Brevet FR2526693A1 — publié le 19831118

L'invention est relative a un automate de tournage. Elle trouvera plus particulièrement son application pour la production en série de pièces de révolution. Actuellement, les pièces de forme de révolution sont généralement usinées par enlèvement de métal sur des machines appelées "tour" dans lesquelles la pièce serrée dans un support appelé mandrin, tourne en rotation autour de son axe et des outils se déplacent lentement pour découper le profil de la pièce. Il existe également des tours dits " poupée mobile: dans lesquels la pièce, en plus du mouvement de rotation autour de son axe, est animée d'un mouvement de translation. Sur ce type de machine, les outils sont fixes et le découpage du profil de la pièce est uniquement obtenu par déplacement de celle-ci. Il existe également des machines-outils sur lesquelles la broche porte-outils ou les outillages peuvent être automatiquement déplaces selon un programme pré-établi. Si, de plus, la pièce est décolletée dans une barre brute, il est possible, avec une avance de la barre ou en utilisant le déplacement de la poupée mobile, d'assurer le chargement automatique des pièces et de supprimer ainsi toute intervention manuelle. S'il s'agit d'une ébauche moulée ou forgée, le chargement automatique doit être réalisé au moyen d'un robot prenant les pièces dans un magasin et les plaçant dans le mandrin du tour. Les pièces étant serrées dans le mandrin sur un côté, seule la face opposée pourra être usinée et il faudra, pour usiner complètement la pièce, opérer un retournement de celle-ci et un second cycle d'usinage devra être effectué généralement sur un second tour.Par conséquent, à l'heure actuelle, pour automatiser entièrement l'usinage d'une pièce brute, il sera nécessaire de disposer de deux tours automatiques, deux robots de chargement et déchargement, un magasin de pièces brutes et un magasin de pieces partiellement usinées. Outre le fait qu'il y a un encours de pièces en phase d'usinage important, il faut également compter l'immobilisation de deux machinesoutils et, si les temps d'usinage sur chaque machine sont différents, il y en a une qui sera partiellement utilisée et donc la rentabilité globale est faible. Le but principal de la présente invention est de proposer un automate de tournage qui permet l'usinage intégral de toutes les pièces a partir d'une pièce brute. Ainsi, il y a suppression de tous les magasins de stockage intermédiaires, utilisation a plein de la machine et un robot unique de chargement et déchargement. Un autre but de la présente invention est de présenter un automate de tournage qui peut facilement être réalisé par transformation d'un tour révolver classique, à tourelle révolver porte-outils horizontale ou verticale. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. L'automate de tournage selon l'invention est destiné plus particulièrement à la production en série de pieces de révolution par exécution intégrale de toutes#les. phases de tournage à partir de pièces brutes. Il se compose notamment d'un tour révolver équipé d'une broche principale pourvue d'un mandrin entraîné en rotation dans lequel est enserrée la pièce pre-usinée, généralement sur ses faces situées côté mandrin et qui doit recevoir les phases finales de son exécution imposée par des outils disposés sur les différents postes d'usinage de la tourelle du tour. Selon l'invention, l'automate de tournage est caractérisé par le fait qu'il présente des moyens pour exécuter le pré-usinage de la pièce avant sa mise en place dans le mandrin de la broche principale du tour. Le pré-usinage des faces prises dans le mandrin principal est en effet indispensable si l'on veut que la pièce tourne correctement dans la broche principale et qu'ainsi il soit possible d'exécuter le dressage et la finition des faces non encore usinées. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 schématise une vue d'ensemble de l'automate de tournage, selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention. Les figures 2a, b, c et d illustrent les différentes phases de tournage selon un cycle d'usinage d'une pièce prise à titre d'exemple, sur un automate de tournage selon l'invention. La figure 1 illustre un automate de tournage selon l'invention. Cet automate, pour une part, se compose d'un tour révolver 1 de type classique. Dans l'exemple qui a été choisi, il s'agit d'un tour révolver qui présente une tourelle porte-outils 2 verticale mais il aurait pu être également adopté une tourelle porte-outils horizontale. Le tour revolver 1 comprend un bati 3 dans lequel sont placés les différents organes d'entraînement et de commande. Le tour révolver 1 comprend notamment une broche principale 4 pourvue d'un mandrin 5 qui est entraîné en rotation lors de l'usinage de la pièce non représentée dans la figure 1 qui sera enserrée dans les mors 6 du mandrin 5 lors de son