Brevet FR2534507A1 — publié le 19840420

La présente invention se rapporte à un dispo- sitif pour produire sur des pièces un profil polygonal par enlèvement de matière qui comprend une broche porte- pièce et une broche porte-outil tournant en synchronisme par rapport à celle-ci, sur laquelle est fixé excentri- quement un outil, et dans lequel le rapport de transmis- sion, ainsi que l'espacement axial entre la broche porte- pièce et la broche porte-outil est réglable. On connaît déjà un dispositif de ce genre 1 o dans lequel il n'y a aucune possibilité de réglage que celle du rapport de transmission entre les broches porte- pièce et porte-outil, ainsi que de l'espacement entre les axes des rotations de la pièce et de l'outil (DE-PS 911 689) Un tel dispositif permet, au moyen d'un seul et même outil, par exemple, à l'aide d'une fraise en forme de disque, de produire des profils polygonaux ayant différents nombresde côtés et différents diamètres, mais, par contre, il ne permet pas de produire différen- tes excentricités En effet, pour chaque excentricité, un outil spécial est nécessaire Si ce dispositif connu devait être utilisé pour ébaucher des profils P 3 G selon DIN 32 711 ou P 4 C selon DIN 32 712, il serait nécessaire de disposer pour chaque dimension nominale, correspondant à une excentricité particulière, un outil spécial On voit donc qu'il n'est pas possible de produire dans des conditions rationnelles des ébauches de profils polygonaux avec ce dispositif connu. Par ailleurs, on connait un dispositif pour- tourner des profils polygonaux dans lequel un mouvement d'oscillation est imprimé à un chariot porte-outil pour- vu d'un outil de tour, par l'intermédiaire d'un tourillon de manivelle et d'un embiellage, en synchronisme avec le mouvement de la broche porte-pièce (DE-PS 133 283). Par un déplacement du tourillon de la manivelle, ainsi que d'un tourillon d'articulation de l'embiellage, ce dispositif ne permet de produire que différentes formes elliptiques On voit donc que ce dispositif connu n'est également pas adapté à ébaucher rationnellement sur un tour des profils polygonaux normalisés différents A cela s'ajoute la structure compliquée de ce dispositif com- prenant une multiplicité d'éléments d'entraînement et de montage, ainsi que sa marche bruyante à cause des masses oscillantes importantes mises en mouvement, et qui s'opposent à des vitesses et à des précisions d'usi- nage élevées. La présente invention s'est fixé pour but de perfectionner les dispositifs du type spécifié ci-dessus avec des moyens simples de façon à permettre de produire, sans changer d'outil, des profils polygonaux ayant des degrés d'excentricité et des dimensions nominales diffé- rentes. L'invention atteint les buts qu'elle s'est fixés en ce que l'excentricité de l'outil est, en plus, réglable par rapport à la broche porte-outil. Dans le dispositif selon l'invention, il n'est pas nécessaire de changer d'outil pour passer d'un profil polygonal à un autre ayant une excentricité différente. Au lieu de cela, il suffit de procéder à un réglage de l'excentricité de l'outil, ce qui est une opération simple et rapide En conséquence, le dispositif selon l'inven- tion permet pour la première fois, grâce à la possibilité de réglage du rapport de transmission entre les broches porte-pièce et porte-outil, ainsi que de leur espacement, d'ébaucher rationnellement toutes les formes et toutes les dimensions de profils polygonaux, en particulier, toutes les dimensions nominales de profils P 3 G et P 4 C. Dans ces conditions, il est d'autant plus possible d'appro- cher de la forme polygonale idéale que le diamètre de 3. l'outil est plus grand Or, étant donné qu'un seul outil suffit, ses dimensions peuvent être choisies en consé- quence, Plusieurs développements avantageux de l'in- vention, qui contribuent à simplifier le réglage et à permettre une fixation précise de l'outil sont décrits ci-après. Une forme de réalisation préférée de l'inven- tion est caractérisée en ce que sur la broche porte- outil est monté un contre-poids ayant un bras de levier réglable. Ceci permet d'équilibrer d'une manière simple et précise le balourd de l'outil à toutes les excentri- cités, permettant ainsi d'obtenir des vitesses de rotation et des vitesses d'enlèvement de copeaux élevées, sans imposer des efforts excessifs au dispositif, et en par- ticulier au palier et à la transmission de la broche porte-outil Dans le cas d'une tête de fraisage d'environ 350 mm de diamètre et garnie de 32 plaquettes de métal dur, et avec une concentricité maximale de 8 mm, qui est suffisante pour produire les profils polygonaux usuels, il est ainsi possible d'atteindre, sans difficulté, des vitesses de rotation de 1000 tours par minute. D'autres développements avantageux de l'inven- tion contribuent à