) desdits segments. Ce mode de réalisation permet une excellente répartition des efforts lors de l'usinage. Les moyens de serrage sont constitués par une tige dont l'extrémité arrière est uissée dans un dispositif d'actionnement, la tige portant à son extrémité postérieure une téte qui s'appuie contre les extrémités avant des segements, lesdits segewnts étant déplacés longitudinalement et appliqués radialement contre la face de serrage de la pièce à usiner lorsque la téte est sollicitée vers l'arrière par l'action du dispositif d'une distance sensiblement égale à (il) en entrainant dans son déplacement la douille qui augmente son diamètre à l'encontre d'un ressort de rappel torique et l'effort élastique des lamelles en caoutchouc ou analogue. Ainsi, lors du serrage de la pièce à usiner, la douille précitée augmente son diamètre à l'encontre de l'effort élastique des lamelles et d'un ressort de rappel annulaire placé dans une gorge circulaire inclinée vers l'axe du mandrin, ladite gerge étant usinée dans la face frontale de la douille. La disposition du ressort de rappel dans la face frontale de la douille permet à celui-ci d'être indépendant du dinmêtre extérieur de la douille. Cette disposition permet d'adapter le diamètre extérieur de la douille, et done les dimensions des segments, au diamètre de l'alésage des pièces à usiner sans que se produise quelque gêne pour le ressort de rappel précité. Les moyens de desserrage comprennent des tiges qui tra versent des alésages pratiqués dans les parties du corps et #gissent sur les extrémités arrière des segments, une tige étant prévue pour chaque segment, lesdites tiges étant actionnées par la face avant d'une bride faisant partie intégrale du dispositif; ce dernier se déplace pour le desserrage du mandrin vers l'avant, et entraîne simultanément vers l'avant le moyen et les tiges qui poussent les segments, la douille reprenant sa forme d'origine par l'action de rappel du ressort de rappel et des lamelles élastiques. Cahcune des tiges faisant fonction de touches de rappel, des moyens de desserrage de la pièce à usiner comporte dans l'alésage pratiqué dans la partie du corps du mandrin, un joint torique en caoutchouc ou analogue disposé dans une gorge radiale usinée dans chacune desdites tiges. L'adjonction d'un joint torique en cacutchouc ou analogue disposé dans une gorge radiale usinée dans chacune des tiges faisant fonction de touches de rappel évite à ce que ces tiges précitées puissent sortir librement de leur logement, à savoir les alésages pratiqués dans le corps de mandrin. Les segments sont réalisés en un matériau dur et peu résilient. D'autres caractéristiques et avantages ressortirant du texte suivant et des figures y afférentes, où est décrit, à titre d'exemple, un mode de réalisation du mandrin conforme à l'invention. La figure 1 est une coupe longitudinale du mandrin conforme à l'invention. La figure 2 montre à une plus grande échelle une coupe transversale du mandrin selon la ligne A - A. La figure 3 mortre à une plus grande échelle une coupe transversale du mandrin selon la ligne B - B. La figure 4 est la vue développée de l'extérieur de la douille composée de segments qui sont reliés entre eux par des lamelles de caoutchouc ou analogue. Comme c'est montré dans la figure 1, le plateau d'adaptation (10) sur la machine-cutil est fixé sur celle-ci par des vis (11). Une première partie cylindrique (11) du corps (1) de mandrin est logée au moins partiellement dans un évidement central du corps (1). Cette première partie (11) est suivie d'une deuxième partie cylindrique (12) disposée coaxialement avec ladite première partie (11). Le diamètre de la deuxième partie (12) est inférieur à celui de la première partie (11). Une troisième partie (13) coaxiale avec la deuxième partie (12) et ayant un diamètre inférieur à cette dernière suit cette deuxième partie (12). Des projections radiales (14) faisant fonction de dents d'entrainement en rotation du mandrin - comme il sera expliqué plus loin - font partie intégrale de la partie (13). La hauteur (h) (figure 2) de ces projections (14) est telle que le diamètre du cercle correspondant au diamètre de la partie (13) augmentée de la hauteur (h) est infériear au diamètre de la partie (12). La partie (13) est suivie d'une partie (15) effilée. Dans le mode de réalisation montré dars les figures, cette partie (15) est conique. Il est toutefois dans le cadre de l'invention de réaliser cette partie (15) soub forme d'un tronc de pyramide sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Une douille (2) peut se déplacer sans jeu sur cette partie effilée (15), vers la gauche (dans la