Brevet FR2546092A1 — publié le 19841123

La présente invention concerne un mandrin de machine-outil du type comprenant un corps de mandrin destiné à être monté sur la broche d'un tour et supportant un jeu de mors de serrage actionné hydrauliquement au moyen de pistons solidaires desdits mors. On sait que dans les machines-outils du genre tour, le serrage de pièces creuses à faible épaisseur de paroi pose de nombreux problèmes. En effet, l'usinage dans des conditions industrielles convenables, avec un grand enlèvement de matière par unité#de temps, conduit à appliquer sur ces pièces des forces de serrage conséquentes qui sont la source de déformations souvent inacceptables. On a donc cherché à répartir ces forces de façon uniforme en multipliant les points d'application desdites forces, c'est-à-dire le nombre des points de contact des mors avec la pièce, afin de se rapprocher d'un serrage uniforme du type hydrostatique. Si la pièce est usinée extérieurement ou d'une géométrie convenable, on peut utiliser des mors de serrage enveloppants qui tendent alors vers un système hydrostatique. Par contre, si la pièce est brute à L'extérieur, une telle méthode est inapplicable et on utilise alors des mors articulés ou palonnés, soit dans le plan radial, soit dans le plan longitudinal, permettant d'appliquer chacun deux forces sensiblement équivalentes en deux points distincts de la pièce. Il arrive souvent également que la pièce à serrer n'ait pas une épaisseur constante dans le sens longitudinal et soit notamment plus épaisse au centre qu'aux extrémités. Dans ce cas, l'application de deux forces de serrage longitudinales équivalentes entrain une déformation des extrémités qui sera d'autant plus importante que les points d'application de ces deux forces seront plus éloignés. L'application de trois forces longitudinales pourrait améliorer cet état de choses, mais l'utilisation d'un système articulé se révèle inefficace, puisque les trois points d'application des forces sont rigidement liés. La présente invention a pour but principal de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un mandrin de machine-outil du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que chacun des pistons est associé à un second piston monté coulissant à l'intérieur du premier et supportant un mors central coopérant avec le mors principal afin d'assurer un serrage différentiel de la pièce à usiner. De préférence le mors principal est monté de manière articulée sur le piston correspondant, de façon à avoir toujours trois points de contact avec la pièce. De plus, les deux pistons sont alimentés par des circuits de fluide séparés. Il est ainsi possible de doser l'effort exercé respectivement par le mors principal et par le mors central, afin de limiter au maximum les déformations de la pièce, notamment dans le cas où il s'agit de serrer longitu- dinalement une pièce d'épaisseur non constante. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de face simplifiée, partiellement en coupe, d'un mandrin conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 111-111 de la figure 1. Le mandrin représenté sur la figure 1 se compose essentiellement d'un corps de mandrin 1 destiné à être monté par des moyens appropriés sur la broche d'un tour en vue d'assurer la fixation d'une pièce à usiner telle que 2, constituée ici par un élément cylindrique creux à paroi mince. A cet effet, un certain nombre de mors de serrage sont montés coulissants à l'intérieur dudit corps, ces mors pouvant être soit synchronisés, soit libres. Ainsi, dans l'exemple particulier décrit ici, il y a trois mors synchronisés A, B, C, et trois mors libres X, Y, Z. Comme on peut le voir plus clairement sur la figure 2, chacun des mors synchronisés est actionné hydrauliquement au moyen d'un piston 3 coulissant librement dans le corps 1. Sur ce piston est fixé le mors proprement dit 4, qui s'étend longitudinalement dans le sens axial et qui est pourvu à chacune de ses extrémités d'une pièce d'usure 5, constituée par une pastille de carbure, destinée à venir en contact avec la pièce à serrer 2. On notera en outre que ce mors 4 est articulé dans un plan axial, grâce à un élément intermédiaire 6 pourvu d'une surface cylindrique 7 avec laquelle il coopère. Le mors est en effet fixé sur le piston avec un certain jeu, au moyen de deux vis 8 prenant appui sur des rondelles élastiques 9. A sa partie supérieure, le piston 3 forme avec le corps 1 une chambre de serrage 10 et une chambre de desserrage 11 qui sont reliées respectivement