Brevet FR2542239A1 — publié le 19840914

La présente invention concerne une broche porte-pièce pour machine de surfaçage, comprenant deux éléments en gros cylin- driques, montés concentriquement l'un à l'intérieur de l'autre, l'un des deux éléments formant le corps de la broche destiné à être fixé à la machine de surfaçage, l'autre élément comportant, dans l'une de ses extrémités, un logement pour recevoir une pièce à surfaçer ou un support de ladite pièce. Les broches porte-pièce connues de ce genre sont par exem- ple utilisé_s dans les machines destinées à l'usinage de surfa- ces sphériques ou toriques, concaves ou convexes, sur des matériaux divers tels que des verres minéraux ou organiques. Une telle machine connue et sa broche porte-pièce sont par exemple décrites dans le brevet français N O 1 445 522 Comme cela est illustré schématiquement sur la figure 1 des dessins annexés, cette machine connue comporte essentiellement une broche porte-pièce 1 qui est mobile en translation suivant son axe longitudinal comme indiqué par la double flèche F 1 et en rotation autour d'un axe 2, perpendiculaire au plan de la fi- gure, comme indiqué par la double flèche courbe F 2 L'axe 2 est fixe par rapport au bâti de la machine et est en général vertical La machine comporte en outre une broche tournante 3 d'axe horizontal, qui porte à une extrémité une meule d'usi- nage 4 et qui est mobile en translation à la fois dans la direction de son axe longitudinal comme indiqué par la double flèche F 3 et dans une direction perpendiculaire à son axe lonaitudinal comme indiqué par la double flèche F 4 Les inéca- nismes permettant d'obtenir les mouvements susmentionnés de la broche 1 et de la broche 3 n'ont pas été représentés sur la figure 1 dans la mesure o ils sont largement décrits dans le brevet français susmentionné auquel on pourra se référer pour plus de détails On notera simplement que ces mécanis- mes comprennent des chariots coulissants auxquels sont asso- ciées des échelles graduées formant verniers, qui permettent de régler et d'afficher la position de la broche 1 par rapport à l'axe 2 (cote Z) et la position de la meule 4 par rapport à l'axe 2 (cotes X et Y). La broche 1 comporte, dans son extrémité adjacente à la meule 4, un logement tronconique 5 qui reçoit la queue 6, également tronconique, d'un portepièce 7 qui supporte la pièce 8 à usiner Dans le cas ou la pièce 8 est une lentille ophtalmique semi-finie, c'est-à-dire une lentille dont l'une 8 a des deux faces 8 a et 8 b a déjà été usinée et polie et dont l'autre face 8 b doit être usinée à une forme sphérique ou torique ayant la ou les courbures prescrites, la lentille ophtalmique 8 est montée dans le porte- pièce 7 par l'intermédiaire d'un bloc métallique 9, encore appelé molette, qui est moulé et collé sur la face finie 8 a de la lentille ophtalmique 8 Pour une meule 4 de forme et de dimensions données, le réglage des cotes X et Y permet l'obtention de la surface sphérique ou torique désirée lorsque l'on fait pivoter la broche 1 et la lentille ophtal- mique 8 autour de l'axe 2 Le réglage de la position de la broche 1 dans la direction de la double flèche F 1 (cote Z) détermine l'épaisseur e au centre de la lentille ophtalmique 8. Toutefois, avec la machine connueautant la cote Z est parfaitement connue et peut être réglée avec précision, autant la distance d entre le sommet S de la face finie 8 a de la lentille 8 et la face avant de la broche 1 est en général inconnue Cette distance d dépend de plusieurs facteurs tels que la courbure de la face finie 8 a de la lentille 8, l'épais- seur du bloc métallique 8, la précision du montage du bloc métallique 9 dans le porte-pièce 7, le degré d'enfoncement de la queue 6 du portepièce 7 dans le logement tronconique 5 de la broche 1 Certains de ces facteurs ne sont pas mesura- bles et/ou reproductibles,d'une opération d'usinage à la suivan- te Ceci oblige l'opérateur à effectuer l'usinage de la face 8 b de la lentille 8 en deux temps Dans un premier temps, l'opérateur règle la cote Z à une première valeur Z 1 et effec- 2 i 42239 tue une première passe d'usinage Ensuite, il enlève la lentil- le ophtalmique 8 du porte-pièce 7 et il mesure l'épaisseur au centre de la lentille 8 Si e désigne l'épaisseur