Brevet FR2543032A1 — publié le 19840928

i Dans des ensembles à broche porte-pièces généralement utilisés dans des machines à tourner et à rectifier, lorsque la pièce est maintenue dans un mandrin fixé au-nez d'une broche, il est indiqué, pour les dis- positifs antérieurs les plus courants, que les paliers de montage de la broche doivent être placés aussi près que possible de l'extrémité de cette broche et que la bague extérieure d'un palier anti-friction doit être supportée par une structure rigide de la machine, par exemple un carter de broche renforcé par des nervures ou des parois constituant une structure rigide grâce à laquelle la flexion de l'extrémité de la broche est minimale Le but principal de ces dispositifs est de fournir une rigidité statique élevée par les ressorts mécaniques propres concernés, mais il n'est donné aucune idée d'un amortissement de la structure vis-à- vis des vibrations induites, autrement que par les propriétés d'amortisse- ment de la matière telles que celles existant dans la fonte à graphite nodulaire. Les dispositifs actuels utilisent de plus en plus d'éléments constitués de structures en acier soudé, qui manquent des propriétés d'amortissement de la fonte et qui accroissent donc le risque de vibrations posant des problèmes à l'interface pièce-outil. On a évité les difficultés propres aux dispo- sitifs de l'art antérieur en utilisant, dans une première forme de réalisation conforme à l'invention, une structure d'amortissement visqueux à effet d'éponge pour le bloc de montage portant l'ensemble des paliers de la broche. Dans une seconde forme de réalisation, une structure d'amortissement visco-élastique est utilisée comme élément de montage de la broche. L'invention concerne donc un dispositif d'amor- tissement de la broche rotative d'une machine, cette broche comportant un nez et une portée de palier proche de ce nez Il est prévu un adaptateur cylindrique de broche dont une extrémité présente un alésage de palier contenant un palier qui supporte le nez de la broche, et dont l'extrémité opposée présente un diamètre tel qu'elle est emmanchée à force dans une embase de la machine de manière que, dans l'assemblage, l'adaptateur de broche forme un montage du type en porte-à-faux pour le nez de la broche par rapport à l'embase de la machine Une cavité alésée d'amortissement s'étend de la surface extérieure de l'embase de la machine jusqu'au diamètre d'ajustement à force, et un diamètre d'ajustement serré est usiné le long de l'adaptateur cylindrique, entre la partie logeant le palier et la partie d'ajustement à force, c'est-à-dire le tronçon en porte-à-faux Des joints sont prévus autour de l'adaptateur, dans la cavité, afin de former une cham- bre d'amortissement Cette dernière est remplie d'une matière visqueuse, par exemple une huile lourde de machine, afin qu'une mince pellicule visqueuse soit formée dans la chambre d'amortissement En fonctionnement, l'ensemble comprenant la broche peut se déplacer légèrement librement en raison du montage du type en porte-à-faux, sous l'effet des vibrations de la machine, mais ces dernières sont amorties par le phénomène connu sous le nom d'amortisse- ment par effet d'éponge, dans lequel l'huile relativement collante, agissant sur des surfaces opposées de la cavité, sert à atténuer les vibrations. Dans une autre forme de réalisation de l'inven- tion, une matière d'amortissement visco-élastique est disposée dans la chambre d'amortissement. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une coupe axiale d'une poupée de machine comportant un ensemble à palier de broche amorti. Un ensemble 10 à palier de broche amorti tel que représenté, comprend une poupée typique 11 de machine, une broche 12 dont l'extrémité extérieure comporte un nez 13 destiné à porter un mandrin porte- pièce 14 et dont une portée 15 de palier est logée dans la bague intérieure 16 d'un palier anti-friction 14 à deux rangées de roulement Le palier anti-friction 17 comporte une bague extérieure 18 qui est relativement fixe dans l'ensemble 10 tandis que la bague intérieure 16 tourne avec la broche 12 La bague extérieure 18 du palier 17 est logée dans un alésage 19 de palier d'un adaptateur 20 de broche qui est sensiblement cylindrique et qui comporte une bride extérieure 21 destinée à fixer cet adaptateur 20 dans une embase 22 de la machine De longues vis 23 à tête sont passées à-travers la bride 21 de l'adaptateur et introduites dans des trous taraudés 24 ménagés dans le fond d'un trou 25 de dégagement qui est réalisé dans l'embase 22 de la machine, afin qu'un certain mouvement latéral relatif des vis 23 puisse être autorisé par l'adaptateur mobile 20 de la broche sous l'effet des vibrations de la machine Une portée 26 de diamètre réduit de l'adaptateur 20 de broche pénètre dans une cavité, complémentaire 27 usinée dans l'embase 22 de la machine et, à l'extrémité 28 de la cavité 27, une portée 29 de montage de l'adaptateur de la broche est logée étroite- ment dans un alésage 30 de l'embase 22 de la machine de manière que l'adaptateur 20 constitue un montage du type en porte-à-faux pour le nez 13 de la broche par rapport à la portée 29, ajustée à force, de cet adaptateur 20. Deux joints 31 sont placés en des points espacés