Brevet FR2540414A1 — publié le 19840810

Dispositif de changement d'outils sur un centre d'usinage a broche horizontale montée dans un montant mobile. L'invention concerne les dispositifs automatiques de changement d'outils sur un centre d'usinage a commande numérique a broche rotative porteoutil horizontale montée dans un montant mobile. Dans une solution connue, le m#agasin à outils et le mécanisme de changement d'outils destiné à faire passer l'ancien outil de la broche de la machine au magasin et le nouvel outil du magasin dans la broche sont disposés sur la partie supérieure du montant mobile porte-broche. Or, cette solus tion présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, tout d'abord, l'alourdissement du montant mobile altère les performances de la machine et la présence du magasin et du mécanisme changeur d'outils est une source de vibrations susceptibles de nuire à la qualité de l'usinage, car la préparation du cycle de changement d'outils se fait pendant que la broche travaille.La nécessité d'avoir, sur un centre d'usinage moderne, un grand nombre d'outils, de dimensions et de poids relativement importants, voire des têtes de perçage multiples ou des têtes de fraisage diverses, conduit à éliminer cette solution, surtout sur les centres d'usinage de petites dimen sions dont le montant mobile porte-broche deviendrait insuffisamment rigide. Il a donc paru avantageux de s'orienter vers une autre solution qui consiste à monter le magasin et le mécanisme de changement d'outils sur un montant auxiliaire sans liaisons mécaniques avec les parties mobiles de la machine Toutefois, dans les réalisations connues de ce genre, le montant auxiliaire est situé latéralement par rapport au trajet du montant mobile porte-broche, et le trajet des outils que l'on échange, entre le magasin et la broche, s'effectue dans un plan horizontal, au niveau de la broche.Or, les grandes vitesses de coupe des outils modernes nécessitent un arrosage copieux de l'outil et lion est obligé d'entourer complètement la zone de travail par un carénage protecteur, de sorte que ce carénage interfèrerait avec le méca- nisme changeur d'outil à trajet horizontal Si l'on ne prenait pas la précaution de l'éclipser, en totalité ou en partie, d'une manière automatique, au moment de l'échange des outils ; cela constitue évidemment une complication. Certes, cet inconvénient n'existait pas dans la disposition faisant l'objet de la première solution rappelée plus haut, puisque l'échange des outils se faisait par le haut et non pas en direction horizontale, mais on a vu qu'on se heurtait alors à d'autres difficultés importantes. Le but de l'invention est de réaliser un -dispositif de changement d'outils sur un centre d'usinage à broche horizontale montée dans un montant mobile qui présente les avantages des deux solutions évoquées plus haut, sans en avoir les inconvénients. A cet effet, suivant l'invention, le montant auxiliaire fixe est plus haut que le montant mobile porte-broche et est situé au voisinage de la partie arrière du trajet de ce dernier ; de plus le mécanisme de changement d'outil est situé à la partie supérieure dudit montant auxiliaire, au-dessus du trajet de la partie supérieure du montant mobile portebroche, de manière telle que le trajet d'échange des outils dans la broche puisse s'effectuer dans une direction verticale, par dessus le montant mobile. Grâce à cette nouvelle disposition, on bénéficie de l'avantage de la première solution précitée, c'est-a-dire qu'on peut changer les outils sur la broche par le haut et, par conséquent, sans interfé- rence avec le carénage qui peut donc demeurer en place, et l'on ne surcharge pas le montant mobile porte-broche puisque tout le dispositif de changement d'outils, y compris le magasin, est porté par un montant auxiliaire fixe indépendant. Pour les mêmes raisons, on voit #qu'on profite des avantages de la deuxième solution, sans en conserver les inconvénients. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention. Sur ces dessins la figure 1 est une vue de face d'un centre d'usinage du type en question équipé d'un dispositif changeur d'outils suivant l'invention, la figure 2 est une vue en plan correspondante, et la figure 3 est une vue de profil observée dans la direction de la flèche III de la figure li le montant auxiliaire et le magasin d'outils étant supposés enlevés pour la clarté de la représentation. Le centre d'usinage à commande numérique représenté sur les figures 1 à 3 comporte notamment une table porte-pièce à usiner 1, une broche rotative porte-outil horizontale 2, et un dispositif de changement automatique d'outils désigné dans son ensemble par 3 et constitué essentiellement d'un magasin à outils 4 et d'un mécanisme de changement d'outils 5. La table porte-pièce à usiner 1 est montée à coulissement sur des glissières horizontales 11, 12 du bâti 13 de la machine dans une direction perpendiculaire à celle de l'axe 14 de la broche porteoutil 2, sous l'action de tous moyens classiques appropriés, par exemple un système à vis et écrou dont la vis est indiquée en 15 sur la figure 3. La broche porte-outil 2 est montée à rotation dans une poupée 18 qui peut coulisser sur des glissières verticales 21, 22 d'un montant 23 lui-même mobile sur des glissières horizontales 24, 25 du bati 13 de directionsperpendiculaires à