Brevet FR2557483A1 — publié le 19850705

L'invention concerne une machine à usiner par tournage, ou plus précisément un tour à contrôle numérique, composée d'un bâti et d'un banc, ce dernier ayant des glissières pour appui et dé- placement de chariots à tourelle porte-outils indexable et con- tre-pointe, ainsi que pour appui et fixation de poupée fixe et boîte de transmission pour changement de vitesse. Les tours à commande numérique construits jusqu'à présent, sont destinés à deux groupes d6finis de travaux, soit: travaux sur pièces prises en plaque et travaux sur pièces prises entre pointes, étant donné que les tours spécifiques pour travaux d'u- sinage en plaque les exécutent correctement, et avec des limita- tions peuvent usiner des travaux sur pièces entre pointes, et que les tours spécifiques pour usinage de travaux sur pièces entre pointes exécutent correctement ces travaux, et avec des limita- tions peuvent usiner des travaux de pièces prises en plaque. Ces tours, généralement, présentent la disposition des glissières pour appui et déplacement du chariot à tourelle porte-outils in- dexable et contre-pointe, an sens parallèle sur un seul plan, et en certains cas sur des plans échelonnés, les dits plans pouvant encore $tre disposés en position horizontale, inclinée ou verti- cale. Pour le cas des glissières disposées sur plan incliné ou vertical et quand le tour est équipé de deux chariots à tourelle porte-outils indexable, il existe le grand inconvénient des co- peaux d'usinage produits par l'outil du chariot supérieur qui tombent sur le chariot inférieur, causant de sérieux problèmes tels que: résidus de copeaux sur les glissières et autres meca- nismes et transfert de chaleur des copeaux d'usinage. La présente invention concerne une machine à usiner par tournage, ou plus précisément un tour à commande numérique, qui peut exécuter des travaux d'usinage, sans limitations, sans res- trictions, sans inconvénients, c'est-à-dire, exécute aussi bien l'usinage de travaux de pièces prises en plaque et l'usinage de pièces prises entre pointes, ce qui signifie une seule machine, plus universelle, pour l'exécution de travaux qui à l'actuel ni- veau de la technique, demandent deux machines différentes, comme nous l'avons déjà expliqué. Un autre objectif de l'invention présentée, est de cons- truire un tour, dont la disposition géométrique des glissières prismatiques pour l'appui et coulissement du chariot équipé de tourelle porte-outils indexable et de contre-pointe, et le format particulier du banc qui incorpore ces glissières, permettent d'obtenir comme résultat une condition de liberté de déplacement du chariot à tourelle porte-outils indexable et de la contre- pointe, sans interférence mutuelle, cela sur toute la longueur de course utile des glissières, permettant le déplacement des ensembles l'un en face de l'autre, sans interférence, permettent l'utilisation de ces glissières prismatiques pour l'application d'un deuxième chariot à tourelle porte-outils indexable, et en plus rendent possible l'écoulement rapide d'un grand volume de copeaux d'usinage, cela avec le maximum de rigidité de travail, grâce au format structurel combiné du bâti et du banc. La confi- guration supérieure du banc présente deux faces disposées selon deux plans inclinés, ayant le sommet orienté vers le haut, ces faces étant structurellement reliées entre elles par leur parties centrales, formant sur la partie supérieure dudit banc des glis- sières prismatiques orientées selon les plans inclinés mention- nés qui serviront au déplacement et guidage des chariots et de la contre-pointe. Encore un autre objectif de l'invention, est de donner au bâti du tour une forme structurelle telle, qu'elle permette l'installation d'un transporteur de copeaux d'usinage, monté dans le sens longitudinal ou transversal du tour, caractéristi- que d'extrême importance. En effet, la direction de sortie du flux des copeaux présente un intérêt particulier et doit répon- -dre aux exigences modernes de planification industrielle lorsque l'on étudie la position stratégique de la machine en fonction du flux des pièces, du