simplifier le réglage et à assurer une fixation précise du contre-poids. Une forme de réalisation préférée de l'inven- tion est caractérisée par un dispositif de réglage commun pour l'excentricité de l'outil et pour le bras de levier du contre-poids, qui, lorsqu'on agrandit l'excentricité de l'outil, agrandit en même temps le bras de levier du contre-poids et lorsqu'on diminue l'excentricité, diminue le bras de levier. Dans ces conditions, le passage à un autre profil polygonal peut être exécuté d'une manière particu- librement simule et ranide vuisau'une modification de l'excentricité de l'outil est liée à une modification correspondante du contre-poids Ainsi ce dernier n'a pas besoin d'être ajusté séparément. L'invention décrit aussi toute une série de développements qui contribuent à simplifier la structure du dispositif de réglage commun de l'outil et du contre- poids, ainsi qu'à une fixation mutuelle précise de l'outil et du contre-poids. Enfin, un autre développement de l'invention est caractérisé en ce qu'un dispositif de transmission à manivelle comportant deux courroies dentées est inter- posé entre la broche porte-outil et son arbre de trans- mission fixe, contribuant ainsi à une marche particuliè- rement silencieuse et exempte d'usure du dispositif car les deux courroies dentées amortissent les balourds résiduels éventuels. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en plan schématique d'un dispositif selon l'invention pour fraiser des pro- fils polygonaux; la figure 2 est une coupe à plus grande échelle suivant la ligne A-B de la figure 1; la figure 3 est une vue dans la direction de la flèche C de la figure 2, dans le cas d'une disposi- tion concentrique de la broche porte-outil et de la tête de fraisage; et, la figure 4 est une vue dans la direction de la flèche C de la figure 2, dans le cas d'une position excentrique maximale entre la broche porteoutil et la tête de fraisage. Le dispositif représenté sur les figures 1 à 4 se compose essentiellement d'un tour à ébaucher longitudinal traditionnel comportant un banc ou un sommier 1, une broche porte-pièce 2 avec un mandrin 3, une poupée mobile 4, une vis-mère 5, un support 6 pou- vant se déplacer parallèlement à l'axe de rotation de la broche portepièce 2, ainsi qu'un chariot supérieur 7, monté sur ce dernier de façon à pouvoir être déplacé perpendiculairement à l'axe de rotation de la broche porte-pièce 2 La broche 2 est entraînée par un moteur 8 et entraîne, de son côté, par l'intermédiaire d'un engre- nage réducteur réglable 9, la vis-mère 5. Au dos du tour est monté à rotation, parallèle- ment à la broche porte-pièce 2, un arbre cannelé 10 qui est entraîné à partir de la broche 2 par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur réglable 11 Les rapports de réduction réglables entre la broche portepièce et la broche porte-outil s'élèvent, par exemple, à 1/3 et 1/4 lorsque les profils polygonaux normalisés P 3 G et P 4 C doivent être ébauchés D'autre part, dans la région comprise entre l'arbre cannelé 10 et l'axe de rotation de la broche porte-pièce 2 est montée'à rotation une broche porte-outil 12 orientée parallèlement à la broche 2 et à l'arbre cannelé 10 Celle-ci est entraînée au moyen de deux courroies dentées sans fin 13 a partir de l'arbre cannelé 10, avec un rapport de transmission de 1/1. Les deux courroies 13 passent, au total, sur quatre poulies dentées dont la première est montée à déplacement axial sur l'arbre cannelé 10 et dont la dernière est fixée sur l'extrémité de droite de la broche porte-outil 12, tandis que les deux poulies centrales sont solidaires en rotation et sont montées sur un axe guidé par deux leviers 14 L'un des deux leviers 14 est concentrique à l'arbre cannelé 10, tandis que l'autre est guidé concen- triquement à la broche porte-outil 12 Grâce à la trans- mission à poulies dentées ainsi formée, la broche porte- outil 12 est, dans toutes les positions du support 6 et de son chariot supérieur 7 entraînée exactement à la vitesse de l'arbre cannelé 10 Grâce à une fourche de guidage 15 ou analogue, on est assuré que la poulie dentée montée sur l'arbre cannelé 10 suit exactement les mouvements du support 6. Dans la région de l'extrémité de gauche de la broche porteoutil 12 est formée une bordure 16 à laquelle se raccorde un tourillon concentrique 17 dont l'extrémité est pourvue d'un filetage Sur ce tourillon 17 est enfilé un manchon excentrique rotatif 18 comportant deux excentriques extérieurs 19, 20 mutuellement opposés de 1800, et dont l'excentricité "e" est respectivement de 4 mm par rapport à l'axe de la broche porte-outil. Sur l'excentrique extérieur de droite 20 qui se raccorde à la bordure 16 est monté à rotation sur son perçage central un contre-poids 21 en forme de disque circulaire. Ce perçage est décalé d'une