Brevet FR2545395A3 — publié le 19841109

FR 2545395 A3 19841109 FR 8407027 A 19840507 Tête tournante rapportable, en particulier tête de tournage plan L'invention concerne une tête tournante rapporta- ble, en particulier une tête de tournage plan avec un car- ter support qui se fixe à la broche d'une machine-outil et un dispositif d'entraînement pour un chariot pouvant se déplacer indépendamment du mouvement de rotation de la tête tournante et perpendiculairement à l'axe de rotation de celle-ci. Par la DE-B-16 52 658 on connaît une tête de- perçage et de tournage plan avec un outil animé d'un mouve- ment de circonvolution dans laquelle, pour l'entraînement d'un chariot pouvant se déplacer perpendiculairement à l'axe de la tête de perçage, il est prévu une transmission par engrenages planétaires, conçue pour les deux direc- tions de déplacement dans le sens radial La tête de per- çage est construite de telle manière, que le mouvement d'avance du chariot et le mouvement de retour peuvent être modifiés manuellement pendant la rotation de la tête de perçage Au moyen d'un arbre de réglage actionné à la main et pourvu d'une denture hélicoïdale, par l'intermé- diaire de transmissions à roues dentées hélicoïdales ou coniques, on commande une broche filetée qui, à son tour, étant prise avec une partie en saillie dudit chariot, déplace ledit chariot dans le sens transversal L'incon- vénient avec ce dispositif de commande, c'estle grand nombre des éléments intermédiaires utilisés pour la transmission, qui contribuent à perturber la régularité de marche de la tête tournante, ce qui peut à son tour avoir des répercussions défavorables sur la qualité de l'état de surface de la pièce usinée Les nombreux élé- ments individuels et de transmission nécessitent un usinage extrêmement précis pour éviter un jeu excessif dû à l'accumulation des tolérances d'usinage D'autre part, les nombreux éléments mobiles des sytèmes de transmission provoquent, pendant le fonctionnement, un échauffement notable des différentes parties. Ne serait-ce que pour l'utilisation sur des machines universelles, des tours à commande numérique, des machines à têtes ou à broches multiples et des machi- nes à fileter, il faut une tête tournante, en particulier une tête de tournage plan, qui ne présente pas les incon- vénients énumérés ci-dessus des systèmes connus de têtes tournantes. C'est donc le but de la présente invention, que de réaliser une tête tournante, et en particulier une tête de tournage plan du genre décrit dans le préambule, qui ne comporte qu'un petit nombre de pièces, que des guidages sans jeu et qui, sans la mise en oeuvre de moyens techniques importants, ne présente qu'un faible jeu dû aux tolérances et tourne sans balourd Selon l'invention, ce problème se trouve résolu en prévoyant, coaxialement avec l'axe de rotation de la tête tournante, une tige de commande mobile indépendamment dans le sens axial et radial et en rotation, le déplacement axial étant provoqué au moyen d'un élément de transmission à partir d'un arbre de commande parallèle à l'axe de rota- tion et transformé en un déplacement transversal du cha- riot porte-outil au moyen d'un entraînement à clavette à talon disposé au pied de la tige de commande, et dont le mouvement de rotation est commandé par l'intermédiaire d'une broche insérée dans un orifice transversal prévu dans la tige de commande et dont les extrémités réalisent une liaison en diagonale avec l'élément de palier qui tourne en synchronisme avec la broche de la machine-outil, des moyens étant prévus pour l'équilibrage des forces centrifuges lors du déplacement transversal du chariot porte-outil. Une tête tournante ainsi construite de la manière prévue selon l'invention ne se compose que d'un petit nombre de pièces qui, de plus, sont relativement simples La transmission de l'entraînement se fait au moyen d'un seul élément de transmission La transmission, en sortie, pour obtenir le déplacement transversal du chariot porte-outil au moyen d'une clavette à talon-est étonnamment simple L'entraînement en