Brevet FR2558401A1 — publié le 19850726

L'invention concerne une machine-outil et plus particulièrement une machine-outil, telle qu'un centre d'usinage, qui exécute des opérations d'usinage sur une pièce. Les centres d'usinage et des machine analogues sont déjà bien connus comme machines-outils. Un centre d'usinage est généralement pourvu d'un grand nombre d'outils d'usinage diffé- rents, au moyen desquels il exécute différents types d'usinages sur une pièce. Cependant, avec les centres d'usinage connus jusqu'à présent, chaque fois qu'un changement de type d'usinage est néces- saire, sur la pièce travaillée, il faut démonter l'outil utilisé jusqu'alors et mettre un autre outil - retiré automatiquement d'un magasin - à sa place en position d'usinage. S'il s'agit de pièces demandant un grand nombre d'usinages différents, les nombreux changements d'outil posent un problème qui n'est pas facile à résoudre. L'emploi d'un dispositif automatique de changement d'outil pour démonter, changer et remonter les outils de façon automatique sur la tête d'usinage pose en outre le problème qu'il faut généra- lement utiliser une machine-outil d'un modèle plus grand que celui réellement nécessaire pour l'exécution des usinages proprement dits. Tenant compte de ces inconvénients de la technique actuelle, l'invention vise à procurer une machine-outil qui permette d'exécuter des opérations d'usinage de la pièce à partir de deux directions et au moyen de laquelle il soit possible de réaliser différents types d'usinage, en plus du tournage. Une machine-outil selon l'invention comporte un poste porte-pièce qui fait partie du bâti de la machine et dans lequel est monté libre en rotation un mandrin pour serrer la pièce à usiner. Un premier coulisseau est supporté et disposé libre en va-et-vient sur un guide horizontal formé à la surface supérieure du bâti. Un second coulisseau est supporté et disposé libre en va- et-vient dans le sens de la hauteur sur un montant supporté par'le premier coulisseau. Un porte-outils est supporté et disposé libre en va- et-vient dans le sens horizontal sur le second coulisseau, sous un angle de 90 avec la direction du mouvement alternatif du premier coulisseau. Des outils capables d'effectuer des opérations d'usinage sur une pièce tenue par le mandrin sont montés sur une tourelle qui est supportée de façon à pouvoir tourner librement par le porte-outils. Chaque outil peut être entralné en rotation, pour l'usinage de la pièce, sans qu'il soit nécessaire de le retirer de la tourelle pour l'amener à une position d'usinage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation frontale schématisée d'une machine-outil selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en élévation latérale de cette machine, prise de la gauche sur la représentation de figure 1. Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisation préféré de l'invention, sous forme d'une machine-outil 1 qui possède un bâti 3 en caisson, un poste porte-pièce 5, qui est d'un seul tenant avec le bâti 3 et est destiné à supporter une pièce à usiner W, et un dispositif 9 à tête d'usinage équipé d'un certain nombre d'outils 7 pour l'usinage de la pièce W. Plus particulièrement, le poste porte-pièce 5 est réalisé comme une partie intégrante de la partie latérale du bâti 3 et est pourvu d'une goulotte 5S qui est inclinée par rapport à la face supérieure du poste 5 et sert à l'évacuation des copeaux de la pièce W dans une caisse à copeaux CB constituée par une benne librement déplaçable. Le poste porte- pièce 5 est équipé d'un mandrin 11, par exemple d'un mandrin à trois mors et à auto- centrage, pour saisir et supporter la pièce W. Le mandrin 11 est monté sur l'extrémité supérieure d'un arbre 13 qui est supporté perpendiculairement au poste porte-pièce 5 de façon à pouvoir tourner librement. Le mandrin comporte un certain nombre de mors llC pour tenir la pièce W. L'ouverture et la fermeture du mandrin pour saisir la pièce W par les mors 11C et pour relacher la pièce sont commandées par un vérin 15 qui est monté sur l'extrémité inférieure de l'arbre 13. La façon dont les mors 11C saisissent la pièce W et la libèrent sous l'action