distance "e" par rapport à l'axe central du contre-poids 21, de sorte que, selon sa position angulaire par rapport à l'excentrique extérieur 20, le contre-poids est concen- trique à l'axe de la broche porte-outil (figures 2 et 3) ou bien présente une excentricité de " 2 e" par rapport à celle-ci (figure 3) Dans le cas présent, l'excentri- cité du contre-poids 21 est réglable entre O et 8 mm. Sur le second excentrique extérieur 19 du manchon excen- trique 18 est monté à rotation sur son perçage intérieur un outil 22 sous la forme d'une tête de coupe garnie de 32 plaquettes de coupe en métal dur ayant, par exemple, un diamètre de 350 mm Ce perçage est, lui aussi, décalé d'une distance "e" par rapport à l'axe central de la tête de coupe, de sorte que, selon sa position angulaire par rapport à l'excentrique extérieur 19, celle-ci peut être soit placée concentriquement à l'axe de la broche porte-outil (figures 2 et 3), ou bien peut présenter par rapport à cette dernière une excentricité de " 2 e" (figure 3), ou n'importe quelle autre excentricité in- termédiaire Dans le cas présent, l'excentricité de l'outil 22 est ainsi réglable entre O et 8 mm Au moyen d'un écrou 23 vissé sur le filetage du tourillon 17, l'outil 22 et le contre-poids 21, ainsi que la bordure 16 de la broche porte-outil 12 sont serrés et fixes axiale- ment Ceci a simultanément pour effet de bloquer le man- chon excentrique 18, évitant ainsi qu'un élément de ser- rage séparé soit nécessaire à cette fin. Pour assurer la transmission par complémenta- rité de formes du couple de rotation entre la broche porte-outil 12 et l'outil 22, la surface latérale de ce dernier tournée vers le ontre poids 21 est pourvue d'une rainure radiale 24 dans laquelle s'engage une première goupille 25 fixée sur le contre-poids 21. Dans la surface latérale opposée du contre-poids 21 est fixée, avec un décalage de 180 , une seconde goupille 26 qui s'engage dans une rainure radiale correspondante 27 de la bordure 16 Grace aux manivelles formées par la rainure 24 et la goupille 25, ainsi que par la goupille 26 et la rainure 27, l'outil 22 est relié mécaniquement dans toutes les positions angulaires du manchon excentri- que 18, avec la broche porte-outil 12. Les deux manivelles 24, 25 et 26, 27 assurent, en outre, un guidage positif de l'outil 22 et du contre- poids 21 tant l'un par rapport à l'autre que par rapport à la broche porte-outil 12, lorsqu'on tourne le manchon excentrique 18 de sorte que lorsqu'on augmente l'excen- tricité de l'outil 22, celle du contre-poids 21 est aug- mentée également, notamment, dans la direction opposée. Réciproquement, lorsqu'on diminuel'excentricité de l'outil 22, celle du contre-poids 21 est diminuée en rapport Le diamètre extérieur du contrepoids 21 est plus petit que celui de l'outil 22, en conséquence sa largeur est plus grande que celle de ce dernier, de sorte que ces deux composants ont essentiellement la même masse Ceci est nécessaire parce que les deux excentriques extérieurs 19 et 20 ont la même grandeur. Toutefois, on pourrait également adopter deux excentri- ques ayant des dimensions différentes, auquel cas la masse du contre-poids 21 devra être différente Il con- vient encore de mentionner que dans l'exemple de réali- sation on n'obtient pas dans toutes les positions in- termédiaires comprises entre l'excentricité " O " (figure 3) et l'excentricité " 2 e" (figure 4) de l'outil 22 une égalisation précise des masses, comme celle que l'on obtient, dans tous les-cas, dans la position d'excentri- cité maximale " 2 e" Toutefois, on constate que le balourd résiduel résultant est pratiquement sans impor- tance Il est, toutefois, bien évident, que par une structure correspondante du dispositif de réglage du manchon excentrique 19 et du guidage de l'outil 22 et du contre-poids 21, il est parfaitement possible de réaliser une égalité précise des masses dans toutes les positions-. Lorsque l'on veut modifier l'excentricité de l'outil 22, il suffit, après avoir enlevé l'écrou 23, d'imprimer un mouvement correspondant de rotation du manchon excentrique 18 par rapport au tourillon 17. Cette opération peut être exécutée facilement et rapide- ment en introduisant une clé ou autre dans le renfon- cement 28 formé dans la face frontale du manchon excentri- que 18 Ceci entraîne automatiquement un déplacement correspondant du contre-poids 21 et une compensation du balourd Après cela, on revisse l'écrou 23, puis le dispositif est prêt pour le travail. Le dispositif décrit ci-dessus est idéal pour ébaucher des profils polygonaux P 3 G et P 4 C ayant toutes les dimensions nominales courantes, par exemple, sur un arbre allongé 29, serré entre le mandrin et la poupée mobile 4 Pour cette opération, l'avance nécessaire du support 6 est assuréeautomatiquement par la vis-mère 5. Grâce