rotation de la tige de commande est assuré par une simple broche qui est insérée dans un forage transversal A partir de la tige de commande, l'entraînement en rotation du chariot porte-outil se fait par l'intermédiaire de la liaison par clavette à talon, celle-ci remplit donc deux fonctions distinctes. Dans une forme particulièrement avantageuse de l'invention, on peut utiliser comme élément de transmis- sion une courroie crantée, dont la roue menée forme une transmission par vis avec la coquille extérieure du palier à roulement qui autorise le mouvement-de rotation de la tige de commande, la coquille intérieure du palier à roulement autorisant le mouvement de rotation tandis que la coquille extérieure détermine le déplacement axial du palier à roulement, indépendamment du mouvement de-rota- tion de la coquille intérieure La coquille extérieure du palier à roulement peut ici être réalisée sous la forme d'une crémaillère, avec la denture disposée à l'extérieur et en prise avec la couronne dentée intérieure de la roue menée. Dans une autre forme de réalisation de l'inven- tion, on peut-utiliser comme élément de transmission un levier double, dont le premier bras de levier est en prise et manoeuvré par l'arbre de commande parallèle à l'axe de la tête tournante, tandis que le deuxième bras de levier est mécaniquement en prise avec la coquille extérieure du palier à roulement qui autorise le mouve- ment de rotaiton de la tige de commande Le double levier peut être constitué de deux demi-coquilles assemblées au moyen de vis et de goujons D'autre part, tant du côté de la liaison mécanique avec l'arbre de commande que du côté du palier à roulement, le levier double peut comporter des joues coulissantes parallèles qui garantissent un fonctionnement sûr et précis de la transmission de la commande lors des déplacements vers le haut et vers le bas des bras du levier. Dans une extension de l'invention, du côté opposé à celui o se trouve la tige de commande, le cha- riot porte-outil peut comporter un orifice ajusté dirigé vers le dispositif de guidage du porte-outil et disposé en oblique, dans lequel s'engage par glissement, sans jeu, une clavette à talon qui est liée à l'extrémité inférieure, ou pied de la tige de commande On obtient ainsi, d'une manière simple, aussi bien un déplacement transversal du chariot porte-outil, pendant les déplacements vers le haut ou vers le bas de la tige de commande, avec la cla- vette à talon, qu'un entraînement en rotation du chariot porte-outil. Pour obtenir un maintien de l'équilibrage, on peut selon la présente invention prévoir des joues de compensation de la force centrifuge, qui sont mécanique- ment en prise avec le chariot porte-outil par l'intermé- diaire de pignons de renvoi et se déplacent en sens inverse de celui-ci lorsqu'il effectue ses déplacements dans le sens transversal pour cela, on peut munir le chariot porte-outil d'un tenon orienté vers la tige de commande, disposé parallèlement au système de guidage du porte-outil et pourvu sur ses grands côtés de dentures qui viennent en prise avec les dentures extérieures des pignons de renvoi qui, de leur côté, sont en prise avec les dentures des joues d'équilibrage de la force centri- fuge, disposées parallèlement audit tenon. Dans le dessin on a représente des exemples de réalisation de l'invention, que l'on explique plus en détail ci-dessous. Les différentes figures représentent respecti- vement: figure 1, la vue en coupe d'une tête de tour- nage plan avec le mécanisme commandant le déplacement d'un chariot porteoutil mobile dans le sens transversal; figure 2, une vue en coupe selon la ligne I-II de la figure 1, du mécanisme de déplacement; figure 3, une coupe montrant la tige de commande, avec l'entraînement au moyen de la clavette inclinée, selon la ligne III-III de la figure 1; figure 4, une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3, du chariot porte-outil, avec les joues d'équilibrage de la force centrifuge; figure 5, une vue en coupe d'une tête de tour- nage plan, avec une construction différente