ainsi mesu- rée et e 2 l'épaisseur désirée (e 2 et il effectue ensuite une deuxième passe d'usinage pour obte- nir l'épaisseur désirée au centre de la lentille 8 Une telle façon d'opérer, qui nécessite le démontage de la lentille ophtalmique 8 et la mesure de l'épaisseur en son centre entre les deux passes d'usinage, représente une perte de temps qui nuit au rendement de la machine En outre, l'épaisseur effec- tivement obtenue au centre de la lentille 8 après la deuxième passe d'usinage peut être entachée d'une erreur si, avant la deuxième passe d'usinage, la lentille 8 n'est pas remontée sur la broche I exactement dans la même position axiale que celle qu'elle occupait pendant la première passe d'usinage. La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant une broche porte-pièce perfec- tionnée permettant l'obtention de l'épaisseur désirée au centre d'une lentille ophtalmique, sans démontage de la lentil- le ophtalmique et sans mesure intermédiaire de l'épaisseur en son centre en cours d'usinage, par un simple réglage initial de la position de la broche porte-verre, c'est-à-dire par un simple réglage initial de la cote Z susmentionnée. A cet effet, la broche porte-pièce selon la présente invention est caractérisée en ce que le corps de la broche 3 Q est l'élément cylindrique intérieur, lequel comporte une par- tie qui fait saillie axialement à l'intérieur du logement de l'autre élément cylindrique, l'élément extérieur, et a une surface d'extrémité formant à la fois une référence fixe et un appui axial pour la pièce à surfacer, en ce que l'élément cy- lindrique extérieur est monte à-coulissement sur l'élément cylindrique intérieur, et en ce qu'elle comprend en outre des moyens de blocage montés sur l'un des deux éléments cylindri- ques pour les bloquer l'un par rapport à l'autre. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui est donnée en référence aux dessins annexes sur lesquels: La figure 1 est un schéma qui illustre le principe de fonctionnement d'une machine connue de surfaçage. La figure 2 est un schéma similaire à celui de la figu- re 1, illustrant le principe de fonctionnement de la machine connue équipée de la broche porte-pièce de la présente inven- tion, cette broche étant seulement partiellement représentée dans la figure 2. La figure 3 est une vue en coupe axiale d'une forme d'exécution de la broche porte-pièce de la présente invention. La figure 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 3. La broche porte-pièce représentée sur les figures 3 et 4 comprend un corps 11, de forme cylindrique, sur lequel est monté coulissant un fourreau 12 dont l'une des extrémités comporte un logement 13 apte à recevoir le bloc métallique ou molette 9 auquel est fixée la lentille ophtalmique 8 à surfa- cer Le logement 13 peut avoir une forme cylindrique ou polygonale, ou d'autres moyens d'indexation peuvent être prévus de manière connue entre le fourreau 12 et le bloc mé- tallique 9 pour indexer la position angulaire de la lentille ophtalmique 8 par rapport à l'axe de la broche 1 quand il s'agit d'usiner une surface torique sur la face 8 b de ladite lentille. Le corps 11 comporte une partie lia qui fait saillie axialement à l'intérieur du logement 13 et qui a une surface d'extrémité 14 formant à la fois une référence fixe et un appui axial pour la face 8 a de la lentille ophtalmique 8 comme on le verra plus loin Comme montré dans la figure 3, la surface d'extrémité 14 est plane et perpendiculaire à l'axe longitudinal du corps 11, mais cette surface pourrait avoir une autre forme, par exemple tronconique ou la forme d'une portion de sphère. La broche porte-pièce 1 comporte en outre un moyen élas- tique monté entre le corps il et le fourreau 12 pour sollici- ter ce dernier vers une position de repos dans laquelle la surface d'extrémité du fourreau 12 est décalée axialement vers l'extérieur par rapport à la surface d'extrémité 14 de la partie lla du corps 11 Comme montré dans la figure 3, le moyen élastique susmentionné peut être par exemple constitué par deux ressorts hélicoïdaux 15, travaillant à la compres- sion, dont l'une des extrémités prend appui sur l'autre extré- mité du fourreau 12, opposée à celle qui comporte le logement 13, et dont l'autre extrémité prend