Brevet FR2560541A1 — publié le 19850906

MACHINE A USINER La présente invention a trait à une machine-outil à usiner et s'étend particulièrement dans le domaine des fraiseuses à broches verticales, ou à broches horizontales-, des aléseuses et des tours verticaux et horizontaux. Les machines capables de réaliser des opérations d'usinage de natures différentes ne sont actuellement que des machines-outils d'un type particulier auxquelles on a adjoint des éléments supplémentaires. Ces machines sont complexes et ont des domaines d'application très limités. Il reste donc toujours nécessaire, pour réaliser une pièce comportant plusieurs opérations d'usinage telles que tour- nage, fraisage ou alésage, de prévoir plusieurs machines. La pièce à usiner doit passer d'une machine à l'autre avec tous les problèmes de manutention et de réglage que cela pose. Le transit de la pièce d'une machine à l'autre est souvent long et cofiteux, surtout quand la pièce est voiumi- neuse, l'ensemble de ces contraintes se traduisant par la nécessité de posséder plusieurs machines de types dif- férents avec les inconvénients suivants: - Encombrement au sol, - Nombre élevé d'opérateurs, - Coût des investissements, - Temps de manipulation des pièces d'une machine à l'autre, - Temps de réglage sur chaque machine, - Prix de revient des pièces à réaliser. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients et a pour objectif de fournir une nou- velle machine à usiner qui soit capable de réaliser, sur une même pièce, des opérations d'usinage de natures diffé- rentes telles que fraisage vertical, horizontal ou dans toute autre position, alésage, tournage vertical ou hori- zontal. Un autre objectif est de réaliser une telle machine qui soit compacte et de faible encombrement. Un autre objectif encore de l'invention est de réaliser une telle machine de nature simple et peu onéreuse. Un autre objectif encore de l'invention est de réaliser une telle machine qui soit adaptée à la commande numérique ou à une commande intégrée dans un ensemble robotisé. L'invention a pour objet une machine à usiner caractérisée en ce qu'elle comporte un berceau mobile en rotation monté sur un bâti autour d'un axe de rotation de préférence horizontal, une table destinée à recevoir la pièce à usiner et montée rotative sur le berceau autour d'un axe porté par le berceau et fortement incliné, et de préférence perpendiculaire, par rapport à l'axe de rota- tion du berceau, et des moyens supportant des outils de tournage, fraisage et/ou alésage, susceptibles d'être rap- prochés de ladite table et ceci dans une grande plage de l'inclinaison du berceau par rapport a son axe. De préférence, les axes géométriques du berceau et de la table sont concourants et, de façon particulière- ment préférée, l'axe géométrique de rotation du berceau est disposé au dessus de la face supérieure, c'est-a-dire de la face recevant la pièce à usiner, de la table. Conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens d'usinage précités sont supportés par un coulisseau général susceptible de se mouvoir dans un plan éloigné de l'axe de rotation du berceau, ledit plan étant de préférence parallèle à cet axe. Ces moyens comprennent avantageusement un barillet portant des outils de tour, monté sur un support mobile transversalement par rapport au coulisseau général pour pouvoir se rapprocher du,palatrau. genera Le coulisseau/ supporte également de préférence un traînard susceptible de se déplacer, sur le coulisseau çénéral dans une direction parallèle à l'axe de rotation du berceau et supportant lui-même une broche rapport ou tête de fraisage susceptible de se déplacerpar/au trai-:- nard dans une direction se rapprochant de la table. Dans une forme de réalisation particulièrement préférée, l'axe de rotation du berceau est horizontal, la direction de déplacement du coulisseau général étant également horizontale, perpendiculaire audit axe et écartée au-dessus dudit axe. Le barillet rotatif de tour est suscep- tible de coulisser verticalement sur le coulisseau général alors que le, tra nard est susceptible de coulisser sur générai le coulisseau /dans une direction horizontale parallèle à l'axe de rotation du berceau, la tête de fraisage étant susceptible de coulisser verticalement sur le traînard. On peut ainsi réaliser la machine selon l'inven- tion avec un bâti comportant, à partir d'une semelle, deux montants verticaux parallèles écartés l'un de l'autre, avec des moyens de rigidification transversaux, lesdits montants supportant les tourillons d'axe de berceau dans une zone sensiblement centrale et formant, à leurs parties supérieures, deux glissières pour le coulisseau général. Conformément à une caractéristique avantageuse, chaque organe mobile possède son propre moteur d'entraî- nement solidaire dudit organe. Ces organes d'entraînement sont, de facon avantageuse, des moteurs adaptés à la com- mande numérique. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention apparaîtront à la lecture de la description sui- vante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel: La figure 1 est une vue schématique de face de la machine à usiner. La figure 2 est une vue. en coupe longitudinale de la machine représentée sur la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus de la machine à usiner représentée sur la figure 1. La machine a usiner représentée comporte une semelle horizontale 1 à partir de laquelle s'étendent vers le haut, deux montants verticaux 2 sous forme de plaques rigides reliés en leurs extrémités arrière par des raidis- seurs inférieur 3 et supérieur 4. Les montants 2 portent respectivement deux tourillons horizontaux 5 formant un axe autour duquel peut basculer un berceau 6 de forme sensi- blement parallélépipédique avec deux bras latéraux 6a rece- vant les tourillons, une paroi supérieure 6b s'étendant entre les bras 6a et des portées internes 6c recevant un axe de table 7 permettant d'entraîner en rotation une table tournante 8 guidée sur la paroi supérieure 6b du berceau et destinée à la fixation de la pièce à usiner. Comme on le voit dans la position représentée sur les figures 1 et 2, lorsque le berceau 6 se trouve dans sa position verticale, la table 8 se trouve dans une position horizontale et peut être entraîner en rotation par l'axe 7 qui est alors vertical, cet axe étant entrainé par l'intermédiaire d'un système à courroie 9 entraîné par un ensemble motoréducteur 10. On voit, par ailleurs, que l'axe géométrique de l'axe de rotation 7 est concourant à l'axe géométrique -de rotation du berceau autour des tou- rillons 5, ce dernier axe se trouvant disposé au-dessus et à une certaine distance de la face supérieure de la table 8. La position angulaire du berceau autour de son axe horizontal est commandée et déterminée par un ensemble moteur 11 agissant sur l'un des tourillons 5 auquel le berceau est lié en rotation. A titre d'exemple, l'amplitude du basculement peut être de 90% à partir de la position représentée sur le dessin en direction horaire et de 100% en position anti-horaire comme représentée en traits inter- rompus. Les bords supérieurs des deux montants 2 sont réalisés sous forme de glissières de type prismatique. Sur ces glissières peut coulisser longitudinalement, c'est- à-dire dans une direction horizontale et perpendiculaire à l'axe 5, un coulisseau général 13, par exemple à l'aide d'un entraînement par vis à billes 14 mis en rotation par general un moteur 15 solidaire du bâti. Ce coulisseau/13 porte sur la face antérieure, une glissière 16 horizontale sur laquelle peut coulisser horizontalement et parallèlement à l'axe 5 un traînard 17, et ceci grâce à une vis à billes 19 entraînée par un moteur 20 porté par le traînard 13. Le traînard présente lui-même des glissières verticales 21 sur lesquelles peut coulisser verticalement une tête de fraisage 22 grâce à une vis à billes 23 entraînée par le moteur 24 porté par le traînard 18. La tête de fraisage 22 supporte une broche d'axe vertical 25 portant l'outil de fraisage 26, la broche 25 étant entraînée en rotation par l'intermédiaire d'une transmission à courroie 27, par un moteur 28 portée par la tête 22. On comprend donc qu'en agissant convenablement sur les moteurs 15, 20 et 24, on peut rapprocher l'outil de fraisage de la pièce à usiner portée par la table 8 et ceci quelle que soit la position en rotation de la table 8 autour de son axe 7 et la position de basculement du berceau 6 autour de ses tourillons 5. Dans sa partie médiane, le coulisseau général 13 présente, dans une glissière convenable verticale, un support coulissant de barillet 29. Ce support peut se dépla- cer verticalement, le long d'un axe équidistant des deux montants 2 par l'intermédiaire d'un entraînement à crémail- lère 30 et roue 31, la crémaillère étant entraînée par un moteur 32 porté par le coulisseau général 13. Le porte- barillet 29 supporte un axe vertical 33 situé dans le même plan équidistant des deux montants 2 et portant à son extré- mité inférieure un barillet 34 portant des outils, tels que par exemple des outils de tour 35 et des outils d'alé- seuse 36 susceptibles d'être amenés en position par le barillet, de façon à permettre, lors du rapprochement du barillet 34 vers le berceau, d'effectuer les opérations désirées. Lorsque l'on désire usiner une pièce, on la fixe sur la table 8 grâce a des moyens de fixation usuels et l'on effectue ensuite, si nécessaire, une rotation d'un certain angle de la table 8 autour de son axe 7, si l'on veut réaliser une opération de perçage, et, si nécessaire, une rotation d'un certain angle également du berceau 6 autour de son axe 5. On peut ainsi présenter la pièce dans n'importe quelle position géométrique et il suffit alors d'amener la tête de perçage 22 avec son outil 26 dans la position appropriée pour effectuer le fraisage. Pour effec- tuer des opération de tournage, on fait tourner la table 8 autour de l'axe 7 à la vitesse requise après avoir modifié l'inclinaison du berceau, par exemple en l'amenant dans une position horizontale au lieu de la position verticale représentée sur le dessin. Pour