du mécanisme de commande du chariot porte-outil mobile dans le sens transversal; figure 6, une coupe du mécanisme de commande, selon la ligne VI-VI de la figure 5; figure 7, une vue en coupe de la ligne VII-VII de la figure 6, montrant la tige de commande avec l'entraî- nement au moyen de la clavette à talon. Dans la figure 1, la tête de tournage plan 1 est fixée solidement au moyen de son carter 2 à une partie d'une machine-outil La partie tournante 3 de la tête de tournage plan 1 est accouplée à la broche de la machine- outil au moyen d'une pièce intermédiaire 4 de forme conique Coaxialement avec la broche de la machine-outil et avec la pièce d'accouplement de forme conique-4 est disposée une tige de commande 6 logée dans un alésage central 5, qui tourne ensemble avec la partie tournante 3 et le manchon goupillé 7 Une broche 9 est emmanchée dans un perçage transversal 8 de la tige de commande 6, les deux extrémités de ladite broche 9, dépassant des deux côtés à l'extérieur du perçage transversal 8, établissent une liaison avec la coquille intérieure 10 du palier à roulement 11 Le mouvement de rotation de la tête de tournale plan 1 est donc transmis à partir de la broche de la machine-outil par l'intermédiaire de la pièce d'accouplement de forme conique 4, la partie tournante 3, la coquille intérieure 10 du palier à roulement 11 et de la broche 9 jusqu'à la tige de commande 6 A l'extrémité inférieure, au pied de la tige de commande 6 on a prévu une clavette à talon 12, qui est insérée par assemblage glissant dans un orifice ajusté 13 prévu dans le chariot porte-outil 14 et orienté selon une direction oblique vers la tige de commande 6 L'orifice ajusté 13 se trouve parallèle, en projection, à la direction de déplacement du dispositif porte-outil 15 Entraîné par la clavette à talon, le chariot porte-outil 14 tourne en synchronisme avec la tige de commande 6. Le déplacement transversal du chariot porte- outil 14 se fait indépendamment du mouvement de rotation de la tête de tournage plan 1 Sur un arbre de commande 16 disposé parallèlement à l'axe de la tête tournante 1 et à une certaine distance, à c 8 té de celui-ci, est logé un pignon 17, solidaire en rotation, qui entraîne une courroie crantée 18 La courroie crantée 18 passe sur une roue menée 19, dont la surface annulaire intérieure porte une denture hélicoïdale intérieure 20 qui est en prise avec la denture hélicoïdale extérieure 21 de la coquille extérieure 22 du palier à roulement 11, formant ainsi un entraînement par vis Une rotation de l'arbre de commande 16 détermine une rotation de même sens de la roue menée 19. Du fait de la liaison par vis, ceci entraîne un déplacement axial, vers le bas ou vers le haut, du palier à roulement 11 La coquille intérieure 10 du palier à roulement 11 se déplace axialement ensemble avec la coquille extérieure 22, le palier 11 constituant par rapport à sa coquille exté- rieure un palier fixe, ou palier de butée dans le sens axial Un déplacement axial du palier à roulement 11 détermine un déplacement dans le même sens de la tige de commande 6, par l'intermédiaire de la broche 9, et par conséquent un soulèvement ou un abaissement de la clavette à talon 12 Les déplacements dans le sens axial se font tous indépendamment du mouvement de rotation de la tête de tournage plan 1 et peuvent, il va de soi, s'effectuer simultanément avec celui-ci Le glissement de la clavette 12, d'un côté ou de l'autre, dans le sens vertical, déter- mine un déplacement transversal du chariot porte-outil 14. Ainsi qu'on peut le voir dans les figures 3 et 4, la tête de tournage plan selon l'invention est pourvue d'un système d'équilibrage de la force centrifuge, pour obtenir le maintien d'un équilibrage correct pendant la rotation Le tenon 23, parallèle au guidage 15 du chariot porte-outil et disposé au-dessus du chariot porte-outil 14 sur la face qui est en regard de la tige de commande 6, comporte sur ses grands côtés des dentures droites 24 venant en prise avec des pignons de renvoi 26 à denture extérieure, logés dans la partie tournante 