flux des copeaux et de la position physique de la machine en relation avec les autres machines et avec le bâtiment o ces machines sont placées. La présente invention concerne une machine à usiner par tournage, ou plus précisément un tour à commande numérique, qui dans sa configuration de base, donc la plus simple, est composee d'un bâti, d'un banc, un chariot à tourelle porte-outils indexa- ble avec deux mouvements de coordonnées croisées, axes "x" et "z" et une poupée fixe, permettant l'usinage correct et efficace de pièces prises en plaque. En installant une contre-pointe, le tour devient apte à usiner, aussi bien des pièces prises en pla- que et des pièces entre pointes, et encore, moyennant l'addition d'un deuxième chariot à tourelle porte-outils indexable, permet l'usinage de pièces prises en plaque ou entre pointes, ce qui nécessite des mouvements de coordonnées croisées, soit quatre axes ("x", "z", "x ", "zlt"). On peut encore monter une boîte de transmission pour changement automatique de vitesses, avec des embrayages servo-commandés, ce qui donne au tour un ample degré d'utilisation dans la gamme de puissance constante, ladite boîte de transmission pouvant être installée sans exigences de modifi- cation ou changements des composants de la machine. Sur la configuration de base du tour, la poupée fixe est fixée de fagon rigide sur une des extrémités du banc, sur des glissières prismatiques disposées en sens parallèle sur un des plans inclinés, et le chariot à tourelle porte-outils indexable se déplace sur les glissières prismatiques de l'autre plan incli- né disposé du c8té opposé au plan incliné o se trouve fixée la poupée. Quand elle est installée, la contre-pointe peut être dé- placée en sens longitudinal sur les mêmes glissières o se trou- ve fixée la poupée, et cette contre-pointe peut être serrée le long de ces glissières, cela dans la position nécessaire pour l'exécution de travaux d'usinage entre pointes, étant donné que la ligne de centre de l'axe géométrique de la contre-pointe et la ligne de l'axe géométrique de la broche de la poupée fixe sont n6cessairement coaxiaux et parallèles aux glissières du banc, lesdites lignes existant dans un plan vertical pouvant passer par la ligne imaginaire d'intersection des deux plans in- clinés des glissières du banc, ou à proximité de la ligne de ré- fSrence. Par la disposition des plans inclinés du banc et des glissières, le chariot à tourelle porte-outils indexable mention- né, peut être déplacé librement, longitudinalement sur toute la longueur utile du banc, cela sans interférence avec la poupée fixe et la contre-pointe. -Sur les glissières o sont appuyées la poupée fixe et la contre-pointe, peut encore être installé'un deuxième chariot à tourelle porte-outils indexable, qui peut se déplacer sur toute la longueur utile des glissières, soit l'espace compris entre la poupée fixe et la contre-pointe, ce qui permet l'emploi indépen- dant ou simultané avec le premier chariot à tourelle porte-outils indexable déjà mentionné, une fois que les deux chariots se dé- placent sur des glissières indépendantes et localisées sur des plans inclinés opposés, o lesdits chariots peuvent se déplacer librement l'un en face de l'autre, sans interférence, et sans l'in- convénient que les copeaux d'usinage d'un chariot retombent sur l'autre chariot. Sur les glissières prismatiques du premier cha- riot à tourelle porte-outils indexable, localisées sur le plan opposé au plan des glissières ou est fixée la poupée, et sur l'espace de ces glissières situé à une extrémité du banc, espace qui n'est pas couvert par le déplacement du chariot, peut être appuyée et fixée une boîte de transmission à embrayage pour chan- gement de vitesses qui par sa construction et sans avoir besoin d'ajustage, s'accouple aussi à la poupée fixe pour permettre les changements automatiques de vitesses sur la broche de la poupée, cela par embrayages servo-commandés. La forme géométrique de l'ensemble constitué par le bâti et le banc, a été étudiée et son profil développé de manière à obtenir comme résultat une combinaison de plans inclinés, dont la configuration