par des conduits appropriés à des circuits d'alimentation en huile 12 et 13 ménagés dans le corps 1. De façon connue en soi, les trois mors A, B, C sont synchronisés dans leurs mouvements, au moyen d'une couronne annulaire 14 munie de fentes inclinées 15. Dans chacune de ces fentes vient prendre appui un téton 16 solidaire d'une broche 17 traversant de part en part le piston 3. Les trois mors se déplacent ainsi automatiquement de la même quantité, donc de façon concentrique. COnformément à la présente invention, un second piston 18 est monté coulissant à l'intérieur du premier piston 3 et au centre de celui-ci. Sur ce mors 18 est fixé-rigidement, au moyen d'une vis 19, un mors dit central 20 supportant à son extrémité une pièce d'usure constituée ici par un plot de carbure vissé 21. A sa partie supérieure, le piston 18 forme avec le corps 1 une chambre de serrage 22, reliée par un conduit approprié à un circuit d'alimentation en huile distinct 23, et une chambre de desserrage 24 qui communique directement avec la chambre de desserrage 11 du piston 3. En se référant maintenant à la figure 3, on peut voir que les mors libres X, Y ou Z sont constitués exactement de la meme façon que les mors A, B, C, à l'exception du système de synchronisation. En effet, les pistons 3 de ces mors libres ne sont pas reliés à la couronne annulaire 14 et peuvent ainsi se déplacer indépendamment les uns des autres, de manière à assurer le serrage d'une pièce, même lorsque celle-ci n'est pas parfaitement centrée, ou bien lorsqu'elle est d'une forme géométrique irrégulière incompatible avec un serrage concentrique. Le mandrin qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante En envoyant de l'huile dans la chambre 10 par le circuit d'alimentation 12, le piston 3 est poussé vers l'extérieur et le mors principal 4 vient alors s'appliquer sur la pièce à serrer 2 par l'intermédiaire de ses pastilles de carbure 5, en exerçant sur ladite pièce deux forces égales espacées qui sont déterminées par la pression d'huile dans le circuit 12. Si l'on envoie maintenant de l'huile dans la chambre 22 par le circuit d'alimentation 23, le piston 18 est également poussé vers l'extérieur et le mors central 20 vient alors s'appliquer sur la pièce 2 par l'intermédiaire de son plot de carbure 21, en exerçant sur ladite pièce une force ponctuelle qui est déterminée par la pression d'huile dans le circuit 23, et ce quel que soit le défaut de forme de la pièce, puisque la course de déplacement du piston 18 n'est pas liée à celle du piston 3. Comme les circuits d'alimentation en huile 12 et 23 sont séparés, il est ainsi possible d'appliquer sur la pièce des forces judicieusement dosées permettant de limiter au maximum les déformations, notamment dans le cas d'une pièce creuse à paroi mince comme celle représentée ici. Un tel vérin permet en particulier d'appliquer sur la pièce des forces conséquentes lors des opérations d'ébauche et de les réduire ensuite lors des opérations de finition, de manière que les déformations restent dans des limites acceptables. Pour le desserrage, il suffit d'injecter de l'huile dans les chambres 11 et 24 par le circuit d'alimentation 13. Ce faisant, les pistons 3 et 18 sont repoussés vers l'intérieur, libérant ainsi automatiquement la pièce. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, et on peut lui apporter de nombreuses modifications sans, pour autant, sortie du cadre de la présente invention. il va de soi en particulier que si l'invention a été décrite dans son application à un mandrin équipé de mors longitudinaux, elle pourrait tout aussi bien s'appliquer à un mandrin équipé de mors radiaux, c'est-à-dire des mors articulés dans un plan radial. REVENDICATIONS 1. Mandrin de machine-outil, du type comprenant un corps de mandrin (1) destiné à être monté sur la broche d'un tour et supportant un jeu de mors de serrage (A, B, C, X, Y, Z) actionné hydrauliquement au moyen de pistons (3) solidaires desdits mors, caractérisé en ce que chacun de ces pistons (3) est associé à un second piston (18) monté coulissant à l'intérieur du premier et supportant un mors central (20) coopérant avec le mors principal (4) afin d'assurer un serrage différentiel de la pièce à usiner (2). 2. Mandrin selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mors principal (4) est monté de manière articulée sur le piston correspondant (3), 3. Mandrin selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux pistons (3, 18) sont alimentés par des circuits de fluide séparés (12, 23).