figure 1) pour le serrage de la pièce (P) à serrer, ou vers la droite 9dans la figure 1) pour le desserrage.La douille (2) est constituée par un nombre de segments égal au nombre des dents d'entrainement (14). Les segments (21, 22, 23, 24, 25) sont reliés entre eux par des lamelles (3) en caoutchoue ou analogue qui sont adhérisées aux faces latérales des segments par vulcaisation ou collage, par exemple. Le diamètre extérieur de la douille (2) est le même sur toute sa longueur; la surface extérieure de la douille est continue; la pièce (P) à usiner est montée sur la face extérieure de la douille (2) et serrée par l'application de cette face extérieure contre l'alésage de la pièce (P). Un ressort de rappel (4) est disposé dans une gorge (12) inclinée dans la face frontale (24) de la douille (2) pour le rappel de cette douille (2), lors du desserrage, et pour maintenir les segments en position neutre.La longueur de la douille est telle qu'il subsiste un jeu (11) entre l'extrémité avant de la douille et l'extrémité avant de la partie conique (15) en position de desserrage du mandrin. Comme il est montré dans les figures 2 et 4, chacun des segments est pourvu à son extrémité arrière d'une encoche (21', 22', 23', 24', 25') qui sont régulièrement espacés, ainsi que les dents d'entraînement 914) en rotation du mandrin. La rotation s'effectue dans le sens de la flèche (f). Entre les dents (14) et la face arrière des encoches il subsiste un jeu (a) de fonctionnement. Ceci permet d'obtenir un serrage absolument régulier des pièces (P) à usiner lors d'une fabrication en série. Les segments (21, 22,...25) peuvent être réalisés en un matériau dur et peu résilient, donc en un matériau relativement peu co#teux qui, en outre, assure une très faible usure des segments ce qui est particulièrement avantageux, notammet pour la fabrication en série des pi8ces (P). Le corps (1) est pourvu d'un alésage central dans lequel peut se déplacer dans le sens longitudinal une tige (5). Cette tige comprend à son extrémité avant une tête (51) dont la face arrièrere coopère avec l'extrémité avant de la douille (2) pour posser celle-ci vers la gauche (dans la figure 1) pour le serrage de la pièce (P). La partie médiane (52) de la tige (5) peut glisser sans jeu dans l'alésage central du corps (1). L'extrémité arrière (53) de la tige (5) est vissée dans un organe d'actionnement (7) pourvu d'une bride (71) qui peut se déplacer dans un évidement central dans le plateau (10) d'une distance (j3) pour le serrage ou le desserrage du mandrin.La face avant de la bride (71) coopère avec l'extrémité arrière des tiges (6) qui sont logées dans des alésages concentriques à l'alésage central précité dans les parties (11) et (12) du corps (1) de façon à ce que l'extrémité avant desdites tiges (6) agisse directement sur les extrémités arrière des segments (21,22,23,24, pour le desserrage du mandrin, comme il sera précisé ci-après. Il existe une tige pour chaque segment. Chacune des tiges (6) comporte, dans l'alésage pratiqué dans la partie (11) du corps (1), un joint (14) torique en caoutchouc ou analogue disposé dans une gorge (13) radiale usinée dans chacune des tiges (6). Ume butée (8) qui par sa face avant sert au positionnement précis de la pièce (P) sur la douille 92) est fixée au corps 91) par des vis (9). Le serrage de la pièce (P) s'effectue de la façon suivante : La tige 95) est actionnée dans le sens de la flèceh (fb) par l'orane (7) qui peut être commandé mécaniquement, hydrauliquement, électriquement, etc., La tête (51) de la tige pousse la douille (2) également dans le sens de la flèche (6b) jusqu'à ce que les jeux (j1), (j2) qui est le jeu entre les encoches et les dents d'entrainement - et (j3) soient absorbés. Les jeux de serrage (j1)(j2) et (j3) sont sensiblement égaux ; toutefois, il est dans le cadre de l'invention à ce que j3#j2#j1, les tiges (6) faisant fonction de touches de rappel sont poussées vers l'arrière.Lois de son déplacement sans jeu sur la partie conique (15) du corps (1) dans le sens de la flèche (fs), le diamètre de la douille augmente à l'encontre des efforts élastiques du ressort de rappel (4) et des lamelles (3); la pièce (P) est d'abord saisie et positionnée par rapport à la face arrière de la butée (8) et enfin serrée fermement. Ce déplacement dans le sens de la flèche (fs) de la douille (2) a permis aux dents (14) de se loger correctement dans les encoches (214, 22' 23', ... 