permet le libre écoulement d'un grand volume de copeaux d'usinage, qui s'écoule par les plans inclinés opposés entre eux, sur la partie supérieure externe du banc, pour tomber à l'intérieur du bâti, sur des plans inclinés en sens opposés aux plans inclinés du banc, et de cette façon et par ces plans in- clinés du bâti les copeaux sont redirigés vers la partie centra- le du bâti, d'o les copeaux s'écoulent par gravité par une ouverture existant à l'intérieur de la base, jusqu'à un transpor- teur de copeaux, localisé dans la partie inférieure du bâti. Toujours à travers des ouvertures disposées en sens longitudinal dans la partie centrale supérieure entre les glissières prisma- tiques supérieures du banc, les copeaux d'usinage s'écoulent par gravité, en passant par l'intérieur du banc et atteignent par l'ouverture existant à l'intérieur du bâti le transporteur à co- peaux déjà mentionné. La combinaison des plans inclines et la forme structurelle du bâti permettent que le transporteur de co- peaux puisse tre installé indifféremment soit dans le sens lon- gitudinal du bâti soit dans son sens transversal. La forme géo- métrique du banc a été étudiée et développée en visant comme objectif le maximum des conditions de rigidité, cela quelles que soient les résultantes des trois composantes de forces qui se produisent durant le processus d'usinage. Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 représente une vue frontale dutour selon l'inven= tion, cela dans sa version la plus complète, c'est-à-dire équipée avec deux chariots à tourelle porte-outils indexable ( chaque chariot placé sur un plan incliné), une boite de transmission et changement de vitesses, une contrepointe, et un transporteur de copeaux monté dans le sens longitudinal du banc. La figure 2 est une vue en plan du tour, représenté dans sa version complète de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe transversale o nous pou- vons observer la version de montage latérale du transporteur de copeaux. La figure 4 est une vue en plan d'une extrémité du banc. La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne A-A de la figure 4 permettant d'observer les détails de la coupe transver- sale du banc avec le détail des glissières prismatiques. La figure 6 est une coupe partielle et transversale sur laquelle on peut observer les détails des ensembles du bâti, du banc, des glissières prismatiques, de la poupée fixe et du chariot porte-outils indexable, ce qui compose la version de base du tour, tout en mettant en évidence les détails constructifs. La figure 7 est une vue pratiquement identique à la figu- re 6, avec la différence de la contre-pointe. La figure 8 est aussi une vue dérivée de la figure 6, avec le détail de montage d'un deuxième chariot à tourelle por- te-outils indexable. La figure 9 est une coupe transversale presque identique à la figure 5, o nous pouvons observer du côté gauche, la pou- pée fixe et du côté droit, la position d'une boîte de vitesses à embrayages. La figure 10 est une coupe transversale du bâti et du banc, sur laquelle on peut voir l'écoulement des copeaux d'usi- nage. La figure 11 est une coupe longitudinale du bâti,montrant l'installation du transporteur de copeaux, monté dans le sens longitudinal du bâti; et La figure 12 est une coupe transversale suivant la ligne B-B de la figure 11, montrant l'installation d'un transporteur de copeaux monté dans le sens transversal du bâti. Dans l'illustration de la figure 5, nous observons le banc 1 et les faces supérieures des glissières 2, 3 et 4,5 disposés suivant les plans inclinés correspondant aux lignes 6 et 7. La ligne d'intersection de la figure 5 représente la projection de 6 et 7. Le banc, sur la figure 5, présente une conception géométrique fortement trapézoïdale, dont les glissiè- res se présentent de la façon suivante: dans le sens perpendi- culaire à la surface supérieure 2 se trouvant dans le plan in- cliné 6, les surfaces de guidage latérales 9 et 10, et en sens parallèle à la même surface 2 la face inférieure de guidage 11, ce qui montre que les surfaces 2, 9, 10 et 11 forment la glis- sière prismatique principale 