usinage. L'usinage des pièces serrées dans le mandrin principal 5 sera exécuté de façon traditionnelle c'est-à-dire que le dressage des faces transversales à l'axe de rotation 7 du mandrin 5 sera réalisé par des outils 8 disposés sur un chariot 9 à déplacement transversal, alors que le dressage des faces longitudinales par rapport à l'axe de rotation 7 du mandrin 5 sera exécuté à l'aide d'outils non représentés qui seront placés sur la tourelle révolver 2. La tourelle révolver 2 se présente généralement sous la forme d'une étoile, chaque branche de l'étoile correspondant à un poste d'usinage. La tourelle revolver 2 est mobile en rotation autour d'une colonne 10 fixée sur le bâti 3 du tour révolver 1. Ainsi, par rotation d'un "pas" de la tourelle revolver 2, il est possible d'y disposer, en regard de la broche 4, une série d'outils fixes sur un poste d'usinage de la tourelle révolver 2 et qui correspond à une branche de cette tourelle. En général, un cycle d'usinage complet de la pièce est effectué lorsque la tourelle 2 aura effectué une rotation complète pas par pas, c'est-àdire que, chaque poste d'usinage aura été tour à tour en regard de la broche 5 et que les outils correspondant auront exécuté leur travail. Du fait que, généralement, les outils sont fixes sur la tourelle révolver 2, il est nécessaire que celle-ci se déplace en translation par rapport à la pièce serrée dans le mandrin 5. C'est ce qui est obtenu par déplacement longitudinal de la tourelle révolver 2 le long de la col#nne'10. Il est évident que, l'on peut imager une tourelle révolver qui présenterait de multiples postes d'usinage, toutefois, dans la pratique et au moins dans l'exemple choisi, on se limitera à quatre postes. Comme il a été décrit précédemment, il est nécessaire que la pièce introduite dans les mors 6 du mandrin 5 présente des faces dressées notamment en ce qui concerne celles qui seront serrées par le dit mandrin. Selon la présente invention, l'automate de tournage sera équipé de moyens 11 qui permettent d'exécuter le pré-usinage de la pièce avant sa mise en place dans le mandrin 5 de la broche principale 4. Ce pré usinage portera principalement sur les faces de la pièce situées du côté mandrin 5 et qui, par conséquent, seront enserrées dans les mors 6 de ce mandrin 5. De la sorte, le pré-usinage étant intégré à l'automate de tournage selon l'invention, il ne sera plus nécessaire de réaliser cet usinage sur une machine auxiliaire et, il pourra être directement utilisé des pièces brutes, par exemple, de fonderie ou de forgeage. Ces moyens se présenteront sous la forme d'une broche 11 secondaire satellite placée dans un poste d'usinage de la tourelle révolver 2, telle qu'illustrée à la figure 1. La broche 11 sera équipée d'un mandrin 12 dans lequel sera passée la pièce 13 à pré-usiner. La broche il sera entraînée par un mécanisme 14 adapté à cet effet. La broche 11 sera fixée sur la tourelle révolver 2 et, par conséquent, décrira un mouvement de rotation autour de la colonne 10 lors des différentes phases du cycle d'usinage. Le mandrin 12 de la broche secondaire 11 sera disposé en vis -vis du mandrin 5 de la broche principale 4. Des postes d'usinage auxiliaires 15, fixes par rapport au bâti 3 de l'automate, porteront des outils de telle sorte qu'il soit possible d'usiner différentes faces de la pièce 13 lorsque celle-ci est en rotation. De la sorte, on retrouve, dans ce poste auxiliaire d'usinage, un tour à poupée mobile puisque, cette fois-ci, les outils sont fixes et c'est la pièce qui se déplace en translation devant ces outils, excepté bien entendu les outils à dresser les faces radiales qui seront animées d'un mouvement également radial. Dans le mode préférentiel de réalisation de l'automate de tournage, le moteur d'entrainement 16 du dispositif 14 sera fixe. La transmission du-mouvement sera réalisée par un dispositif à engrenage composé de pignons moteurs répartis selon les positions des postes d'usinage, et d'un engrenage récepteur disposé en bout de broche 11 qui viendra s'engréner tour à tour sur chaque pignon moteur à chaque poste d'usinage. Les figures 2a, b, c et d illustrent les différentes phases d'usinage d'une pièce à réaliser 17 prise à titre d'exemple. Dans le cas choisi, le tour révolver 1 disposera de quatre postes d'usinage 18, 19, 20 et 21 sur la tourelle 2. La figure 2a symbolise la première phase opératoire, dans laquelle la broche auxiliaire 11 occupe le poste 19 et qui correspond au chargement par le mandrin 12 d'une pièce brute 22 provenant d'un maga sin 23 dans lequel les pièces brutes sont conditionnées. Le mandrin 12 sera équipé de mors automatiques qui viendront appréhender la pièce 22 sans aucune intervention extérieure. Le mandrin 12 qui est fixe en translation par rapport à la tourelle 2 vient serrer la pièce 22 lorsque la tourelle 2 atteint sa position la plus rapprochée du mandrin 5. Durant cette opération de