du vérin de commande de mandrin 15 correspond au mode d'action d'un mandrin commandé ordinaire. Il n'est donc pas nécessaire de la décrire en détail ici. L'arbre 13 est entraîné en rotation par un moteur 17 qui peut être un servomoteur ou un moteur pas à pas et est monté sur le poste porte-pièce 5. Le système d'entraînement - non décrit en détail - comprend une poulie motrice 19 sur le moteur d'entraînement 17, une poulie intermédiaire 21 supportée de façon à pouvoir tourner librement sur le poste porte-pièce 5, ainsi qu'une courroie 23 circulant autour des deux poulies 19 et 21. Le moteur d'entraînement 17 est commandé par un dispositif de com- mande adéquat, par exemple par un dispositif de commande numérique ou un ordinateur. Un dispositif détecteur de position angulaire, non représenté ni décrit en détail ici car de type connu, un capteur à impulsions par exemple, est prévu sur l'arbre 13 et est capable de détecter l'angle de rotation de la pièce W à partir d'une position angulaire de référence. Le système de commande, en combinaison avec ce détecteur, est également capable de faire tourner la pièce W à toute position angulaire désirée. Un frein est prévu en plus sur l'arbre 13 ou sur le moteur d'entraînement 17 pour immobiliser l'arbre 13 à la position voulue. Le moteur d'entraînement 17 peut faire tourner la pièce W - serrée dans le mandrin 11 - comme un moteur ordinaire, par exemple pour le tournage de la pièce au moyen d'un outil qui ne tourne pas, mais le moteur 17 peut également faire tourner la pièce à une position angulaire déterminée, sous l'action adéquate de son système de commande, pour immobiliser la pièce a une certaine position, par exemple pour une opération de perçage. Le dispositif à tête d'usinage 9, sur lequel sont prévus les outils d'usinage 7, est supporté sur le bâti 3. Plus précisément, la face supérieure du bâti 3 forme des glissières horizontales 3G qui supportent un coulisseau 25 déplaçable librement en va-et-vient. Le déplacement alternatif du coulisseau 25 est produit par l'intermédiaire d'un mécanisme de broche à recircula- tion de billes combiné avec un dispositif d'entraînement tel qu'un servomoteur, de sorte que le mouvement de va-et-vient et le positionnement du coulisseau 25 s'effectuent sous l'action d'un dispositif de commande. Le coulisseau 25 porte un montant vertical 27 qui sert lui-même de support pour un coulisseau 29 qui peut être déplacé librement dans-le sens de la hauteur sur des glissières 27G formées sur le montant 27. Le mouvement vertical du coulisseau 29 est produit par l'intermédiaire d'un mécanisme à broche à recircu- lation de billes (non représenté ni décrit en détail car de type connu). Ce mécanisme étant également manoeuvré sous l'action d'un dispositif de commande, le déplacement et le positionnement verticaux du coulisseau 29 sont régis par un dispositif de commande. Le coulisseau 29 porte des glissières horizon- tales 29G qui sont orientées sous un angle de 90 avec les glis- sières horizontales 3G du bâti. Le porte-outils 31 est supporté par les glissières 29G et peut.être déplacé librement en va-et-vient sur cellesci. Les mouvements alternatifs du porte-outils 31 sont produits par l'intermédiaire d'un mécanisme de broche à recircula- tion de billes et le déplacement et le positionnement horizontaux du porte-outils 31 s'effectuent de nouveau sous l'action d'un dispo- sitif de commande. Sur un côté du porte-outils 31, une tourelle 35 est supportée sur un arbre horizontal 33 de façon à pouvoir tourner librement et à pouvoir être amenée librement à toute position angu- laire désirée. La tourelle 35 est de forme polygonale et les outils d'usinage 7 sont montés à son pourtour, habituellement avec une orientation générale radiale. Les outils 7 sont généralement constitués d'outils de différents types, par exemple d'outils de coupe, forets, fraises et ainsi de suite.Les forets et les fraises sont réalisés de façon à pouvoir être entraînés en rotation par un moteur 37 monté sur le porte-outils 31 et par l'intermédiaire d'un système d'entraînement prévu dans la tourelle 35. L'indexage ou la mise en position angulaire vouluede la tourelle 35 s'effectue