12, placée du c8té I du banc; ce coté I est formé par la partie verticale du banc qui se trouve sous l'alignement du tracé imaginaire 8, qui divise le banc en deux côtés numérotés I et II. Dans le sens perpendiculaire à la surface supérieure 3 se localisent les surfaces de guidage latérales 13 et 14, et en sens parallèle à la même surface 3 nous voyons la face inférieure de guidage 15, ce qui montre que les surfaces 3, 13, 14 et 15 forment la glissière prismatique secon- daire 16 du côté I du banc. Les glissières prismatiques, princi- pale 12 et secondaire 16 sont reliées rigidement entre elles par un nervurage en forme de "U". Ce nervurage est composé par les parois 17 et 18, légèrement inclinées par rapport aux surfaces et 14. La face externe des nervures converge vers le point central 19, cela par la paroi 20 qui est solidaire des parois 17 et 18, avec le détail que les pointes de liaison 21 sont ar- rondies. La partie du banc o se situe la glissière prismatique principale 12, la glissière prismatique secondaire 16 et la ner- vure de liaison en forme de "U" est reliée à une nervure 22, dans le sens longitudinal, cela par les parois 23, étant donné que la nervure 22' du côté II du banc est reliée à la partie supérieure du même côté par une paroi égale à 23 et en position inverse. Le côté II du banc est parfaitement symétrique du côté I. Les côtés I et II sont reliés par les parois transversales 24 et par les rebords longitudinaux 25, dans lesquels sont prévus les orifices 26 qui permettent l'6coulement des copeaux d'usinage. La réunion des côtés I et II constitue une pièce unique de structure haute- ment rigide. Sur une des extrémités du banc, alignée par les glissières prismatiques 12 et 16, qui sont formées par les surfaces 2, 9, , 11 et 3, 15 (fig. 6), est guidée et fixée la poupée fixe 27, de manière que la ligne de centre 28 de la poupée soit parfaite- ment parallèle aux surfaces des glissières prismatiques, et cette ligne de centre doit être localisée dans un plan vertical sur une ligne qui peut passer par le sommet imaginaire 8 d'inter- section des plans inclinés 6 et 7 ou à proximité de ce point. Sur les glissières prismatiques 30 et 31 (fig. 6), qui sont formées par les surfaces 4, 32, 33, 34 et 5, 35, localisées sur le plan incliné 7, se déplace le chariot à tourelle porte- butil indexable 36, cela par mouvement de la vis de commande 37 et de son écrou 38. Le chariot est constitué d'une base 39, d'un support transversal 40 qui se déplace sur des glissières placées sur la partie supérieure de la base 39, et d'une tourelle porte- outils indexable 41 qui se fixe sur le support transversal 40, ce qui confère au chariot un mouvement de coordonnées croisées "x" et "z". Les glissières prismatiques 30 et 31 qui servent d'appui au chariot sont couvertes par la protection 42, afin d'empêcher le contact des copeaux contre les glissières. La com- position présentée sur la figure 6 représente le banc 1 monté sur son bâti 50, une poupée fixe 27 et un chariot à tourelle porte-outils indexable 41, réalisant ainsi la machine de base dans sa version la plus simple, qui permet l'usinage parfait et efficace de tous genres de travaux pris en plaque. Sur les mêmes glissières prismatiques 12 et 16 o normale- ment est fixée la poupée 27 (fig. 7), on peut monter une contre- pointe 43 ajustée aux glissières dans l'alignement du centre 28 de la poupée fixe 27 (fig. 7). La contre-pointe peut être fixée sur toute la longueur de la glissière par un système de blocage conventionnel, avec la ligne de centre de la contre-pointe ali- gnée sur la ligne de centre 28 de la poupée fixe 27. La protec- tion métallique 44 (fig. 7) protege les glissières prismatiques 12 et 16 contre l'action des copeaux d'usinage. Avec l'addition de la contrepointe 43, la composition du tour se transforme, ce qui permet aussi bien l'usinage de pièces prises en plaque ou entre pointes. Sur les mêmes glissières prismatiques 12 et 16 (fig. 8) on peut encore installer un deuxième chariot à tourelle porte- outils indexable 45 comprenant une base 46, un support transver- sal 47, et une tourelle porte-outils indexable 