chargement par la broche secondaire satellite 11, il y aura un usinage de la pièce 17 immobilisée dans le mandrin principal 5, et qui correspond au poste d'usinage 18. La pièce 17 a ses faces 24 et 25 prises dans le mandrin 5 déjà pré-usiné dans des opérations précédentes de tournage. Le reste des faces sera usiné sur ce poste de travail 18 L'.usinage de ces faces étant symbolisé sur le croquis de la figure 2a par des triangles.Le dressage des faces transversales 26, 27 et de la face cônique 28 pourra être réalisé à l'aide d'un outil 8 disposé sur un chariot transversal 9 à déplacement également transversal, alors que le dressage de la face interne 29 de l'alésage pourra être exécuté par un outil fixé sur un poste de travail de la tourelle 2, cette dernière ayant un déplacement longitudinal par rapport à la pièce. La figure 2b représente la phase suivante de l'usinage, alors que la tourelle 2 a effectué une rotation d'un quart de tour, ou'plus généralement un pas dans la permutation des outillages. Le mandrin secondaire 12 qui correspond au poste d'usinage 19 dans lequel est enserrée la pièce brute 22 vient donc se positionner à la partie inférieure de la figure 2b. Par contre, la pièce 17 reste toujours enserrée dans les mors du mandrin principal 5, toutefois, c'est le poste 21 d'usinage qui est en regard de son mandrin principal. Dans l'exemple choisi, durant cette phase d'usinage, il est procédé à la finition de la face conique 28 de la pièce 17 à l'aide d'un outil 8 supporté par un chariot transversal 9, et la finition de l'alésage intérieur 29 à l'aide d'un outil supporté par la tourelle révolver 2 qui se déplace longitudinalement à la pièce 17. Le mandrin secondaire 12 est entraîné en rotation et durant la finition de la face 28 de la pièce 17 dans le mandrin principal, on dresse la face 24 de la pièce 22 à l'aide d'un outil disposé sur un chariot à déplacement transversal schématisé par le poste d'usinage 15. Puis, durant l'opération de finition de l'alésage 29 de la pièce 17, c'est-à-dire lors du déplacement longitudinal de la tourelle 2, la pièce 22 entraînée en rotation dans le mandrin 12 reçoit un centrage 30 découpé à l'aide d'une pointe à centrer fixe prévue à cet effet sur le bâti du tour. Une fois ces opérations effectuées, on passe à la phase suivante de l'usinage illustré par la figure 2c, dans laquelle la tourelle 2 a à nouveau effectué une rotation d'un quart de tour. La pièce 17 qui est terminée sera évacuée de l'automate de tournage à l'aide d'un dispositif de réception 31 qui recueillera la pièce lors de l'ouverture des mors 6 du mandrin 5. Selon un mode préférentiel de réalisation du dispositif de réception, celui-ci se présentera sous la forme d'une goulotte 31 fixée sur la tourelle 2 dans laquelle tombera la pièce 17 lors de l'ouverture du mandrin 5. Durant cette opération, la pièce ébauchée 22, lors de la phase d'usinage précédente, elle est à nouveau usinée par un poste d'usinage 32, dans lequel on dresse la face 25 de la pièce 22 à l'aide d'un outil placé sur un chariot à déplacement transversal, puis on perce la pièce 22 à l'aide d'un foret fixe placé sur le bâti du tour, éventuellement on réalise un chanfreinage 33 de la pièce. A la fin de cette succession d'usinages, la pièce 22 a donc été entièrement réalisée sur un de ses côtés et est donc à même d'être placée dans le mandrin principal afin de finir son exécution. La figure 2d illustre la fin du cycle d'usinage, dans lequel la tourelle 2 a à nouveau effectué un quart de tour. La pièce 17 qui était placée dans la rigole d'évacuation 31 est éjectée en dehors de la tourelle 2 puisque celle-ci a effectué un quart de tour et par conséquent la rigole qui était dans la figure 2c horizontale, est actuellement in clinée, ce qui a permis l'évacuation de la pièce 17 par gravité. Un dispositif de révuperation de la pièce éjectée classique pourra être utilisé afin de reconditionner les pièces finies. Le mandrin principal 5 et le mandrin secondaire 12 se trouvent en regard l'un de l'autre et sont disposés coaxialement. De la sorte, il est possible de transférer la pièce pré-usinée 22 depuis le mandrin 12 dans le mandrin 5. Par un cycle approprié d'ouverture et de fermeture des mâchoires ainsi qu'un déplace- ment longitudinal de la tourelle 2, ce transfert peut facilement être effectué. Après avoir effectué à nouveau un quart de tour à la tourelle 2, l'automate de tournage est repositionné selon la figure 2a et un nouveau cycle d'usinage peut être effectué. Ainsi, sans aucune intervention manuelle, il est possible de réaliser intégralement l'usinage d'une pièce de révolution en disposant a l'origine de pièces brutes. L'exemple choisi permet la réalisation d'une pièce d'un type particulier qui comprend plusieurs types de faces a réaliser, toutefois, il est bien évident que cet exemple n'a aucune valeur limitative et il pourra être réalisé des pièces de formes