au moyen d'un moteur d'indexage ou de positionnement (non repré- senté) qui est monté sur le porte-outils 31 et est commandé par un dispositif de commande. Le mécanisme d'indexage et le mécanisme de transmission de la force d'entraînement des outils 7 à partir du moteur 37 peuvent être de type conventionnel, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire en détail. Il ressort de ce qui précède que le coulis- seau 25 peut être déplacé dans les deux sens sur les glissières horizontales 3G du bâti 3, que le coulisseau 29 peut être déplacé en hauteur sur les glissières 27G du montant 27 et que le porte- outils 31 peut être déplacé dans les deux sens sur les glissières horizontales 29G du coulisseau 29. La tourelle 35 supportée par le porte-outils 31 possède par conséquent une mobilité tridimen- sionnelle. Dans l'exemple représenté, les outils 7 peuvent être amenés à l'une ou l'autre de deux positions d'usinage par la rotation de la tourelle 35, à savoir à la position perpendicu- laire ou position verticale (a), voir figure 2, ou à la position horizontale (b). Par conséquent, l'usinage de la pièce W peut s'effectuer d'en haut, dans la direction (A) ou dans la direction horizontale (B). Avec la machine-outil selon l'invention représentée et décrite ici, il est donc possible d'exécuter un tournage de la pièce W lorsque celle-ci est entraînée en rotation par le moteur 17 et lorsque l'outil 7 utilisé est un outil de tour. Il est possible également de percer un trou dans la pièce W, qui est alors tenue immobile à une position déterminée, ou de tailler la pièce W au moyen d'un foret ou d'une fraise entraîné en rotation pendant que la pièce est tenue immobile. Comme déjà expliqué, l'invention permet de tourner une pièce, de la percer, fraiser et ainsi de suite, sans démonter et remonter des outils sur la tourelle et sans desserrer la pièce. De plus, il est possible d'usiner la pièce dans le sens vertical ou dans le sens horizontal, de sorte qu'on peut utiliser à la fois les fonctions d'un centre d'usinage de type vertical et celles d'un centre d'usinage de type horizontal. REVENDICATIONS 1. Machine-outil comprenant un mandrin pour serrer une pièce à usiner et un support rotatif pour plusieurs outils d'usinage, caractériséeen ce que le mandrin (11) est monté rotatif dans un poste porte-pièce (5) qui est d'un seul tenant avec le bâti (3) de la machine-outil, que le dessus du bâti (3) de la machine-outil forme un guide horizontal (3G) pour supporter et guider un premier coulisseau (25), qui est librement mobile en va-et-vient sur ce guide et porte un montant (27) avec un guide vertical (27G) pour supporter et guider un second coulisseau (29), librement mobile en va-et-vient dans le sens de la hauteur sur ce guide, le second coulisseau (29) supportant et guidant horizonta- lement un porte-outils (31), lequel est librement mobile en va- et-vient, sur le second coulisseau (29), à angle droit par rapport au guide (3G) du bâti (3), et que le support rotatif pour plusieurs outils d'usinage est une tourelle (35) supportée par le porte- outils (31), la tourelle pouvant tourner librement et étant capable de transmettre un mouvement de rotation pour l'entraînement en rotation des outils (7) portés par elle. 2. Machine-outil selon la revendication 1, caractériséaen ce que le mandrin (11) est monté pour pouvoir être entraîné en rotation en vue de l'usinage de la pièce(W)pendant que la pièce tourne et pour pouvoir être amené à une position angulaire déterminée en vue de l'usinage de la pièce (W) pendant qu'elle est maintenue immobile par le mandrin (11). 3. Machine-outil selon la revendication 1, caractériseen ce que les outils (7) portés par la tourelle (35) sont orientés à peu près radialement par rapport à elle et que la tourelle peut être amenée sélectivement à toute position angu- laire voulue. 4. Machine-outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractériséeen ce que chacun des outils (7) portés par la tourelle peut être amené à une position d'usinage verticale (a) ou horizontale (b) et être entraîné en rotation pour l'usinage d'une pièce(s tenue immobile ou entraine en rotation par le mandrin (11).