48, transformant le tour normal à deux axes de coordonnées croisées en un tour à quatre coordonnées croisées x, z, et "x" "z" Sur la même extrémité du banc 1, o est fixée la poupée 27 (fig. 9), cela sur les glissières prismatiques 30 et 31, donc sur le plan d'ap- pui opposé à celui de la poupée 27, on peut fixer une boite de transmission à embrayages pour le changement automatique de vi- tesses. La condition de montage de la boite de transmission sur les glissières prismatiques 30 et 31, qui sont parallèles aux glissières 12 et 16, maintient cette boite toujours alignée par rapport à l'axe de la poupée 27. Les copeaux d'usinage (fig. 10) ont un écoulement libre de trois manières différentes, cela en raison des formats du bâti 50 et du banc 1. Les copeaux s'écoulent dans le bac du bati et sont orientés vers un transporteur 51 de la façon suivante: a) Les copeaux formés par l'outil 52 sont dirigés sur les protec- tions métalliques 44, glissent par gravité sur les plans inclines et tombent verticalement et librement sur le plan 53 qui a son inclinaison en sens contraire de celle de la protection 44. Les copeaux s'écoulent continuellement- et sont orientés vers la posi- tion centrale du bac dans le bâti 50 puis par l'ouverture 54, sont déplac6s par le transporteur 51. b) Les copeaux libérés par l'outil 55, suivent le même chemin, jusqu'au plan -56, et glissent par l'ouverture 54 pour atteindre le transporteur 51. c) Une pe- tite quantité de copeaux formée par les outils 52 et 55 glisse dans l'ouverture 26 (fig. 4 et 10) disposée dans le sens de la longueur du banc 1, entre les glissières prismatiques 12 et 30 et sont orientés vers le transporteur à copeaux 51. L'ensemble et les combinaisons des plans inclinés 53, 56, 57, 58, (fig. 11 et 12) et l'ouverture 54 dans la structure du bâti, permettent d'installer le transporteur à copeaux dans le bâti 50, dans le sens de la longueur de ce même bati, par le passage 62 et jusqu'au dépôt de copeaux 59 (fig. 11). Une autre version de montage latéral du transporteur à copeaux est possi- ble par l'ouverture 63, cela par le transporteur 60 jusqu'au dépôt 61. REVENDICATIONS 1. Machine à usiner par tournage, et plus précisément tour à contrô- le numérique, caractérisée en ce qu'elle comprend un banc (1) avec des moyens d'appuis formés par deux paires de glissières prismatiques (12, 16 et 30, 31) sufisamment espacées et disposées dans le sens longitudinal respectivement sur deux plans inclinés (6, 7), de façon à former un ensemble de quatre glis- sières prismatiques toutes parallèles entre elles, la paire de glissières prismatiques (12, 16) du premier plan (6) servant d'appui à une poupée fixe (27) et la paire de glissières prismatiques (30, 31) du second plan (7) servant d'appui de coulissement à un chariot (36) muni d'une tourelle porte- outil indexable (41), lesdites glissières prismatiques (12, 16) du premier plan (6) servant aussi d'appui à un deuxième chariot (45), à une tourelle porte-outils indexable (48) et également à l'appui d'une contre- pointe (43) tandis que ledites glissières prismatiques (30, 31) du second plan (7) ser- vant d'appui à une boîte de transmission et changement automatique de vites- ses (49) par embrayage servo-commandés, ledit banc (1) présentant entre les glissières prismatiques supérieures (12, 30) des ouvertures (26) pour l'écoulement des copeaux, et un bâti (50) pour l'appui dudit banc (1) formé à l'intérieur avec des plans inclinés (53, 56, 57, 58) et des ouvertures (54) pour l'écoulement des copeaux, et comportant des ouvertures (62, 63) pour permettre le passage de transporteurs de copeaux (51, 60). 2. Machine à usiner par tournage selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que le banc (1) présente dans sa structure les glissières prisma- tiques (12, 16, 30, 31), parallèles entre elles et disposées sur les plans inclinés (6, 7), lesdits plans convergeant vers un point dans l'espace sur le banc (1). 