3 sur les axes 25 Les pignons de renvoi 26 sont également en prise avec d'autres dentures droites 27 prévues sur les joues d'équilibrage de la force centrifuge 28, qui sont dispo- sées parallèlement au guidage 15 du chariot porte-outil. Le déplacement transversal du chariot porte-outil 14 dans une certaine direction détermine, par l'intermédiaire de la transmission décrite cidessus, réalisée avec les pignons de renvoi 26, un déplacement transversal en sens inverse des joues d'équilibrage 28 de la force centrifuge et l'équilibrage de l'ensemble reste ainsi assuré, ce qui est déterminant pour une rotation calme et régulière et contribue par conséquence à l'obtention d'une bonne qualité de surface de la pièce usinée. Les figures 5, 6 et 7 montrent un type de réali- sation différent pour la commande du déplacement transver- sal du chariot porte-outil 14 Alors que l'entraînement en rotation de la tête de tournage plan 1 correspond pour l'essentiel au mode de construction selon les figures 1 à 4, pour la commande du chariot porteoutil 14 on a choisi un système de transmission différent L'arbre de commande 16 1 disposé sur le côté à une certaine distance, parallèlement à l'axe de rotation de la tête tournante, agit ici sur un double levier 29, qui est logé dans le carter 2 sur une broche 30 Le double levier 29 est constitué par deux demi-coquilles symétriques 29 1 et 20 2 réunies ensemble au moyen de goujons et de vis. L'un des bras de levier, 31, enserre dans sa fourche semi-circulaire des joues coulissantes parallèles 32 qui sont liées fonctionnellement à l'arbre de commande 16.1, ce qui peut être réalisé, par exemple, sous la forme d'une liaison par vis et écrou Un mouvement de rotation de l'arbre de commande 16 1 détermine ainsi un bascule- ment vers le haut ou vers le bas du bras de levier 31 avec lequel il est en prise et, en même temps un déplace- ment en sens inverse, vers le bas ou vers le haut, du bras de levier opposé 33 Ce deuxième bras de levier 33, cons- titué lui aussi par une fourche de forme approximativement semicirculaire, est en liaison fonctionnelle avec la coquille extérieure 35 d'un palier à roulement 36, par l'intermédiaire des joues coulissantes parallèles 34, de sorte que lorsque le bras de levier 33 se déplace dans le sens axial, il entraine la tige de commande 6 dans le même sens A partir de la coquille intérieure 37 du palier à roulement 36, le mouvement de rotation est transmis à la tige de commande 6 à l'aide de la broche 9 emmanchée dans le perçage transversal 9 Le fonctionnement de la clavette à talon 12, dans le chariot porte-otil 14 est identique à ce qui a été décrit pour les figures 1 à 4. Il en est de même pour la structure et le fonctionnement de l'équilibrage de la force centrifuge au moyen des joues 28, des pignons déflecteurs 26 et de la denture droite 24 du tenon 23 du chariot porte-outil 14, de sorte qu'il serait superflu de revenir encore sur ces explications. La tête tournante selon l'invention présente les avantages suivants: ò peu de jeu ò petit nombre d'éléments de transmission nombre de pièces réduit guidages sans jeu absence de balourd grâce à l'équilibrage de la force centriguge. 254539 g 5 Les têtes tournantes et têtes de tournage plan selon l'invention conviennent particulièrement pour l'utilisation, en tant qu'élément pouvant être déplacé entre plusieurs machines, sur des tours (Drehmaschinen) à commande numérique ou dans des centres d'usinage On les utilise en outre sur des machines à plusieurs têtes, des perceuses à broches multiples et des machines à fileter. REVENDICATIONS 1 Tête tournante, en particulier tête de tour- nage plan, avec un carter support qui se fixe sur la broche d'une machine-outil et d'un dispositif d'entraîne- ment pouvant se déplacer indépendamment du mouvement de rotation de la tête tournante perpendiculairement à l'axe de celle-ci, caractérisée par le fait que coaitialement avec l'axe de la tête tournante il est prévu une tige de commande 6, mobile indépendamment dans le sens axial et en rotation, dont le déplacement axial