très différentes pourvu qu'elles soient de révolution avec l'automate de tournage selon l'invention. Il a été utilisé une tourelle munie de quatre postes d'usinage et il est bien évident qu'il aurait pu également être utilisé un autre nombre de postes qui sera fonction notamment de la complexité de la pièce à obtenir. L'exemple choisi a porté sur un tour révolver à tourelle verticale, toutefois, on peut facilement étendre l'invention au tour révolver à tourelle horizontale. Dans ce cas, le pré-usinage des faces sera effectué alors que le mandrin auxiliaire occupe de préférence, une position transversale à l'axe de la broche principale. Le dressage des faces transversale sera réalisé à l'aide d'un outil fixe, alors que, le dressage des faces longitudinales sera réalisé à l'aide d'un outil monté sur un chariot à déplacement longitudinal par rapport à la pièce préusinée, le dit chariot ayant une disposition transversale par rapport à l'axe de la broche principale. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit n'est donné qut titre indicatif et d'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, pourront être adoptées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS I. Automate de tournage destiné plus particulièrement à la production en série de pièces de révolution par exécution intégrale de toutes les phases de tournage à partir de pièces brutes, qui se compose notamment d'un tour révolver équipé d'une broche principale (4) pourvue d'un mandrin (5) entraîné en rotation, dans lequel est enserrée la pièce pré-usinée généralement sur ses faces (24) et (25) situées côté mandrin (5) et qui doit recevoir les phases finales de son exécution imposées par des outils disposés sur. les différents postes (18, 19, 20 et 21) d'usinage de la tourelle (2) du tour (1), caractérisé par le fait qu'il présente des moyens (11) sur la tourelle (2) pour exécuter le dit preusinage de la pièce avant sa mise en place dans le mandrin (5). 2. Automate de tournage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens se présentent sous la forme d'une broche (11) secondaire satellite placée dans un poste (19) d'usinage de la tourelle (2). 3. Automate de tournage selon la revendication~2, caractérisé par le fait que la broche secondaire (11) dispose d'un mandrin secondaire (12) dispose en vis-à-vis du mandrin (5) de la broche principale (4). 4. Automate de tournage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le mandrin secondaire (12) dispose de moyens autonomes d'entraînement (14) en rotation et qu'il est fixe en translation par rapport à la tourelle (2). 5. Automate selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il présente un ou plusieurs postes d'usinage auxiliaires (18, 19, 20 et 21) qui assurent le dressage d'une ou plusieurs faces (24, 25, et 29) de la pièce (22) immobilisée dans le mandrin secondaire (12), dans les dits postes se trouvent des outils à usiner les faces longitudinales (25) et (29) qui sont fixes par rapport au bâti (3) du tour (1) et/ou des outils mobiles disposés sur des chariots transversaux (15) et (32) pour 1 'exécution des faces transversales (24). 6. Automate de tournage équipé d'un magasin (23) ou sont conditionnées les pièces brutes (22) à usiner selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le mandrin secondaire (12) prélève une pièce brute (22) dans le magasin (23) à chaque cycle de rotation de la tourelle (2). 7. Automate de tournage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la tourelle (2) est équipée d'un dispositif de réception (31) de la pièce (17) en fin d'usinage dans le mandrin principal (5). 8. Automate de tournage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le dispositif de réception (31) se présente sous la forme d'une rigole (31) d'évacuation fixée sur la tourelle (2). 9. Automate de tournage selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une tourelle (2) à quatre postes d'usinage (18, 19, 20 et 21), caractérisé par le fait qu'un cycle d'usinage comprend une phase de chargement du mandrin secondaire (12) avec une pièce brute (2), une deuxième phase du cycle qui correspond au dressage de la face transversale (24) du premier côté de la pièce (22) avec éventuellement pointage d'un centre (30), une troisième phase d'usinage qui comprend un dressage d'au moins une partie de la face longitudinale (25) de la pièce située du côte de la face transversale usinée (24) avec éventuellement perçage (29) de la pièce (22), la quatrième phase du préusinage correspond au transfert de la pièce (22) depuis le mandrin secondaire (12) dans le mandrin principal (5) en vue de la finition classique du reste des faces à usiner qui se trouvent du côté de la pièce opposée à la première face transversale (24) pré-usinée. 10. Automate de tournage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyens d'entraînement (16) de la broche secondaire (11) sont fixes.