3. Machine à usiner par tournage selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le banc (1) présente, dans sa structure supérieure, une liaison (25) rigide et solidaire des glissières prismatiques supérieures (12, ), ayant plusieurs ouvertures (26), et présente aussi de façon équidistante, des parois verticales internes de liaison (24), disposées transversalement par rapport aux glissières prismatiques et formant ainsi les éléments de liaison des glissières prismatiques supérieures (12, 30) et inférieures (16, 31), et de nervures (22, 22'), les glissières et les nervures situées d'un côté du banc (1) étant reliées entre elles par des parois (17, 18, 20) qui réunissent les glissières (12, 16) du premier plan (6) et par une paroi (23) qui relie la glissière prismatique inférieure (16) et la nervure correspon- il dante (22), toutes situées du même côté de ce premier plan incliné (6), tandis que les glissères prismatiques (30, 31) du second plan (7) et la ner- vure (22') situées du même côté de ce second plan incliné (7), sont reliés par des parois égales mais inverses desdites parois des glissières et ner- vures situées du côté du premier plan incliné (6), 4. Machine à usiner par tournage selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les glissières prismatiques (12, 16) qui servent d'appui à la poupée fixe (27) sont les mêmes qui servent d'appui à la contre-pointe (43) et en ce que lesdites glissières prismatiques de fixation de la poupée (27) et de la contre-pointe (43) sont situées sur un plan incliné opposé au plan incliné des glissières prismatiques (30, 31) d'appui et coulisse- ment du chariot (36) équipé d'une tourelle porte-outils indexable (41), ce chariot ayant deux mouvements de coordonnées croisées (x, z), 5. Machine à usiner par tournage selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les glissières prismatiques (30, 31) qui servent d'appui au chariot (36) sont les mêmes que celles ou est fixée la boîte de trans- mission et changement automatique de vitesses (49). 6. Machine à usiner par.tournage selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que l'axe géométrique de la prise de force de la poupée fixe est coaxial à la sortie de la boîte de vitesse (49) et à l'axe géométrique (28). 7. Machine à usiner par tournage selon la revendication 1, caracté- risée en ce que les glissières prismatiques (12, 16) qui servent d'appui à la poupée fixe (27) et à la contre-pointe (43) sont les mêmes que celles qui servent d'appui au deuxième chariot (45) à tourelle porte-outils indexa- ble, et à un chariot ayant deux mouvements de coordonnées croisées ("xl"' "z. 8. Machine à usiner par tournage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le banc (1) possède des protections télescopiques (44) pour les glissières prismatiques (12, 16) qui sont disposées sur le premier plan incliné (6) et des protections télescopiques (42) pour les glissières prismatiques (30, 31) disposées sur le second plan incliné (7) lesdites protections étant disposées sur lesdits plans inclinés (6, 7) 9. Machine à usiner par tournage selon la revendication 8, caractérisée en ce que le banc (1) est monté de façon rigide sur un bâti (50), ledit banc (1) et ledit bâti (50) ayant des moyens d'écoulement de copeaux par gravités, ces moyens d'écoulement libre des copeaux étant constitués par les protections (42, 44), des ouvertures (26) dans le banc (1), des parois inclinées (53, 56, 57, 58) et des ouvertures (54) toutes à l'intérieur du bâti (50), et des transporteurs de copeaux (51, 60), lesdits transpor- teurs pouvant être montés à l'intérieur dudit bâti (50) et se diriger vers l'extérieur du bâti (50) par des ouvertures (62, 63). 10. Machine à usiner par tournage selon la revendication 9, caracté- risée en ce que lesdites parois inclinées (53, 56, 57, 58) forment l'élé- ment de structure interne du bâti (50), ces parois étant disposées en position contraire mais en double, et étant reliées solidairement aux parois verticales du bâti (50) et à ses autres parties de façon à former une structure de forme c8nique qui se termine par une ouverture (54). 11. Machine à usiner par tournage selon la revendication 9, carac- térisée en ce que les ouvertures (62, 63) dudit bâti (50) permettent des alternatives de montage des transporteurs de copeaux (51, 60).