Brevet FR2568501A1 — publié le 19860207

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'invention est maximale quand elle est utilisée dans les machines-outils pour opérations multiples à enlèvement de métal à changement d'outils automatique , pour l'usinage des alésages à profil de forme. On connaît une tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples, comprenant un corps cinématiquement lié à la broche, un chariot placé dans ledit corps et portant un porte-outil, ce chariot ayant trois surfaces inclinées. Une surface inclinée sert à la coopération avec la surface inclinée d'une tige disposée coaxialement dans le corps et liée cinématiquement à un actionneur pour son déplacement dans la direction axiale. Les deux autres surfaces sont disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation de la tête et coopèrent avec des galets dont les axes sont fixés perpendiculairement à l'axe de rotation de la tête aux bouts d'une fourchette serrée élastiquement contre le chariot. La fourchette est placée dans le corps coaxialement.La coopération des galets avec les surfaces inclinées s'effectue suivant des lignes qui sont situées dans un plan passant par l'axe de rotation de la tête à aléser (cf., par exemple, certificat d'auteur d'invention n0665 994, délivré en URSS). La têtequi vient d'être décrite ne permet pas d'obtenir en même temps un déplacement relativement rapide de la tige et un déplacement sans jeu du chariot dans le corps, car la réaction de frottement entre les portées de la fourchette et du corps, due à l'action du serrage élastique de la fourchette contre le corps, fait fléchir la fourchette, ce qui crée des conditions favorables au grippage de la fourchette dans le corps et peut gêner son autopositionnement angulaire par rapport aux deux surfaces inclinées du chariot, d'où un abaissement de la précision d'usinage et du rendement de la machine-outil. On s'est donc proposé de créer une tête à aléser,#dans laquelle la fourchette et sa coopération avec le corps seraient de conception telle qu'elle permettrait d'accroître la vitesse d'action de la tige, d'assurer le déplacement sans jeu du chariot dans le corps, et, en définitive, d'accroître la précision d'usinage et le rendement de la machine-outil. La solution consiste en une tête à aléser de machineoutil pour opérations multiples, comprenant un corps lié cinématiquement à la broche, un chariot placé dans ledit corps et portant un porte-outil, une tige disposée coaxialement dans le corps et liée cinématiquement à un actionneur pour son déplacement dans la direction axiale, et une fourchette placée coaxialement dans le corps et serrée élastiquement contre le chariot, lequel comporte trois surfaces inclinées, dont l'une coopère avec une surface inclinée de ladite tige, et dont les deux autres, disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation, coopèrent, suivant des lignes situées dans un plan passant par l'axe de rotation de la tête à aléser, avec des galets dont les axes sont fixés perpendiculairement à l'axe de rotation de la tête à aléser aux bouts de la fourchette mentionnée, tete dans laquelle d'après l'invention, est prévu un balancier dont l'axe d'oscillation est fixé au dit corps du côté faisant face aux deux surfaces inclinées du chariot, parallèlement à l'axe de rotation de la tête à aléser, les bouts de la fourchette portent deux galets supplémentaires qui coopèrent avec le balancier, les axes de rotation de ces galets étant disposés parallèlement aux axes des galets principaux et situés dans un plan passant par la ligne suivant laquelle les galets principaux contactent les surfaces inclinées, et des butées sont fixées aux côtés latéraux extérieurs de la fourchette, dans un plan passant par l'axe de rotation de la tête à aléser, parallèlement aux axes des galets, ces butées contactant le corps. Une telle coopération de la fourchette avec le corps supprime les réactions qui apparaissent, dont celles de frottement sur les portées entre la fourchette et le corps, provoquant la flexion et le grippage de la fourchette dans le corps, et, grâce à la présence du balancier oscillant, un autopositionnement angulaire fiable de la fourchette par rapport aux deux surfaces inclinées du chariot. Les butées de la fourchette permettent de conserver sa disposition symétrique par rapport au chariot. La tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples réalisée d'après l'invention, tout en étant de conception relativement simple, assure le déplacement sans jeu du chariot dans le corps de la tête à aléser, ce qui accroît notablement la précision et le rendement de l'usinage. La tête à aléser conforme à l'invention est fiable et sa longévité est relativement grande. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détail et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une tête à aléser conforme à l'invention (coupe longitudinale) - la figure 2 représente la coupe Il-Il 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. 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, rigidement assemblés entre eux. Le mandrin 4 est cinématiquement lié à la broche 5 pour la rotation de la tête. Dans l'enceinte du corps 1, un chariot 7 portant un porte-outil 7a avec un outil coupant 7b, peut se déplacer sur des patins 6 à roulement. Un grain cylindrique 8, sur lequel est réalisé un méplat 9, est monté dans le chariot 7 pour constituer une surface inclinée. Dans le corps 1 est disposée coaxialement une tige 10 qui est liée cinématiquement à un actionneur (non représenté) pour son déplacement dans la direction axiale, et a une surface inclinée 11 pour la coopération avec le méplat 9 du grain 8 du chariot 7, assurant le déplacement radial du chariot 7. Dans le corps 1, entre lui et la tige 10, est placée coaxialement une fourchette 12 réalisée creuse et serrée élastiquement contre le corps 1 et le chariot 7 par un ressort 13. Le ressort 13 bute d'un côté contre le corps 1, et de l'autre, contre un épaulement 14 prévu sur la fourchette 12. Sur les bouts de la fourchette 12 des axes 15 (figure 2) disposés perpendiculairement à l'axe a (figure 1) de rotation de la tête, sont fixés symétriquement des galets 16 (figures 2, 3) qui coopèrent avec les surfaces inclinées 17 (figures 3, 4) du chariot 7. Ces surfaces inclinées 17 (figure 4) sont disposées symétriquement par rapport à 1 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. Dans le corps 1 est placé un balancier 18 dont l'axe 19 (figure 1) d'oscillation est fixé dans le mandrin 4 parallèlement à l'axe "a" de rotation de la tête, du côté faisant face aux surfaces inclinées 17 (figure 4) du chariot 7. Le balancier 18 coopère à l'aide de ses bras avec des galets supplémentaires 20 montés sur les bouts de la fourchette 12. Les axes 21 de rotation des galets supplémentaires 20 sont disposés parallèlement aux axes 15 des galets 16 et sont situés dans un plan passant par la ligne suivant laquelle les galets 16 contactent la surface inclinée 17 du chariot 7. Pour assurer la disposition symétrique de la fourchette 12 par rapport au chariot 7, la fourchette 12 porte sur sa surface extérieure des butées 22. Ces butées sont situées dans un plan passant par l'axe "a" de rotation de la tête à aléser, parallèlement aux axes 15 des galets 16, et elles contactent le corps 1. L'enceinte du corps 1, dans laquelle se trouve le chariot 7, est fermée par un boîtier 23 (figure 1), ainsi que, du côté du flasque 2, par une contre-plaque 24 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 7b est fixé dans le porte-outil 7a de la tête à aléser, laquelle est solidaire en rotations de la broche 5. La tige 10 est en position gauche (sur le dessin) extrême. Quand la tête tourne, la tige 10 se déplace à partir de sa position gauche extrême vers la droite (sur le dessin). Le ressort 13 fait déplacer la fourchette 12 vers la gauche. Celle-ci, en butant par ses galets supplémentaires 20 contre le balancier 18, et par ses galets 161 contre les surfaces inclinées 17 du chariot 7, fait déplacer le chariot 7 et, par conséquent, le porte-outil 7a qui lui est fixé, conjointement avec l'outil 7b, vers l'axe "a" de rotation de la tête.Lors de ces déplacements, l'effort du ressort 13, transmis aux surfaces inclinées 17, assure le rattrapage simultané des jeux entre le chariot 7, le grain cylindrique 8, la tige 10 et le taquet 3, ainsi qu'entre le chariot 7, les patins 6 à roulement et le flasque 2, ce qui permet