Brevet FR2541916A1 — publié le 19840907

^ Dans le domaine des machines à tourner et à aléser, il est souvent nécessaire d'utiliser une tourelle à outils multiples pour porter un ensemble de barres d'alésage destinées à des opérations particulières d'usi- nage De nombreux dispositifs-de l'art antérieur utilisent une broche tournante à diviser montée dans un corps de tourelle, la broche présentant une grande surface fron- tale afin d'établir un grand rayon de rotation pour dégager des outils précédemment utilisés du passage suivi par une nouvelle entrée d'outil lors d'un mouvement d'indexage de la tourelle Les tourelles portent souvent des barres d'alésage qui partent en porte-à-faux de la face de la broche de la tourelle porte-outils et qui sont soumises, en elles-mêmes et par elles-mêmes, à une flexion importante pouvant cependant être accommodée lorsqu'elle est associée à un mouvement de diaphragme ou de basculage du plateau radial qui supporte les barres. En présence de vibrations, les barres d'alésage peuvent vibrer à un degré préjudiciable Jusqu'à présent, pour tenter d'empêcher la face de la broche de la tourelle de fléchir d'un degré critiquable, on a utilisé un dispo- sitif de montage sur paliers relativement rigides pour la tourelle et d'autres efforts de l'art antérieur ont porté sur l'utilisation de barres d'alésage rigides, qui ne seront pas décrites ici On a déterminé que les dis- positifs de l'art antérieur n'opposent qu'un très faible amortissement à tous mouvements vibratoires risquant d'affecter une barre d'alésage en porte-à-faux. On a éliminé les difficultés propres aux disposi- tifs de l'art antérieur en mettant en oeuvre une tourelle porte-outils amortie perfectionnée, présentant une rigidité statique relativement faible, mais une rigidité dynamique relativement élevée, du fait des propriétés d'amortisse- ment propres à l'assemblage. L'invention concerne une tourelle porte-outils amortie appliquée à une machine à tourner qui comporte un corps de tourelle monté sur une embase de la machine, et une broche tournante de tourelle présentant une face extrême de surface importante, cette broche étant montée dans le corps Un grand plateau frontal est monté sur la face extrême de la broche de la tourelle, et un dégagement facial de grande étendue est prévu sur l'un des éléments, afin de former un petit intervalle entre les deux éléments. Des moyens d'étanchéité sont prévus autour de l'intervalle afin de former une chambre d'amortissement entre la face extrême de la broche et le plateau frontal Plusieurs outils de tournage, par exemple des barres d'alésage, sont montés à proximité du bord périphérique extérieur du pla- teau frontal, en porte-à-faux Dans la forme préférée de réalisation, un fluide visqueux d'amortissement, par exemple un fluide hydraulique, est contenu dans la chambre d'amor- tissement, et il est prévu des moyens destinés à indexer la broche vers des positions angulaires prédéterminées pour des opérations d'usinage La rigidité statique relative- ment faible de l'assemblage permet l'utilisation du fluide d'amortissement dans cet assemblage, de sorte que, en fonctionnement réel, les mouvements relatifs de la face extrême et du plateau frontal amortissent les mouvements vibratoires en utilisant le phénomène de l'amortissement par effet d'éponge, dû au mouvement relatif entre les deux éléments, ce qui accroit la rigidité dynamique de l'assem- blage. Dans une autre forme de réalisation, une matière visco-élastique est placée dans la chambre d'amortissement pour amortir les vibrations. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: la figure 1 est une vue d'un tour comportant une tourelle selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan avec coupe par- tielle de la tourelle porte-outils amortie de la figure 1; et la figure 3 est une coupe partielle d'un logement d'outils d'une autre forme de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un tour 10 comportant une tourelle porte-outils amortie 11 selon l'invention, cette tourelle 11 comportant un corps 12 conçu pour se déplacer sur une embase porte-outils 13 de la machine La tourelle 11 porte un ensemble d'outils 14 de tournage, par exemple les barres d'alésage représentées La tourelle 11 est indexée par un dispositif diviseur (non représenté) pour présenter alternativement des outils 14 à la pièce 15 afin d'effectuer sur cette dernière des opérations d'usinage. La figure 2 représente en coupe partielle la tourelle porte-outils 11 de la figure 1 dont le corps 12 supporte une broche tournante 16 montée dans des paliers 17 La broche 16 peut être déplacée axialement pour per- mettre ensuite un indexage, de manière classique, des plateaux diviseurs dentés 18, 19 représentés La broche 16 comporte une bride 20 de grand diamètre présentant une face extrême 21 qui s'étend d'un diamètre extérieur 22 jusqu'à un diamètre pilote central 23 Le diamètre pilote 23 reçoit l'alésage 24 d'un plateau frontal 25 qui est main- tenu sur la face extrême 21 par plusieurs vis à tête 26. Un dégagement 27 de grande étendue est usiné dans la face extrême 