appui sur une bride cir- culaire 16 solidaire d'une partie llb du corps il qui s'étend axialement à l'extérieur au-delà de ladite autre extrémité du fourreau 12 De préférence, les extrémités des deux ressorts 15 sont engagées dans des trous borgnes 17 et 18 percés respec- tivement dans ladite autre extrémité du fourreau 12 et dans ladite bride circulaire 16 Des moyens d'arrêt sont prévus pour limiter le déplacement axial du fourreau 12 par rapport au corps 11 sous l'effet des ressorts 15 et pour définir ainsi la position de repos susmentionnée Comme montré dans la figure 3, ces moyens d'arrêt peuvent être par exemple consti- tués par une vis 19 portée par le fourreau 12, qui fait radia- lement saillie vers l'intérieur et qui est engagé dans une fente 20 formée longitudinalement dans la surface cylindrique du corps 11. La broche porte-pièce 1 comporte en outre des moyens de blocage permettant de bloquer le fourreau 12 par rapport au corps 11 dans la position désirée comme on le verra plus loin. Comme montré dans les figures 3 et 4, ces moyens de blocage 3 Q peuvent être par exemple constitués par deux mâchoires 21 et 22, qui sont portées par le corps 11 et qui enserrent le four- reau 12, et par un moyen d'actionnement 23 associé aux deux mâchoires pour les déplacer l'une vers l'autre Chacune des deux mâchoires 21 et 22 a de préférence une forme approximati vement hémicylindrique La mâchoire 21 est fixée rigidement a la bride 16 du corps 11, tandis que la mâchoire 22 est montée coulissante en direction radiale sur deux colonnettes 24 qui s'étendent perpendiculairement au plan de joint des deux mâchoires 21 et 22 de part et d'autre du corps Il et qui sont fixées,à l'une de leurs extrémités, à la mâchoire 21 Comme montré dans la figure 4, le moyen d'actionnement 23 peut être par exemple constitué par un vérin pneumatique dont le corps 25 est fixé à l'autre extrémité des deux colonnettes 24 et dont la tige de piston 26 prend appui sur la mâchoire 22 sensiblement au milieu de sa surface extérieure hémicylin- drique Le vérin pneumatique 23 est relié par un tuyau flexi- ble 27 à une source d'air comprimé (non montrée). Afin de protéger les surfaces du corps 11 et du fourreau 12 qui sont en contact glissant, contre le liquide de refroi- dissement utilisé dans la machine à surfacer pour refroidir la meule et la lentille ophtalmique d et contre les particules de verre minéral ou organique arrachées par la meule en cours d'usinage, le fourreau 12 comporte, dans son extrémi- té opposée au logement 13, une cavité annulaire cylindrique 28 dans laquelle pénètre une collerette cylindrique 29 qui est solidaire de la bride 16 et qui forme avec la cavité 28 un joint d'étanchéité en labyrinthe Afin d'améliorer encore l'étan- chéité et de protéger aussi les surfaces actives des mâchoires 21 et 22, un soufflet d'étanchéité 30 peut être en outre mon- té entre les deux mâchoires 21 et 22 d'une part, et le fourreau 12, d'autre part, comme montré sur la figure 3. En outre, le bloc métallique 9 avec la lentille ophtal- mique 8 qui y est fixée peut être maintenu en place dans le logement 13 du fourreau 12 de façon connue en soi par aspira- tion A cet effet, le corps il comporte un passage axial 31, qui est relié par un tuyau flexible 32 à une source d'aspira- tion (non montrée) et qui débouche à travers des passages obli- ques 33 dans le logement 13 du fourreau 12. La broche porte-pièce 1 de la présente invention, qui a été décrite cidessus peut être utilisée dans la machine de surfaçage décrite dans le brevet français ne 1 445 522 susmen- tionné, à la place de la broche porte-pièce 40 décrite dans ce brevet français A cet effet, la broche porte-pièce 1 peut être montée et fixée, par sa partie llb, dans le support 36 repré- senté sur les figures 1, 2 et 5 de ce brevet français. Quand on veut réaliser une surface sphérique ou torique sur la face 8 b dé la lentille ophtalmique b, on fixe sur la face finie 8 a de cette lentille un bloc métallique 9 et ce dernier est emboîté dans le logement 13 du fourreau 12 o il est maintenu en place par aspiration On notera que le bloc métallique 9 comporte en son milieu, de façon connue, un trou cylindrique 34 Dans la technique antérieurement connue, ce trou 34 permettait de mesurer