d'obtenir une précision d'usinage élevée. En même temps, selon la position des galets 16, les galets supplémentaires 20 agissent sur les bras du balancier 18, lequel tourne sur l'axe 19 en rattrapant les jeux entre les galets supplémentaires 20, le balancier 18 et l'axe 19 fixé dans le corps 1, ce qui rend l'ensemble rigide. Les butées 22 de la fourchette 12 limitent le déplacement de la fourchette 12 dans la direction perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot 7 et à l'axe "a" de rotation de la tête, en maintenant ainsi la fourchette 12 dans une position symétrique par rapport au chariot 7. Quand la tige 10 se déplace vers la gauche (sur le dessin), le chariot 7 agit par ses surfaces inclinées 17 sur les galets 16 et fait déplacer la fourchette 12 à droite en surmontant l'effort du ressort 13. Le fonctionnement des galets supplémentaires 20, du balancier 18 et des butées 22 de limitation est analogue à celui décrit plus haut. La présence, dans la tête à aléser de conception conforme à l'invention, d'un balancier 18 et des galets supplémentaires 20 coopérant avec lui, assure un auto positionnement fiable de la fourchette 12 et le maintien d'un bon contact, sans grippages, entre les galets 16 qu'elle porte et les surfaces inclinées 17 du chariot 7; de plus, les butées 22 prévues sur la fourchette li la maintiennenten position centrée dans le corps. La position relative décrite plus haut du balancier 18, des galets supplémentaires 20 et des butées 22 de limitation permet de diminuer les déformations de la fourchette 12. La supprésion du risque de grippage de la tige 10, de la fourchette 12 et du chariot 7, ainsi que la diminution de leurs déformations,créent des conditions favorables à l'élévation de la précision de fonctionnement de la tête à aléser et rend possible l'accroissement du rendement de l'usinage, grâce à l'augmentation de la vitesse d'action. Les calculs préliminaires montrent que la tête à aléser conforme à l'invention assure un accroissement du rendement de 15 à 20% et l'obtention, avec une grande stabilite1d'alésages selon la 2e classe de précision. Il convient aussi de noter la simplicité de la tête à aléser faisant l'objet de l'invention, ainsi que son prix de revient relativement bas. Ainsi, le prix de revient de la fabrication d'un prototype est de 10 à 15% plus bas que le prix des têtes à aléser connues pour usages similaires. REVENDICATION Tête à aléser de machine-outil pour opérations multiples, comprenant un corps (1) lié cinématiquement à la broche (5), un chariot (7) placé dans ledit corps (1) et portant un porte-outil (7a) pour un outil coupant (7b), une tige (10) disposée coaxialement dans le corps (i) et lié cinématiquement à un actionneur pour son déplacement dans la direction axiale, et une fourchette (12) placée coaxialement dans le corps (1) et serrée élastiquement contre le chariot (7), lequel comporte trois surfaces inclinées (9, 17), dont l'une (la surface 9) coopère avec une surface inclinée (11) de ladite tige (10), et dont les deux autres surfaces(17), disposées symétriquement par rapport à l'axe (a) de rotation de la tête à aléser, coopèrent, suivant des lignes situées dans un plan passant par l'axe (a) de rotation de la tête à aléser, avec des galets (16) dont les axes (15) sont fixés perpendiculairement à l'axe (a) de rotation de la tête à aléser aux bouts de la fourchette (12) mentionnée, caractérisée en ce qu'elle comporte un balancier (18) dont l'axe (19) d'oscillation est fixé au corps (1) de ladite teteldu côté faisant face aux deux surfaces inclinées (17) du chariot (7), parallèlement à l'axe (a) de rotation de la tête à aléser, les bouts de la fourchette (12) portant deux galets supplémentaires (20) qui coopèrent avec le balancier (18) et dont les axes (21) de rotation sont disposés parallèlement aux axes (15) des galets (16) et dont situés dans un plan passant par la ligne de contact des galets (16) avec les surfaces inclinées (17) du chariot (7), et des butées (22) étant fixées sur les côtés latéraux extérieurs de lafourchette (12), dans un plan passant par l'axe (a) de rotation de la tête à aléser, parallèlement aux axes (15) des galets (16), ces butées (22) étant en contact avec le corps (1).