Brevet FR2542652A1 — publié le 19840921

DISPOSITIF D'ACCOUPLEMENT POUR OUTILLAGES MODULAIRES La présente invention se rapporte à un dispositif d'accouplement pour outillages modulaires essentiellement pour assurer l'assemblage d'un corps standard serré dans la broche principale d'une machine-outil avec un manchon de réduction, une rallonge ou un outil, l'un des élé- ments assemblés comportant un alésage de centrage, le second élément comportant un téton de position qui s'adapte dans l'alésage, les deux éléments étant munis de moyens appropriés pour que le premier élément soit entraîné conjointement avec le second, l'un des éléments comprenant un alésage fileté qui débouche dans l'alésage de centrage et qui lui est coaxial tandis que l'autre élément est également muni d'un alésage de centrage fileté. Le nez des broches principales des machines à percer-fraiser et des centres d'usinage ont été extrêmement variés, même au début Les dif- férents dispositifs de serrage d'outil automatiques ont apporté d'autres versions et multiplié le nombre déjà grand de procédés d'accouplement. Par conséquent, on ne peut améliorer ni les jeux d'outils des machines ni la fabrication des outils au moyen d'outils d'une construction déter- minée,formés en une seule pièceetconçusenfonction des caractéristiques particulières d'une machine Ainsi, il est avantageux de séparer l'élé- ment fixé à la machine-outil de l'élément utilisé pour tenir l'outil de coupe et de les accoupler à l'aide d'un dispositif de serrage approprié. De cette manière, il est possible d'assembler le même dispositif porte- outil à différents éléments conçus pour être accouplés à des machines- outils différenteset d'accoupler divers types de dispositifs porte- outil au même type d'élément d'accouplen;ent de machine. Les mécanismes de commande des machines-outils modernes sont munis de moyens tels qu'à la suite de l'usinage d'un alésage avec un outil à une seule lame, l'arête de coupe est soulevée hors de l'alésage en étant écartée de la surface usinée Il est cependant nécessaire pour qu'une telle opération puisse être effectuée qu'un point fixe de la broche principale et l'arête de l'outil soient dans une disposition re- lative appropriée, fonction du type de commande. Les dispositifs de serrage d'outil composés de plusieurs pièces sont classiques comme on peut le voir, par exemple, en se reportant aux documents DE-PS 1 477 140, DE-OS 3 039 156, DE-OS 3 108 071; DE-OS 3 008 189, DE-OS 2 831 660, DE-GM 7 529 196 Les organes d'accou- plement sont généralement formés d'une manière telle que le téton de po- sition usiné sur l'un des éléments est engagé dans l'alésage de centrage de l'autre élément. Dans l'une des solutions connues, les éléments de l'assemblage sont respectivement munis d'une partie filetée s'étendant au-delà du téton de position et d'un alésage fileté pour permettre leur assemblage par vis- sage La simplicité de cette solution est évidente mais la position rela- tive fixe déterminée du point donné de la broche principale et de l'arête de l'outil n'est pas assurée Un tel dispositif n'est utilisable que s'il est employé dans le sens de serrage du filetage, en particulier dans le cas d'un filetage à pas à droite Un moment anti-couple se traduirait par le desserrement du dispositif. Dans une autre solution connue, l'accouplement des éléments est as- suré par le téton de position et l'alésage ainsi que par une vis à pointe conique montée perpendiculaire à l'axe longitudinal du téton et de l Talé- sage qui s'adapte étroitement dans un logement conique formé dans le té- ton de position Cet assemblage étant donné que la force de serrage n'est pas concentrique ne permet pas d'obtenir une adaptation parfaite- ment plate des faces du joint ni une rigidité convenable de l'accouple- ment. Selon encore une autre solution connue, les éléments sont assem- blés de la même manièreau moyen d'un téton de position et d'un alésage de centrage et fixés entre eux au moyen d'un boulon à tête creuse qui est introduit à travers une bague, la bague étant fixée au moyen d'un filetage ou de goupilles transversales dans un prolongement de l'alésage de centrage et le boulon étant vissé dans un alésage fileté formé dans le téton de position Cette construction est convenable en ce qui con- cerne la transmission de la force de serrage concentrique mais un incon- vénient réside en ce que la bague,lorsqu'elle est construite d'une ma- nière simple (avec un filetage),entraine le risque d'un désaccouplement. Même si on évite ce risque en empêchant la rotation de la bague il subsiste le risque que l'usure par frottement ou la déformation des pe- tis éléments soumis à une charge élevée porte atteinte à la rigidité de 1 'assemblage. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients ci- dessus mentionnés et de réaliser un agencement d'accouplement qui rem- plisse complètement les conditions énoncées et dont la construction simple assure une fabrication économique. Conformément à l'invention, l'alésage fileté de l'un des éléments à assembler comporte un-filetage dont le sens est identique à celui du filetage de l'autre élément mais dont le pas est plus rapide que celui de cet autre élément, et une vis à filets différentiels est vissée dans ces filetages et, en outre, les moyens d'entraînement sont constitués par-une goupille d'entraînement dont une moitié est adaptée dans un alé- sage formé dans l'un des éléments, cet alésage étant disposé parallèle- ment et excentriquement par rapport à l'alésage de centrage, tandis que l'autre moitié de la goupille a un plus petit diamètre que la première moitié, est disposée excentriquement par rapport à cette première moitié, comporte une partie d'extrémité conique et est adaptée dans un alésage prévu dans l'autre élément. Un col cylindrique est formé entre les parties filetées de la vis à filets différentiels et le rapport entre les pas des filets est de préférence de 1:2 La vis à filets différentiels est avantageusement munie d'une tête à pans creux et, dans certains cas, d'un trou traversant. La goupille d'entraînement peut être portée dans la direction axiale par une bille montée dans l'alésage de plus grand diamètre et/ou elle peut être munie d'une bague montée dans une rainure formée dans sa paroi latérale Si l'agencement d'accouplement comporte plus de deux éléments, les goupilles d'entraînement sont, de préférence, disposées dans le même plan axial et situées à la même distance radiale de l'axe. La construction selon l'invention permet d'assurer un appui cor- rect des faces par suite de l'effet des forces concentriques d'une grandeur appropriée et la réalisation d'un accouplement convenablement rigide et sûr entre les éléments-porte-outil, de serrage et prolonga- teur Le dispositif ne comporte pas de pièces susceptibles de s'user ra- pidement qui nécessiteraient des remplacements fréquents La goupille d'entraînement de forme spéciale assure un accouplement sans jeu au moyen d'alésages faciles à usiner sans risque de vibrations et est ainsi capable de transmettre un moment élevé étant donné que sa charge s'approche du pur cisaillement; d'autre part, elle assure la capacité de support de charge du dispositif avec un moment dont le sens peut être librement choisi La position d'accouplement avec la broche principale de la ma- chine-outil ou par rapport à un point donné de l'autre élément de l'arête de l'outil est importante surtoutdans le processus de finition d'un alé- sage du fait de la possibilité d'emploi du cycle de soulèvement de l'ou- til donné par le processus de commande Les différentes commandes exis- tantes nécessitent des positions différentes de l'arête de l'outil par rapport au point fixe de la broche principale Le perfectionnement de l'invention permet de répondre à ces différentes conditions d'une ma- nière telle que, d'une partla goupille d'entraînement détermine la po- sition généralement utilisée et que, d'autre part, dans certains cas, elle peut être fixée dans une autre position facultative, grâce au fait que la vis à filets différentiels au moyen de ses parties filetées de pas de même sens assure un blocage automatique dans le sens du pas. Le dispositif selon l'invention offre la possibilité de guider le liquide de refroidissement et de lubrification admis à travers la broche princi- pale jusqu'à l'arête de l'outil en utilisant une vis à filets différen- tiels percée d'un trou traversant. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins an- nexés dans lesquels: la Fig 1 représente un dispositif selon l'invention utilisé pour accoupler directement un cône à-forte conicité avec un outil à aléser; la Fig 2 représente, plus grande échelle,la goupille d'entraine- ment représentée sur la Fig 1; la Fig 3 représente l'agencement d'accouplement selon l'invention utilisé pour accoupler un corps standard conique à forte conicité,-une rallonge et éventuellement un porte-outil. Là Fig l représente l'agencement d'accouplement entre un corps standard l et un outil 4 à aléser, vu en coupe Les spécifications du corps standard conique à forte conicité correspondent à celles de la ma- chine-outil Le téton de position 5 de l'outil 4 s'adapte dans l'alésage de centrage 3 qui est coaxial avec la surface conique 2 du corps standard 1 L'assemblage rigide entre le corps standard 1 et l'outil 4 est assuré par une vis 6 à filets différentiels Une extrémité de cette vis est vis- sée dans l'alésage de centrage fileté 7 formé dans le corps standard 1, une autre extrémité étant vissée dans un alésage fileté 8 formé dans l'outil 4 Le filetage de la partie filetée 9 de la vis 6 à filets diffé- rentiels qui est vissée dans l'alésage fileté 7 du corps standard 1 a un pas moins rapide avantageusement moitié moins rapide que celui de la partie filetée 10 de l'autre extrémité de la vis, les dimensions nomi- nales de ces deux parties étant les mêmes La partie filetée 10 est vis- sée dans l'alésage fileté 8 usiné dans l'outil 4 du fait que,lorsqu'on fait tourner la vis 6 à filets différentiels dans le sens du resserre- ment des éléments avantageusement vers la droite il résulte de la différence entre le pas des filets que la face 11 du corps standard 1 et la face 12 de l'outil 4 se rapprochent l'une de l'autre puis viennent en appui l'une contre l'autre avec une force fonction du couple de serrage. Le mouvement de la vis 6 à filets différentiels dans les alésages filetés 7 et 8 est permis grâce à la présence du col cylindrique 13 dont le dia- mètre est inférieur à celui du noyau de la vis La vis 6 à filets diffé- rentiels est munièd'une tête 14 àpans creux qui permet dela faire tourner. La rotation du corps standard 1 par rapport à l'outil 4 est empê- chée par une goupille d'entraînement 15 La construction de cette gou- pille a été représentée sur la Fig 2 La partie supérieure 16 de la goupille d'entraînement 15 est montée à rotation dans un alésage 17 formé dans le corps standard 1 La position de l'axe de rotation de la goupille est déterminée par une bille 18 placée au fond de l'alésage et logée dans une cuvette conique 19 formée à l'extrémité correspondante de la goupille La goupille d'entraînement 15 est maintenue en place tout en pouvant néanmoins tourner autour de son axe, par une bague élastique fendue 21 montée dans une rainure 20 formée approximativement au milieu de la partie supérieure 16. La partie inférieure 22 de la goupille d'entraînement 15 s'adapte dans un alésage 23 formé dans l'outil 4 et elle est excentrique par rap- port à la partie supérieure 16 Le diamètre de la partie inférieure 22 est inférieur,du double de la valeur de l'excentricité, à celui de la partie supérieure 16 L'excentricité permet d'usiner les alésages 17 et 23 avec une tolérance de position relativement grande sans risque de vibrations ni de surcharge Pour cette raison, la tolérance maximale de la position des alésages 17 et 23 mesurée par rapport à la valeur nomi- nale ne doit pas dépasser le double de la valeur de l'excentricité. Lors de l'assemblage, l'alésage 23 entre en contact avec la partie conique 24 usinée sur la partie inférieure 22 de la goupille d'entraine- ment 15 et fait tourner cette dernière jusqu'àce que la partie inférieure 22 de la goupille puisse se déplacer dans l'alésage 23 ce qui assure ainsi un entraînement sûr. La Fig 3 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel une rallonge rapportée 25 est montée entre le corps standard I et l'outil 4 La partie supérieure de la rallonge rapportée 25 est d'une construction identique à celle de la partie d'assemblage de l'outil 4 tandis que sa partie inférieure est d'une construction identique à celle de la partie d'assemblage du corps standard Par conséquent,les proces- sus d'assemblage et d'entraînement sont identiques à ceux que l'on a dé- crits en se référant aux Fig l et 2. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 3, chacune des vis 6 à filets différentiels comporte un alésage traversant 26 pour permettre l'écoulement interne d'un liquide de refroidissement et de lu- brification Le diamètre des alésages 26 est limité par les dimensions des têtes 14 à pans creux. Les parties filetées à des pas différents de l'alésage fileté 27 formé dans la rallonge rapportée 25 sont espacéesl'une de l'autre par la partie évidée circulaireou rainure circulaire 28. Les modes de réalisation décrits de l'invention démontrent qu'elle permet d'assurer un accouplement rapide et sûr entre les fraiseuses et leurs outils tout en étant d'une fabrication simple et facile Les par- ties d'assemblage sont interchangeables de sorte qu'il est possible d'effectuer des combinaisons facultatives-des éléments et qu'on peut effectuer un assemblage optimal des jeux d'outils. Bien qu'on n'ait décrit que quelques exemples de construction du dispositif, il est évident que de nombreuses modifications et variantes peuvent être réalisées sans sortir du cadre ni 's'écarter de l'esprit de l'invention telle que définie par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accouplement pour outillages modulaires, essentiel- lement pour assurer l'assemblage d'un corps standard ( 1) serré dans la broche principale d'une machine-outil avec un manchon de réduction,-une rai- longe ou un outil, l'un ( 1) des éléments assemblés comportant un alésage de centrage ( 3), le second élément comportant un téton de position ( 5) qui s'adapte dans l'alésage, les deux éléments étant munis d'un organe d'en- trainement ou de solidarisation ( 15), l'un ( 1) des éléments comprenant un alésage fileté ( 7) qui débouche dans l'alésage de centrage ( 3) et qui lui est coaxial tandis que l'autre élément ( 4) est également muni d'un alésage de centrage fileté ( 8), caractérisé en ce que l'alésage ( 7) fileté de -l'un des éléments comporte un filetage dont le-sens est identique à celui du filetage de l'autre élément mais dont le pas est plus rapide que celui de l'autre élément, en ce qu'une vis ( 6) à filets di fférentiels est vissée dans ces filetages et en ce que l'élément d'entraînement est constitué par une goupille d'entraînement ( 15) dont une moitié ( 16) est adaptée dans un alésage ( 17) formé dans l'un des éléments, cet alésage ( 17) étant disposé parallèlement et excentriquement par rapport à l'alésage de centrage ( 7), tandis que l'autre moitié ( 22) de la goupille a un plus petit diamètre que la première moitié, est disposée excentriquement par rapport à cette première moitié, comporte une partie d'extrémité conique ( 24) et est adap- tée dans un alésage ( 23) prévu dans l'autre élément. 2. Dispositif d'accouplement selon la revendication 1, caractérise en ce que le rapport entre les pas des parties filetées ( 9, 10) de la vis ( 6) à filets différentiels est de 1/2. 3. Dispositif d'accouplement selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un col cylindrique ( 13) est formé entre les parties filetées ( 9, 10) de la vis ( 6) à filets di fférentiels - 4. Dispositif d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un trou traversant ( 26) est formé sur toute la lon- gueur de la vis ( 6) à filets différentiels. 5. Dispositif d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vis ( 6) à filets différentiels est munie d'une tête à pans creux ( 14). 6 Dispositif d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la goupille d'entraînement ( 15) est supportée axiale- ment par une bille ( 18) en appui contre le fond de l'alésage ( 17) de plus 42652 grand diamètre et/ou-est maintenue en place par une bague élastique fendue ( 21) montée dans une rainure ( 20) formée dans la goupille. 7. Dispositif d'accouplement selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs éléments assemblés similairement et en ce que les goupilles d'entrainement ( 15) sont toutes montées dans le même plan radial et à la même distance radiale de l'axe.