est provoqué à partir d'un arbre de commande ( 16, 16 1) parallèle à l'axe de rotation (de la tête tournante) au moyen d'un élément de transmission ( 18, 29) et transformé en un déplacement transversal du chariot porte-outil ( 14) au moyen d'un entraînement par clavette à talon disposé au pied de la tige de commande ( 6) et dont le mouvement de rotation est commandé par l'intermédiaire d'une broche ( 9) insérée dans un orifice transversal ( 8) de la tige de commande ( 6) et dont les extrémités réalisent une liaison en diagonale avec l'élément de palier ( 1, 34) qui tourne en synchronisme avec la broche de la machine-outil, et que des dispositions sont prévues pour l'équilibrage de la force centrifuge, lors des déplacements transversaux du chariot porte-outil ( 14). 2 Tête tournante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que comme élément de transmission on utilise une courroie crantée ( 18) dont la roue menée ( 19) constitue, avec la coquille extérieure ( 22), du palier à roulement ( 11) qui autorise le mouvement de rotation de la tige de commande ( 6), une transmission par vis et écrou ( 20,21), tandis que la coquille inté- rieure ( 10) du palier à roulement ( 11) tourne avec la broche ( 6) et que la coquille extérieure ( 22) détermine les déplacements dans le sens axial du palier à roule- ment ( 11) indépendamment-du mouvement de rotation de la coquille intérieure ( 10). 2545395- 3 Tête tournante selon l'ensemble des revendi- cations 1 et 2, caractérisée par-le fait que la coquille extérieure ( 22) du palier à roulement ( 11) est réalisée sous la forme d'une crémaillère avec une denture exté- rieure ( 21) qui, sur le diamètre intérieur de la roue menée ( 19) est en prise avec la couronne dentée intérieure ( 20). 4 Tête tournante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que comme élément de transmission on utilise un double-levier ( 29) dont le premier bras de levier ( 31) est lié mécaniquement à l'arbre de commande ( 16 1) parallèle à l'axe de la tête tournante, tandis que le deuxième bras de levier ( 33) est lié mécaniquement à la coquille extérieure ( 35) du palier à roulement ( 36) qui autorise le mouvement de rotation de la tige de commande ( 6). Tête tournante selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisée par le fait que le double levier ( 29) est constitué par deux demi-coquilles ( 29 1, 29 2) qui sont assemblées par goujonnage et avec des vis. 6 Tête tournante selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, caractérisée par le fait que pour les liaisons mécaniques, tant avec l'arbre de commande ( 16 1) qu'avec le palier à roulement ( 36)-, le double levier ( 29) est équipé de joues coulissantes ( 32,34). 7 Tête tournante sleon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisée par le fait que sur son côté qui fait face à la tige de commande 16), le chariot porteoutil ( 1-4) comporte un orifice ajusté ( 13) disposé en oblique, de même direction que le guidage ( 15) du dispositif porte-outil, o s'engage avec glisse- ment sans jeu une clavette inclinée ( 12) qui est liée à l'extrémité inférieure de la tige de commande ( 6). 8 Tête tournante selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 7, caractérisée par le fait que par l'intermédiaire de galets déflecteurs ( 26) le chariot porteoutil ( 14) est enliaison mécanique avec des joues d'équilibrage de la force centrifuge ( 28) qui, lors des déplacements du chariot porte-outil ( 14) se déplacent en même temps mais en sens inverse. 9 Tête tournante selon l'une quelconque des revendications 1 et 8, caractérisée par le fait que le chariot porte-outil ( 14) comporte un tenon ( 23) orienté vers la tige de commande ( 6) et disposé parallèlement au guidage ( 15) du dispositif porte-outil, dont les den- tures ( 24) disposées sur ses deux grands côtés sont en prise avec des galets déflecteurs pourvus chacun d'une denture extérieure, dont chacun, de son côté, est en prise avec la denture ( 27) d'une joue d'équilibrage de la force centrifuge ( 28) disposée parallèlement audit tenon ( 23).