celle. des glissières 11, 12 de support de la table porte-pièce 1, et par conséquent, parallèles à la direction de l'axe 14 de la broche porte-outil. Le magasin à outils 4 est, dans cet exemple, du type à chaîne 27 présentant des alvéoles de réception des outils 28 ; il est porté par un montant auxiliaire fixe 29 plus haut que le montant mobile 23 porte-broche et situé au voisinage de la partie arrière du trajet de ce dernier, d'une manière plus précise, latéralement dans l'exemple. Le mécanisme de changement d'outils 5 comporte un levier à deux bras 32, de principe bien connu, lesdits bras étant munis respectivement de pinces 33, 34 aptes à saisir les outils, aussi bien dans le magasin que dans le nez de la broche porte-outil. Ce levier à deux bras 32 peut pivoter, autour d'un axe horizontal 35 parallèle à l'axe 14 de la broche porte-outil, sur un support 36 mobile.sur#des glissières horizontales 37, 38 parallèles à l'axe 35 dudit levier à deux bras et supportées par un chariot 39 mobile sur des glissières horizontales 41, 42 orthogonales aux glissières 37, 38 et portées par une potence 43 qui est fixée à la partie supérieure du montant auxiliaire fixe 29 de manière telle qu'elle surplombe le montant mobile 23 en position reculée. On ne décrira pas en détail les moyens de commande des déplacements du montant mobile, de la poupée, du levier à deux bras ni de la chaîne du magasin, ceux-ci étant bien connus. Le carénage de protection contre les projections de liquide d'arrosage est indiqué en 45 sur les figures 1 et 3. Le fonctionnement de la machine est le suivant On va supposer qu'on vient de terminer une opération d'usinage sur une pièce 45 fixée sur la table 1, au moyen d'un outil 28A monté dans le nez de la broche 2 et qu'il convient de remplacer par un autre outil 28B à prendre dans le magasin 4 pour procéder à une autre opération d'usinage sur la pièce. A cet effet, on déplace le chariot 39 vers la gauche sur les figures 1 et 2 de manière que la pince 33 du levier à deux bras 32 en position horizontale vienne s'engager sur l'outil 28B à prendre dans le magasin, on déplace le support 36 vers l'avant sur les glissières 37, 38 pour que la pince 33 extraie l'outil 28B axialement hors de son alvéole de la chaîne. On ramène le chariot 39 vers la droite pour que l'axe 35 du levier à deux bras se trouve juste au-dessus de l'axe géométrique 14 de la broche 2. On fait reculer le montant mobile 23 de manière à amener l'extrémité du nez de la broche enwdessous du levier à deux bras que lion fait ensuite pivoter de 900 dans le sens de la flèche f (figure 1) pour l'amener en position verticale, la pince vide 34 étant en bas. On fait remonter la poupée 18 pour que l'outil 28A monté dans la broche s'engage dans ladite pince vide 34. On peut gagner du temps en effectuant ces opérations en partie simultanément ; par exemPle la cour en partie se verticale de la broche peut se falrependant le recul du montant. On fait ensuite avancer le support 36 sur le chariot 39 le long des glissières 37, 38 pour extraire l'outil 28A de la broche. Un mouvement de pivotement de 1800 du levier à deux bras présente le nouvel outil 28B en regard du nez de la broche et un recul axial dudit bras, par un mouvement du support 36 vers l'arrière le long des glissières 37, 38, met cet outil en place dans le nez de la broche. On fait descendre la poupée 18r l'outil monté dans la broche se dégage de la pince 33. On fait pivoter le levier à deux bras de 900 pour le ramener en position horizontale et permettre au montant mobile 23 d'avancer vers la pièce à usiner 45. Par des mouvements inverses de ceux qui viennent d'être décrits plus haut en détail, pour sortirldu magasin, et dans l'ordre inverse, on peut replacer, dans le magasin, l'outil 28A enlevé de la broche et actuellement maintenu par la pince 34 du levier à deux bras, suivant une méthode bien connue. REVENDICATIONS 1. Dispositif de changement automatique d'outils sur un centre d'usinage à commande numérique à broche rotative porte-outil horizontale montée dans un montant mobile, ledit dispositif comportant un magasin à outils et un mécanisme de changement d'ou tils portes par un montant auxiliaire fixe, caractérisé en ce que le montant auxiliaire fixe (29) est plus haut que le montant mobile porte-broche (23) et est situé au voisinage de la partie arrière du trajet de ce dernier, et en ce que le mécanisme de changement d'outils (3) est situé à la partie supé- rieure dudit montant auxiliaire au-dessus du trajet de la partie supérieure du montant mobile portebroche, de manière telle que le trajet d'échange des outils dans la broche puisse s'effectuer dans une direction verticale par dessus le montant mobile. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le montant auxiliaire fixe (29) est situé latéralement par rapport à la partie arrière du trajet du montant mobile porte-broche (23). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme de changement d'outils (3) comporte un levier à deux bras (32) qui peut pivoter autour d'un axe (35) parallèle-à la broche (2) sur un chariot (39) mobile horizontalement dans une direction perpendiculaire à ladite broche. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le support (36) du levier à deux bras (32) est en outre mobile horizontalement dans une direction parallèle à celle de la broche (2).