dans la cavité 27 d'amortissement de façon à former dans cette dernière une chambre fermée 32 d'amortissement Un trou d'accès 33 est ménagé à travers la paroi 34 de l'embase 22 de la machine de manière qu'une matière visqueuse 35, par exemple une huile hydraulique, puisse être introduite dansla chambre 32 d'amortissement et que celle-ci puisse être remplie Le trou d'accès 33 est bouché après rem- plissage La surface extérieure 36 de l'adaptateur 20 de la broche porte un chapeau 37 de montage de joint qui porte un joint 38 entourant une portée ou un diamètre 39 d'étanchéité de la broche afin que le lubrifiant interne, fourni au palier antifriction 17, ne se perde pas à l'atmosphère L'extrémité arrière 40 de la broche 12 est montée classiquement dans un palier anti-friction 41 qui est supporté et maintenu directement par un Z 543032 adaptateur 42 de palier et la paroi arrière 43 de l'emibase 22 de la machine. On peut donc-voir que l'extrémité arrière 40 de la broche 12 est supportée classiquement dans une structure rigide à haute rigidité statique, tandis que la partie avant de la broche 12 est supportée d'une manière tendant à lui conférer une faible rigidité statique, c'est-à-dire une rigidité se traduisant par une mesure statique de la flexion du nez 13 de la broche, Ce type de montage n'existe pas dans l'art antérieur, car il semblerait être à l 'opposé d'une bonne cnetio, en pratique Cependant, en réalité, lorsque la chambre 32 d'amortissement est remplie duune matière visqueuse 35 et que l'adaptateur 20 est autorisé à se déplacer par rapport à l'embase 22 de la machine, c'est-à-dire à fléchir sous l'effet des vibrations de la machine et à des fré- quences vibratoires élevées, les vibrations sont atténuées par le phénomène-connu sous le nom d'amortissement par effet d'éponge, dans lequel les élémentsf-,20, 22 mobiles l'un par rapport à l'autre, compriment et détendent cons- tamment le fluide visqueux 35 d'amortissement L'effet global résultant est que luon obtient une rigidité élevée en régime dynamique, c'est-à- dire lorsque la broche 12 tourne et qu'une coupe est effectuée. En variante, une -matière visco-élastique d'amor- tissement, par exemple du polychlorure de vinyle, peut être substituée à la matière visqueuse 35 dans la chambre 32 d'amortissement Ce #ype de matière a pour caractéris- tique de pouvoir dissiper de l 'énergaie lorsqu'elle est déplacée Les matières visco-élastiques utilisées dans des dispositifs d'amortissement se comportent d'une manière élastique tout à fait définie jusqu'à une certaine limite de contrainte mais, une fois que cette contrainte est dépassée, elles coulent jusqu 'à ce que leur aire augmente et que les contraintes redescendent pour les rendre de nouveau élastiques. D'un point de vue rigoureux, dans un amortis- seur conçu pour utiliser l'effet d'éponge, la substitution directe d'une matière visqueuse par une matière visco- élastique provoque une certaine diminution de l'amortis- sement réalisé par la structure, mais ceci peut être souhaitable dans certaines applications Les matières visco-élastiques peuvent avoir une capacité d'amortisse- ment vingt fois supérieure à celle du cahoutchouc, mais l'amortisseur à effet d'éponge possède une capacité d'amor- tissement trois ou quatre fois supérieure à celle de l'amortisseur visco-élastique. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif d'amortissement décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'amortissement d'une broche ( 12 > de machine-outil comportant une embase ( 22) dans laquelle la broche ( 12) est montée de façon à pouvoir tourner, cette broche comportant un nez ( 13), le dispositif d'amortissement étant caractérisé en ce qu'il comporte un adaptateur allongé ( 20) de broche présentant, à proximité d'une première extrémité, un alésage ( 19) de palier et, à proximité de l'extrémité opposée, une surface ( 29) de montage, un palier ( 17) logé dans l'alé- sage et au moyen duquel la broche est supportée dans l'adaptateur par une portée ( 15) de support proche de son nez, une surface extérieure de l'embase de la machine présentant une cavité ( 27) d'amortissement qui s'étend jusqu'à une extrémité proche d'une surface de montage de l'adaptateur sur l'embase, l'adaptateur pré- sentant une surface ( 26) d'amortissement qui s'étend entre la surface de montage de l'adaptateur et l'alésage de palier, cette surface d'amortissement étant espacée de la cavité de l'embase dont elle épouse la forme afin de constituer avec elle une chambre allongée ( 32) d'amor- tissement située entre le palier et la surface de montage de l'adaptateur, la chambre d'amortisssement renfermant une matière ( 35) d'amortissement de manière que l'adapta- teur de la broche soit porté en porte-à-faux par ladite embase, à son extrémité fixe, et qu'il porte, à son extrémité libre, ledit palier de broche afin que des vibrations soient amorties en un point situé entre ses extrémités fixe et libre. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte un élément destiné à obturer la chambre d'amortissement, la matière d'amortissement étant un fluide d'amortissement visqueux. 3 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la matière d'amortissement est une matière visco-élastique.