à l'aide d'un palmer l'épaisseur au centre de la lentille ophtalmique 8 Avec la broche porte- pièce 1 de la présente invention, la partie lla du corps 11 a un diamètre extérieur légèrement plus petit que le diamètre intérieur du trou cylindrique 34, de telle façon qu'elle puisse y être engagëe. Après que le bloc métallique 9 a été embolté et main- tenu dans le logement 13 du fourreau 12, l'opérateur pousse la lentille ophtalmique 8 et le fourreau 12, à l'encontre de la force de compression des deux ressorts 15, jusqu'à ce que le sommet S de la face 8 a de la lentille ophtalmique 8 vienne en contact avec la surface d'extrémité 14 de la partie lla du corps il comme montré sur la figure 2 A ce moment, l'opé- rateur actionne les deux mâchoires 21 et 22 au moyen du vérin pneumatique 23 pour bloquer le fourreau 12 par rapport au corps 11 Avant d'effectuer l'usinage de la face 8 b de la lentille ophtalmique 8, l'opérateur règle les trois cotes X,-Y et Z. Comme dans la technique antérieurement connue, les cotes X et Y peuvent être par exemple fournies par un calculateur en fonc- tion, d'une part, du ou des rayons de courbure désirés pour la face 8 b (sphérique ou torique) de la lentille ophtalmique 8 et, d'autre part, de la forme et des dimensions de la meule 4 utilisée Avec la broche porte-pièce 1 de la présente inven- tion, la cote Z peut être également fournie par le calculateur en fonction de l'épaisseur désirée e au centre de la lentille ophtalmique 8, en fonction des dimensions (R et r) de la meule 4 et en fonction des cotes X et Y En effet, comme cela est visible sur la figure 2, la cote Z est fournie par l'équation Z = e + r + vr X 20 + (R+ Y)2 Etant donné que toutes les variables e, r, R, X et Y sont parfaitement connues, la cote Z nécessaire à l'obtention de l'épaisseur désirée e est donc parfaitement connue et peut donc être réglée directement par l'opérateur sans qu'il soit nécessaire de démonter la lentille ophtalmique 8 et de mesurer l'épaisseur en son centre entre deux passes d'usinage Bien entendu, si la quantité de verre à enlever par meulage est trop importante pour pouvoir être enlevée en une seule passe d'usinage, on peut bien sûr effectuer deux passes d'usinage. Toutefois, même dans ce dernier cas, il n'est pas nécessaire d'effectuer un démontage de la lentille ophtalmique 8 et une mesure de l'épaisseur en son centre entre les deux passes d'usinage En effet, il suffit, dans un premier temps, de régler la cote Z à une valeur supérieure à celle fournie par le calculateur et nécessaire pour obtenir l'épaisseur désirée e pour la lentille ophtalmique 8, puis d'effectuer la première passe d'usinage, puis, dans un second temps, de régler la cote Z à la valeur fournie par le calculateur afin d'obtenir l'épaisseur désirée e lors de la seconde passe d 1 usinage. Avec la broche porte-porte-pièce 1 de la présente in- vention, l'épaisseur désirêé e est obtenue avec une précision de l'ordre de 1/100 de mm, alors que les tolérances d'usinage habituellement admises pour l'épaisseur e sont de + 1/10 de mm. En outre, cette broche est non seulement utilisable dans les machines de surfaçage à commande manuelle, mais encore elle est particulièrement utile pour les machines de surfaçage à commande numérique reliées directement à un ordinateur de calcul et de commande. Il est bien entendu que la forme d'exécution de la pré- sente invention qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif 2 et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention C'est ainsi notamment que, au lieu d'être portées par le corps 11, les mâchoires 21 et 22 pourraient être portées par le fourreau 12 et agencées de manière à enserrer le corps 11 A titre de variante, les deux mâchoires pourraient être mobiles et disposées dans des cavités diamétralement opposées formées dans le corps 11 ou dans le fourreau 12, et le moyen d'action- nement pourrait être agencé pour écarter les mâchoires l'une de l'autre et les serrer contre l'alésage intérieur du fourreau 12 ou pour rapprocher les deux mâchoires l'une de l'autre et les serrer contre la surface extérieure du corps 11 selon que les mâchoires sont portées par le corps Il ou par le fourreau 12. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T T O N S 1. Broche porte-pièce pour machine de surfaçage, com- prenant deux éléments ( 11 et 12) en gros cylindriques montés concentriquement l'un à l'intérieur de l'autre, l'un des deux éléments formant le corps de la broche destiné à être fixé à la machine de surfaçage, l'autre élément comportant, dans l'une de ses extrémités, un logement ( 13) pour recevoir une pièce ( 8) à surfacer ou un support ( 9) de ladite pièce, caractérisée en ce que le corps de la broche ( 1) est l'élément cylindrique intérieur ( 11), lequel comporte une partie (lia) qui fait saillie axialement à l'intérieur du logement ( 13) de l'autre élément cylindrique, l'élément extérieur ( 12), et qui a une surface d'extrémité ( 14) formant à la fois une référen- ce fixe et un appui axial pour la pièce ( 8) à surfacer, en ce que l'élément cylindrique extérieur ( 12) est monté à coulissement sur l'élément cylindrique intérieur ( 11);, et en ce qu'elle com- prend en outre des moyens de blocage ( 21-24) montés sur l'un des deux éléments cylindriques ( 11 et 12) pour les bloquer l'un par rapport à l'autre. 2. Broche porte-pièce selon la revendication 1, carac- térisée en ce qu'elle comprend en outre un moyen élastique ( 15) monté entre l'élément cylindrique intérieur ( 11) et l'élé- ment cylindrique extérieur ( 12) pour solliciter ce dernier - vers une position de repos dans laquelle ladite extrémité de l'élément cylindrique extérieur ( 12) est décalée axialement vers l'extérieur par rapport à ladite surface d'extrémité ( 14) de la partie (lia) de l'élément cylindrique intérieur ( 11), et des moyens d'arrêt ( 19, 20) pour limiter le déplacement axial de l'élément cylindrique extérieur ( 12) par rapport à l'élément cylindrique intérieur ( 11) sous l'effet du moyen élastique ( 15) et pour définir ainsi ladite position de repos. 11. 3. Broche porte-pièce selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de blocage ( 21-24) comprennent deux mâchoires ( 21 et 22) qui sont portées par l'élément cylindrique intérieur ( 11) et qui enserrent l'élé- ment cylindrique extérieur ( 12), et un moyen d'actionnement ( 23) associé aux mâchoires ( 21 et 22) pour les déplacer l'une vers l'autre. 4. Broche porte-pièce selon la revendication 3, carac- térisée en ce que l'élément cylindrique intérieur(ll)comporte une partie (llb) qui s'étend axialement à l'extérieur au-delà de l'autre extrémité de l'élément cylindrique extérieur ( 12) et qui est munie d'une bride extérieure ( 16) à laquelle une première ( 21) des deux mâchoires ( 21 et 22) est fixée rigidement. 5. Broche porte-pièce selon la revendication 4, carac- térisée en ce que chacune des deux mâchoires ( 21 et -22) a une forme approximativement hémicylindrique, en ce que la seconde mâchoire ( 22) est montée coulissante en direction radiale sur deux colonnettes ( 24) qui s'étendent perpendiculairement au plan de joint des deux mâchoires ( 21 et 22 ? de part et d'autre de l'élément cylindrique intérieur ( 11) et qui sont fixées, à une de leurs extrémités, à la première mâchoire ( 21), et en ce que le moyen d'actionnement ( 23) est constitué par un vérin pneumatique dont le corps ( 25) est fixé à l'autre extrémité des deuxcolonnettes ( 24) et dont la tige de piston ( 26) prend appui sur la seconde mâchoire ( 22) sensiblement au milieu de sa surface extérieure hémicylindrique. 6. Broche porte-pièce selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l'élément cylindrique extérieur ( 12) comporte, dans son autre extrémité, une cavité cylindrique annulaire ( 28) dans laquelle pénètre une collerette cylindrique ( 29) qui est solidaire de ladite bride extérieure ( 16) et qui forme avec ladite cavité cylindrique annulaire ( 28) un joint d'étanchéité en labyrinthe. 7. Broche porte-pièce selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'un soufflet d'étanchéité ( 30) est monté entre les deux mâchoires ( 21 et 22), d'une part, et l'élément cylindrique extérieur ( 12), d'autre part. 8. Broche porte-pièce selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élément cylin- drique intérieur ( 11) comporte, de façon connue, un passage axial ( 31) apte à être relié à une source d'aspiration, et en ce que le passage axial ( 31) débouche dans le logement ( 13) de l'élément cylindrique extérieur ( 12).