21 afin de former un intervalle facial entre les deux éléments 21 et 25,-cet intervalle partant d'un dia- mètre juste au-delà des vis à tête 26 pour aboutir à l'extérieur du diamètre 22 Le plateau frontal 25 comporte un rebord périphérique 27 ' qui revient en arrière au-dessus du diamètre extérieur 22 de la bride 20, et un intervalle est maintenu entre les deux éléments 20, 22 pour permettre une flexion et un mouvement relatifs du plateau frontal- 25 en cours de fonctionnement Un premier joint 28 est placé entre la face extrême 21 et le plateau frontal 25, autour des vis 26, et un second joint 29 est placé au niveau du rebord 27, afin qu'une chambre 30 d'amortissement soit formée entre le plateau frontal 25 et la broche 16 de la tourelle La chambre 30 d'amortissement est remplie d'un fluide visqueux 31, par exemple une huile hydraulique, au moyen d'un trou 32 de remplissage qui est ensuite bouché à l'aide d'un bouchon de conduite 33 Des logements axiaux 4 - 34 sont usinés dans le rebord 27 'du plateau frontal 25 de manière à recevoir des outils 14 en porte-à-faux, par exemple des barres d'alésage En mode statique, l'assemblage présente une rigidité statique relativement faible lorsqu'une force radiale est appliquée contre la barre d'alésage 14, en raison de la flexion en porte-à-faux de la barre d'alé- sage 14 et de la déformation en diaphragme du plateau fron- tal 25 sous l'effet du moment de basculement agissant sur la barre d'alésage 14 Cependant, en cours d'usinage, le mouvement relatif autorisé entre le plateau frontal 25 et la face extrême 21 de la broche 16 de la tourelle permet au phénomène connu sous le nom d'amortissement par effet d'éponge de se produire, phénomène dans lequel l'huile retenue entre les deux éléments 21 et 25 est alternative- ment pressée et étirée en raison du collage naturel de l'huile, ce qui tend à atténuer les mouvements vibratoires et à amortir l'assemblage Le résultat final est que des rigidités dynamiques extrêmement élevées peuvent être atteintes pendant l'usinage Bien que certains mouvements relatifs du rebord 27 'au-dessus du diamètre extérieur 22 de la bride 20 provoquent l'apparition d'un léger cisail- lement de l'huile, les facteurs principaux d'amortissement résultent de l'interaction des grandes surfaces planes et plates qui agissent sur la pellicule d'huile en produisant l'effet d'éponge. En variante, deux plaques opposées 35 et 36 sont montées sur la partie arrière du rebord 27 ' du plateau frontal et sur le corps 12, respectivement Les plaques et 36 sont dimensionnées de manière à maintenir entre elles un intervalle 37, et des joints 38 et 39 sont prévus pour former une chambre fermée 40 d'amortissement entre les plaques 35 et 36 mobiles l'une par rapport à l'autre. La figure 3 représente une autre forme de réali- sation de l'invention Une matière visco-élastique 41 d'amortissement, par exemple du polychlorure de vinyle, est substituée au fluide visqueux 31 dans la chambre 30 d'amortissement Ce type de matière a pour caractéristique de pouvoir dissiper de l'énergie lorsqu'elle est déplacée. Les matières visco-élastiques utilisées dans les dispositifs d'amortissement se comportent élastiquement d'une façon 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 les contraintes redescendent jusqu'à ce que les matières redeviennent élas- tiques. En toute rigueur, dans un amortisseur conçu pour utiliser l'effet d'éponge, la substitution directe d'une matière visco-élastique a pour résultat une certaine dimi- nution de l'amortissement de la structure, mais ceci peut convenir à certaines applications Les matières visco- élastiques peuvent présenter une capacité d'amortissement vingt fois supérieure à celle du caoutchoucl mais l'amor- tisseur utilisant l'effet d'éponge peut présenter une capacité d'amortissement égale à trois ou quatre fois celle de l'amortisseur visco-élastique. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'amortissement des vibrations d'outils montés dans une machine-outil gui comporte une broche tournante porte-pièce et une tourelle porte-outils ( 11) mobile le long de glissières de la machine par rapport à une pièce ( 15), la tourelle comportant un corps ( 12) dans lequel est montée une broche tournante ( 16) à diviser, le dispositif étant caractérisé en ce que la broche ( 16) de la tourelle présente une face extrême ( 21) sur laquelle est monté un plateau frontal ( 25), un dégagement facial ( 27) étant formé dans ladite face extrême ou dans le pla- teau frontal, des moyens ( 28, 29) assurant l'étanchéité de ce dégagement afin de former une chambre ( 30) d'amor- tissement entre ladite face extrême et le plateau frontal, des moyens ( 34) étant destinés à maintenir plusieurs outils de coupe ( 14) à proximité du bord extérieur de la plaque frontale, et un fluide ( 31) d'amortissement étant contenu à l'intérieur de la chambre d'amortissement. 2 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le fluide d'amortissement est une matière visqueuse. 3 Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le fluide d'amortissement est une matière viscoélastique.