Brevet FR2568798A1 — publié le 19860214

La présente invention concerne la construction des machines-outils et a notamment pour objet une tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples. L'efficacité de la tête à aléser conforme à l'in- vention est maximale quand elle est utilisée sur les machines-outils pour opérations multiples travaillant par enlèvement de métal et avec changement d'outils automati- que, pour l'usinage d'alésages à profil de forme. On connait une tête à aléser pour les travaux de lamage (cf. l'ouvrage "Les aléseuses.à outils-diamants" par B.M. Bromberg et autres, Moscou, Mashinostroenie, 1964, p. 83), comprenant un corps lié cinématiquement à la broche, un chariot et un contrepoids placés dans ce corps, et un porteoutil fixé audit chariot. Dans le corps est montée, coaxialement celui-ci, une tige qui est liée cinématiquement à un actionneur pour son déplacement dans la direction axiale et coopère avec le chariot et le contrepoids, réalisé sous la forme d'un cadre. Pour le déplacement radialeà contresens l'un de l'autredu chariot et du contrepoids, des crémaillères à denture oblique sont taillées sur les côtés latéraux de la tige et engrènent avec des crémaillères à denture oblique conjuguées, taillées sur le chariot et sur le contrepoids. Les crémail- lères à denture oblique sont taillées de telle façon que le chariot et le contrepoids se déplacent d'une même valeur à contresens l'un de l'autre, leurs masses devant être égales. Quand la broche tourne, le chariot et le contre- poids sont soumis à leurs propres forces centrifuges, qui agissent sur la tige en créant sur celle-ci un couple de torsion. Ce couple provoque une déformation de la tige et l'apparition de jeux aux engrènements, ce qui, en définitive, influe sur la précision d'usinage. En outre, une tête à aléser ainsi conçue a un encombrement et une masse relative- ment élevés, par suite de la présence du contrepoids placé dans une rainure spéciale du corps de la tête à aléser. On connait aussi une tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples, prise comme prototype de la présente invention, comprenant un corps lié cinématique- ment à la broche, un chariot placé dans ce corps et portant un porte-outil, ce chariot ayant trois surfaces inclinées. L'une de ces surfaces inclinées coopère avec la surface inclinée d'une tige placée dans ledit corps coaxialement et liée cinématiquement à un actionneur pour son déplacement dans la direction axiale. Les deux autres surfaces incli- nées sont disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la tête et coopèrent avec des galets dont les axes sont fixes perpendiculairement à l'axe de rotation de la tête, sur les extrémités d'une fourchette serrée élastiquement contre le chariot. La fourchette est placée dans le corps coaxialement à celui-ci. La coopération des galets avec les surfaces inclinées s'effectue suivant des lignes qui se trouvent dans un plan passant par l'axe de rotation de la tête à aléser (cf., par exemple, certificat d'auteur d'invention No. 665 994, délivré en URSS). Quand la tête à aléser tourne avec un décalage du chariot par rapport à l'axe de rotation, il apparaît une force centrifuge qui agit dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation, fait fléchir le corps de la tête à aléser et la broche, et crée en outre une charge supplé- mentaire sur les paliers de la broche. Quand la vitesse de rotation de la broche est basse, cette force ne provoque pas de dérangement sensible de la précision d'usinage,mais, dans ce cas, le rendement de la machine-outil diminue. L'accroissement de la vitesse de rotation de la broche en vue d'augmenter le rendement entraîne une perte de préci- sion diamétrale par suite de ladite flexion du corps de la tête à aléser et de la broche et des déformations de contact aux paliers de la broche, ainsi que l'apparition d'un défaut de circularité aux alésages usinés, dû à la rigidité irrégulière des paliers de la broche dans les différentes directions. On s'est donc proposé de créer une tête à aléser telle que lors de leur rotation en commun, la broche et le chariot ne soient pas soumis à des charges provoquant leur déformation. La solution consiste en une tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples, comprenant un corps lié cinématiquement à la broche, et un chariot qui est placé dans ce corps, contre lequel il est serré élastiquement, et qui porte un porte-outil, ledit chariot ayant une surface inclinée coopérant avec la surface inclinée d'une tige montée dans le corps coaxialement à