2'5) des segments (21, 22, 23, 24, 25). Le corps (1) étant mis en rotation, les dents (14) entraînent la douille (2) et la pièce (P).l Lors du desserrage du mandrin, l'organe (7) est dépla cé dans le sens de la flèche (fd) par le dispositif de commande. La bride (71) agit sur les tiges (6) qui se déplacent vers la droite (dans le sens de la flèche (fd)) d'une distance sensiblement égale à (j3). L'organe (7) déplace également simultanément dans le sens de la flèche (fd) la tige (5) et, par conséquent, la tête (51) d'un jeu sensiblement égal à (j1). La douille (2) étant libérée à l'avant est poussée par les tiges (6) dans le sens de la flèche (fd) jusqu'à ce que les jeux (j 1) et (j2) soient totalement rétablis La force élastique du ressort de rappel (4) et des lamelles (3) agit alors de façon à ce que le diamètre extérieur de la douille (2) reprenne sa valeur neutre de desserrage. La pièce (P) usinée est enlevée, par exemple par un mécarisme automatique et une nouvelle piêce (P) est montée sur la douille (2). De nombreuses améliorations et modifications peuvent être introduites sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi pourrait-on envisager un système de serrage et d'entrainement en rotation d'une pièce (P) par son diamètre extérieur et non par son alésage. En outre, les encoches (21', 22', 23'....) pourraient être disposées à cheval sur deux segments (21, 22, 23) consécutife. REVENVICATIONS 1 ) - Mandrin expansible comprenant un corps et une douille composée d'une pluralité de segments pour le serrage d'une pièce à usiner par la modification du diamètre de ladite douille, et des moyens pour effectuer la modification dudit diamètre, ledit corps comprenant une partie disposée à l'avant, caractérisé en ce que la partie avant (13) du corps (1) est pourvue d'au moins deux projections radiales (14), chacun desdits segments (21, 22, 23, 24, 25...) étant pourvu d'une encoche (21', 22', 23', 24', 25'...) à son extrémité arrière, lesdites encoches étan adaptées pour coopérer avec lesdites projections afin d'assurer la rotation du mandrin. 2 ) - Mandrin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de segments (21, 22, 23, 24, 25...) st égal au nombre des projections (14), et que les segments sont reliés entre eux de façon connue en soi par des lamelles (3) en caoutchoue ou analogue que l'on fait adhérer aux faceb latérales desdits segments par vulcanisation ou collage. 3 ) - mandrin selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, le sorps (1) du mandrin comprend dans le sens vers l'extrémité avant du mandrin une première partie (11) cylindrique logée au moins partiellement dans un évidement correspondant dans le plateau (10) d'adaptation sur la machine-outil, une deuxième partie (12) cylindrique coaxiale à ladite première partie (11), une troisième partie (13) cylindrique et coaxiale à ladite deuxième partie (12), cette troisième partie (13) étant pourvue desdites projections radiales (14) ayant des dimensions identiques, et une quatrième partie (15) coaxiale à ladite troisième partie (13) et effilée vers l'avant, une douille (2) pouvant se déplacer sans jeu sur la partie (15) effilée du corps (1) dans le sens de l'axe logitudinal du mandrin en augmertant son diamètre pour le serrage de la pièce à usiner et en diminuant son diamètre pour le desserrage de la pièce à usiner, et en ce que le nombre de segments (21, 22, 23, 24, 25...) constitutifs de ladite douille (2) est égal au nombre desdites projections (14), tous les segments (21, 22, 23, 24, 25...) étant pourvus à l'extrémité arriére au moins partiellement d'une encoche (21', 22', 23'...). 4 ) - Mandrin selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun des segments précités dcomporte une encoche, ces encoches étant régulièrement espacées et logent les projections précitées (14), un faible jeu (a) de fonctionnement étant prévu ertre la face latérale de chaque encoche et chaque segment. 5 ) - Mandrin selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, la hauteur (h) des projections précitées est inférieure à celle (H) des dits segments. 6 ) - mandrin selon l'une des revendications précédents, caractérisé en ce que, lors du serrage de la pi8ce (P)à usiner, la douille (2) précitée augmente son diamètre à l'encontre de l'effort élastique des lamelles (3) et d'un ressort de rappel annulaire (4) placée dans une gerge eirculaire (12) inclinée vers l'axe du mandrin, ladite gorge étant usinée dans la bace frontale (2 f) de ta douille (2). 1 ) - Mandrin selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune des tiges (6) faisant fonction de touches de rappel des moyens de desserrage de la pièce (P) à usiner comporte, dans l'alésage pratiqué dans la partie (11) du corps (1) du mandrin, un joint (14) torique en caoutchouc ou analogue disposé dans une gorge (13) radiale usinée dans chacune desdites tiges (6).