l'alésage, grâce à un outil tel que l'outil 36, on laisse le berceau vertical et on fait tourner la table 8 qui reste horizontale. La commande des différents moyens moteurs qui assurent tant le positionnement que l'exécution de l'usinage peut être effectuée de façon classique, par exemple manuelle, mais on comprend que la machine selon l'invention est par- ticulièrement bien adaptée pour la commande numérique. L'exécution de cônes est possible par simple descente de l'outil audessus de la table porte-pièces en rotation en inclinant cette dernière de la valeur de la pente du cône par rapport à la verticale. Il en va de même pour la réalisation de filetage conique. On a ainsi réalisé une machine universelle dans laquelle, grâce à la conception selon l'invention, aucune partie ne se trouve en porte-à-faux. Il en résulte que toutes les faces de la pièce peuvent être fraisées, tournées ou alésées sans aucun risque de vibration et sans démontage de pièces et, en cas de commande numérique, sans inter- vention humaine pendant le déroulement des différents usi- nages. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Machine à usiner, caractérisée en ce qu'elle comporte un berceau (6) pouvant basculer en rotation sur un bâti (1, 2, 3, 4) autour d'un axe (5), une table (8) destinée à recevoir la pièce à usiner et montée rotative sur le berceau (6) autour d'un axe porté par le berceau et fortement incliné par rapport à l'axe de rotation (5) du berceau, et des moyens (13, 18, 22, 29) supportant'des outils de tournage, fraisage et/ou alésage, susceptibles d'être rapprochés de ladite table et ceci dans une grande plage de l'inclinaison du berceau par rapport à son axe (5). 2 ) Machine à usiner selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe de pivotement (5) du berceau (6) est horizontal et l'axe (7) de rotation de la table (8) est concourant audit axe horizontal. - 3 ) Machine selon l'une quelconque des revendica- tions 1 et 2, caractérisée en ce que l'axe de rotation (5) du berceau (6) est disposé au-dessus de la face supé- rieure de la table (8) recevant la pièce à usiner. 4 ) Machine à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens d'usinage sont supportés par un coulisseau général (13) susceptible de se mouvoir dans un plan éloigné de l'axe de rotation du berceau et notamment parallèle à cet axe. ) Machine à usiner selon la revendication 4, caractérisée en ce que la direction de déplacement du cou- lisseau général est horizontale. 6 ) Machine à usiner selon l'une des revendica- tions 4 et 5, caractérisée en ce que le coulisseau général coulisse sur des glissières (12) formées par deux montants - parallèles (2) faisant partie du bâti de la table et suppor- tant l'axe de pivotement (5) du berceau (6). 7 ) Machine à usiner selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le coulisseau général supporte un support mobile de barillet (29) suscep- tible de se déplacer transversalement par rapport à la direction de déplacement du barillet pour se rapporcher du berceau, ledit support (29) présentant un axe (33) portant le barillet (34) portant des outils de tournage et/ou alésage. 8 ) Machine à usiner selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le coulisseau général (13) présente une glissière transversale (18) sur laquelle peut coulisser un traînard (18) susceptible de se déplacer parallèlement à l'axe de pivotement (5) des berceaux, ledit traînard (18) supportant une tête de frai- sage (22) susceptible de coulisser perpendiculairement à la direction de déplacement et en direction du berceau. 9 ) Machine à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le bâti de la machine est composé d'une semelle (1) et de deux montants latéraux (2) sous forme de parois, avec des raidisseurs postérieurs (3, 4), lesdits montants formant en leur partie supérieure les glissières pour le coulisseau général (13). ) Machine à usiner selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'axe de pivotement du berceau est horizontal, concourant à l'axe rotation de la table (8), en ce que la direction de dépla- cement du coulisseau général (13) est horizontale et perpen- diculaire à l'axe de basculement (5) du berceau tandis que l'axe de déplacement du traînard est horizontal et parallèle audit axe de basculement (5), la direction de déplacement d'une part de la tête de fraisage (22) et d'au- tre part du support de barillet (29) étant verticale. 11 ) Machine à usiner selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens moteurs sont portés par les éléments respectifs, à savoir le moteur de pivotement (11) de la table est porté par l'un des montants (2), le moteur (10) de table (8) est porté par le berceau (6), le moteur (15) de déplacement du coulisseau général, notamment par l'intermédiaire d'une vis (14), est porté par le bâti, les moteurs de déplacement (20, 32) du traînard (18) et du support de barillet (29) ] 0 sont portés par le coulisseau général (13), le moteur de déplacement (24) de la tête de fraisage (22) est porté par le traînard (18).