à la compensation automatique du balourd, qui permet d'utiliser des outils 22 de grand diamètre, l'approximation au profil théorique est telle qu'il suffit d'une petite opération de rectification pour la finition de la pièce polygonale De plus, le réglage pour produire un profil donné ayant la forme de base voulue, tel qu'un triangle ou un carré, s'obtient par un réglage correspondant de l'engrenage réducteur 11, par un réglage correspondant du chariot supérieur 7 sur l'excentrique ayant le diamètre correspondant par un réglage correspondant du manchon excentrique 18 et en établissant l'avance désirée par un réglage corres- pondant de l'engrenage réducteur 9 Ainsi, on évite la nécessité de composants interchangeables, en particu- lier, l'utilisation d'outils de fraisage différents. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour produire sur des pièces un profil polygonal par enlèvement de matière qui com- prend une broche porte-pièce et une broche porte-outil tournant en synchronisme par rapport à celle-ci, sur laquelle est fixé excentriquement un outil, et dans le- quel le rapport de transmission, ainsi que l'espacement axial entre la broche porte-pièce et la broche porte- outil est réglable, caractérisé en ce que l'excentricité de l'outil ( 22) est, en plus, réglable par rapport à la broche porte-outil ( 12), 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que, entre la broche porte-outil ( 12) et l'outil ( 22) pourvu d'une ouverture excentrique, est interposé un manchon excentrique ( 18) qui peut être tour- né à la fois par rapport à la broche porte-outil ( 12) et par rapport à l'outil ( 22). 3, Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'excentricité entre le pourtour de l'outil ( 22) et son perçage, ainsi qu'entre l'enve- loppe du manchon excentrique ( 18) et son perçage a la même grandeur, 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'outil ( 22) est relié par une liaison cinématique avec la broche porte-outil ( 12) au moyen d'une transmission à manivelle ( 24 à 27). , Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'outil ( 22) peut être fixé axialement entre une extension ( 16) de la broche porte-outil ( 12) et un élément de serrage ( 23). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que sur la broche porte-outil ( 12) est monté un contre-poids ( 21) ayant un bras de levier réglable. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que -le contrepoids ( 21) présente une symétrie de révolution et est monté sur la broche porte-outil ( 12) avec une excentricité variable. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu 'entre la broche porte-outil ( 12) et le contre-poids ( 21) percé d'une ouverture excen- trique; est interposé un manchon excentrique ( 18) qui peut être tourné à la fois par rapport à la broche porte-outil ( 12) et par rapport au contre-poids ( 21). 9, Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par un dispositif de réglage commun ( 18, 24 à 27) pour l'excentricité de l'outil ( 22) et pour le bras de levier du contre-poids ( 21) qui, lorsqu'on agrandit l'excentricité de l'outil ( 22) agrandit en même temps le bras de levier du contre-poids ( 21) et lorsqu'on réduit l'excentricité, diminue ledit bras de levier. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les manchons excentriques ( 18) de l'outil ( 22) et du contre-poids ( 21) sont solidaires en rotation ou sont d'une pièce, de sorte que leurs deux excentriques extérieurs sont décalés de . 11 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le contre- poids ( 21) est relié cinématiquement à la broche porte- outil ( 12) au moyen d'un dispositif de manivelles ( 26,27). 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le contre- poids ( 21) peut être fixé axialement entre une extension ( 16) de la broche porte-outil ( 12) et un élément de serrage ( 23), 13 o Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que l'outil ( 22) et le contre-poids ( 21) sont en liaison cinématique grâce à un premier dispositif de manivelles ( 24, 25) et en ce que l'outil ou le contrepoids ( 22 ou 21) sont 12 - en liaison avec la broche porte-outil ( 12) grâce à un second dispositif de manivelles ( 26, 27). 14 Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'outil ( 22) et le contre-poids ( 21) monté à-coté, peuvent être fixés ensemble entre une extension ( 16) de la broche porte-outil ( 12) et un élément de serrage ( 23) agissant axialement. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu 'entre la broche porte-outil ( 12) et son arbre d'entraînement fixe ( 10) est interposé un dispositif de transmission ( 14) comportant deux courroies dentées ( 13). 16 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que les deux manivelles de transmission ( 24, 25 et 26, 27) sont décalées entre elles-de 1800.