celui-ci et liée cinématiquement à un actionneur pour son déplacement dans la direction axiale, caractérisée, d'après l'invention, en ce qu'elle comporte un contrepoids constitué par au moins une paire de barres montées dans des alésages débouchants réalisés dans le chariot symétrique- ment par rapport à l'axe de rotation de la tête et dans une direction perpendiculaire à cet axe,. lesdites barres étant mobiles en va-et-vient et étant à cette fin liées cinémtiquement à ladite tige. Il est avantageux que la liaison cinématique des barres avec la tige soient réalisée au moyen de crémaillères à denture oblique, taillées sur les barres et sur les côtés latéraux opposés de la tige. Une telle réalisation de la liaison cinématique est la plus simple au point de vue construction et permet de ne pas augmenter l'encombrement de la tête à aléser. Il est tout aussi avantageux que le rapport de transmission de la surface inclinée de la tige coopérant avec le chariot soit beaucoup plus petit que celui des crémaillères à denture oblique des barres et de la tige coopérant entre elles. De tels rapports de transmission permettent d'utiliser un contrepoids dont la masse est de plusieurs fois plus petite que celle du chariot, ce qui assure la compacité de la tête à aléser. Une telle conception de la tête à aléser permet, grâce à la présence du contrepoids, de supprimer les forces faisant fléchir le corps et la broche, de réduire notablement la charge supplémentaire sur les paliers de la broche, ainsi que de supprimer le couple de torsion à la tige, et, de la sorte, d'assurer un accroissement de la vitesse limite de rotation de la broche. Comparativement aux têtes à aléser connues, la tête à aléser qui vient d'être décrite est caractérisée par sa conception simple, ainsi que par un encombrement et une masse réduites, ce qui résulte de la diminution de la masse du contrepoids et de la disposition du contre- poids dans le corps du chariot. Les avantages indiqués de la tête à aléser permettant d'élever la précision d'usinage et d'accroître le rendement. La tête à aléser conforme à l'invention, tout en étant de conception relativement simple, permet d'élever la précision d'usinage des alésages, d'augmenter la vitesse de rotation de la broche, et, par conséquent, d'accroître le rendement de la machine-outil, tout en élevant la qualité de l'usinage de la pièce. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs,avec référence aux dessins non limitaitfs annexes dans lesquels: - - la figure 1 représente une tête à-aléser conforme à l'invention (vue en coupe longitudinale); - la figure 2 représente la coupe II-II de la figure 1; - la figure 3 représente la coupe III-III de la figure 2; - la figure 4 représente la coupe IV-IV de la figure 3, tournée de 90 . - La tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples a un corps 1 (figure 1) constitué par un flasque 2, un taquet 3 et un mandrin 4. Le corps 1 est accouplé à la broche 5 par son mandrin 4. Dans l'enceinte du corps 1 se trouve le chariot 7 monté sur patins de roulement et portant un porte-outil 8 pour la fixation d'un outil coupant 9. Dans le chariot 7 est placé un grain 10 sur lequel est taillé un méplat 11 constituant sa surface inclinée. Une tige 12 placée coaxialement dans le corps 1 est liée cinématiquement, à l'une de ses extrémités,à un action- neur (non représenté) pour son déplacement dans la direc- tion axiale. A son extrémité, la tige a une surface inclinée 13 coopérant avec la surface inclinée du chariot (le méplat 11). Pour le serrage du chariot 7 contre le corps 1, c'est-à-dire pour le rattrapage des jeux dans le corps 1, il est prévu une fourchette creuse 14 placée entre la tige 12 et le corps 1, coaxialement à celui-ci, et poussée dans la direction axiale par un ressort. La fourchette 14 (figure 2) porte sur son bout côté-chariot 7 des axes disposés perpendiculairement et symétriquement par rapport à l'axe "a" de rotation de la tête. Sur lesdits axes 15 sont montés des galets 16 qui coopèrent avec des surfaces inclinées 17 (figures 3, 4) du chariot 7, disposées symétriquement par rapport à l'axe "a"de rotation de la tête. La coopération des galets 16 avec les surfaces inclinées 17 s'effectue suivant des lignes situées dans un plan passant par l'axe "a" de rotation de la tête. Pour supprimer les charges provoquant la déformation de la tige 12 et du corps 1, il est prévu des contrepoids constitués par une paire de barres 18. Ces barres 18 sont logées dans le chariot 7, dans deux alésages débouchants 19 disposés symétriquement par rapport à l'axe "a" de rotation de la tête à aléser, perpendiculairement à cet axe "a". Les barres 18 sont montées dans les alésages débouchants 19 de façon qu'elles puissent coulisser dans le chariot 7. Pour leur déplacement synchrone en va-et-vient, les barres 18 sont liées cinématiquement à la tige 12 au moyen de crémaillères 20 à denture oblique, taillées sur les côtés mutuellement opposés de la tige 12 adjacents à sa surface inclinée 13, et de crémaillères conjuguées 21, taillées sur les barres 18. Chaque crémaillère 20 de la À tige 12 engrène avec la crémaillère 21 de la barre 18 correspondante. Il est connu que, lorsque la broche 5 tourne, pour assurer l'égalité des forces centrifuges agissant sur le chariot 7 et les barres 18, il faut que leur masse et le décalage de leurs centres de gravité par rapport à l'axe "a" de rotation de la broche soient inversement proportionnels. En conséquence, il faut que, dans la tête à aléser, les rapports de transmission entre les barres 18 et la tige 12 soient inversement proportionnels aux masses du chariot 7 et des barres 18. La réalisation du contrepoids sous la forme de barres 18 est la plus avantageuse quand leur masse est de plusieurs fois plus petite que la masse du chariot 7, et le rapport de trans- mission, de plusieurs fois plus grand. Les rapports de transmission nécessaires entre le chariot 7 et la tige 12, ainsi qu'entre les barres 18 et la tige 12, sont obtenus en choisissant l'angle d'inclinaison de la surface inclinée 13 de la tige 12 et des dentures des crémaillères 20, 21, respectivement. La masse totale du contrepoids doit être répartie en parts égales entre les barres 18. L'enceinte du corps 1 est fermée par un boîtier 22 (figure 1) et par une contre-plaque 23 montée sur le chariot 7. La tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples fonctionne de la façon suivante. Pour l'usinage d'une pièce, l'outil coupant (grain)9 est fixé dans le porte-outil 8 de la tête à aléser, laquelle tourne conjointement avec la broche 5. La tige 12 est en position gauche (sur le dessin) extrême. Quand la tête tourne, la tige 12 se déplace de sa position gauche extrême vers la droite (sur le dessin). Le ressort 24 (figure 4) déplace la fourchette 14 vers la gauche. Celle-ci, en butant par ses galets 16 sur les surfaces inclinées 17 du chariot 7, déplace le chariot 7 et, par conséquent, le porte-outil 8 fixé à celui-ci et portant l'outil 9, vers l'axe "a" de rotation de la tête. En même temps, les crémaillères 20 à denture oblique de la tige 12 déplacent à contresens du déplacement du chariot 7 les crémaillères 21 des barres 18, en conservant ainsi l'équi- librage de la tête à aléser, ce qui permet d'accroître sa vitesse de rotation limite, tout en assurant une précision d'usinage élevée. Quand la tige 12 se déplace vers la gauche, le chariot 7 agit par ses surfaces inclinées 17 sur les galets 16 et déplace la fourchette 14 vers la droite, en surmontant l'effort du ressort 24. Le déplacement des contrepoids s'effectue d'une manière analogue à celle décrite plus haut. R E V E N D I C A T I ONS 1. Tête à aléser de machine- outil pour opérations multiples, du type comprenant un corps (1) lié cinéma- tiquement à la broche (5), et un chariot (7) qui est placé dans ce corps (1), contre lequel il est serré élastiquement, et qui porte un porteoutil (8, 9), ledit chariot (7) ayant une surface inclinée (11) coopérant avec la surface inclinée (13) d'une tige (12) montée dans le corps (1) coaxialement à celui-ci et liée cinématique- ment à un actionneur pour son déplacement dans la direc- tion axiale, caractérisée en ce qu'elle comporte un contrepoids constitué par au moins une paire de barres (18) montées dans des alésages débouchants (19) qui sont réalisés dans le chariot (7) symétriquement par rapport à l'axe (a) de rotation de la tête et perpendicu- lairement à cet axe (a), de façon qu'elles puissent se déplacer en va-etvient en étant à cet effet liées cinématiquement à la tige (12). 2. Tête à aléser selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison cinématique des barres (18) avec la tige (12) est réalisée au moyen de crémaillères (20, 21) à denture oblique, taillées sur les barres (18) et sur les côtés latéraux opposés de la tige (12). 3. Tête à aléser selon l'une des revendications I et 2, caractérisée en ce que le rapport de transmission de la surface inclinée (13) de la tige (12) coopérant avec le chariot (7) est considérablement plus petit que celui des crémaillères (20,21) à denture oblique des barres (18) et de la tige (12) coopérant entre elles.