Brevet FR2567432A1 — publié le 19860117

PORTE-OUTIL, EN PARTICULIER POUR UN OUTIL TOURNANT, MUNI D'UN DISPOSITIF DE REGLAGE AXIAL L'invention se rapporte à un porte-outil, en parti- culier pour un outil tournant, muni d'un dispositif de réglage axial, comprenant un élément de liaison qui com- porte, à l'un de ses extrémités, une tige de raccordement ou analogue, et, à son autre extrémité, une mortaise coaxiale à l'axe de la tige de raccordement, un mandrin qui comporte, à l'une de ses extrémités, un logement de fixation d'outil et, à son autre extrémité, un corps cylindrique qui est monté déplaçable axialement dans la mortaise et présente un filetage fin au niveau de sa zone avant contigle au logement de fixation d'outil, un écrou de réglage qui peut être vissé sur le filetage fin et prend appui sur la surface frontale, entourant la mortaise, de l'élément de liaison, un raccordement à rainure et à ressort entre l'élément de liaison et le corps cylindrique, et au moins une vis de blocage qui agit sur une surface oblique disposée inclinée par rap- port à l'axe du corps et qui peut être vissée dans un taraudage radial de l'télément de liaison. Les porte-outils connus de ce type sont également désignés en tant que"mandrins à douille de réglage" et sont généralement réalisés suivant DIN 6327 et 55058. Après desserrage de la vis de blocage, on peut, par rotation de l'écrou de réglage, déplacer le mandrin dans le sans axial par rapport à l'élément de liaison. En pareil cas, un réglage axial du mandrin n'est pos- sible que dans un seul sens, à savoir dans le sens l'é- cartant de l'élément de liaison. Si l'on veut régler le mandrin dans le sens opposé, c'est-à-dire dans le sens le rapprochant de l'élément de liaison et enfonçant son corps cylindrique plus profondément dans la mortaise, cela ne peut se faire qu'en appuvant sur l'extrémité libre du mandrin et également de l'outil monté dans ce dernier. Cette façon de procéder est cependant peu pratique et entraîne égale- ment des imprécisions de réglage. Comme le filetage fin entre l'écrou de réglage et le corps n'est soumis à aucune charge lors de l'ajustage, les filets du filetage peuvent venir s'appliquer tantôt surl'un, tantôt sur l'autre flanc du filetage trapézoïdal. Si, lors de l'usinage, des forces dirigées axialement agissent alors sur l'outil, le mandrin peut se déplacer de la quantité du jeu du filetage, car la vis de blocage n'est pas apte à transmettre d'assez grands efforts axiaux. Du fait du déplacement du mandrin, l'outil préalablement réglé à une position axiale déter- minée, se déplace également, d'o une imprécision d'usi- nage. Les porte-outils du type décrit sont en effet fré- quemment utilisés lorsqu'ii s'agit d'ajuster des outils dans une position déterminée par rapport à la machine- outil ou aussi par rapport à d'autres outils, notamment sur des têtes multibroches de perceuses, dans les voies de transfert, et aussi dans les centres d'usinage lorsque par exemple des outils émoussés sont échangés contre des outils neufs. Par ailleurs, le porte-outil connu présente l'inconvénient que l'écrou de réglage par suite de l'ab- sence ou de l'insuffisance de l'effet de serrage du fi- letage fin peut facilement se relâcher si bien qu'il n'exerce plus son action d'appui dans le sens axial et que l'outil peut se déplacer intempestivement, et ce, même sur une assez grande distance. L'invention a par conséquent pour objet de mettre au point un porte-outil, en particulier pour un outil tournant, muni d'un dispositif de réglage axial du type précité qui, bien que de petites dimensions, permette un réglage exact et de haute précision du mandrin, interdise tout déplacement intempestif de ce dernier dans les con- ditions de travail données et assure par conséquent une grande précision d'usinage. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le corps cylindrique présente à son extrémité libre un orifice de passage coaxial et, s'y rattachant, un perçage longitudinal d'un plus grand diamètre, que dans le perçage longitudinal est disposé une vis munie d'une tête, dont la tige s'étend à travers l'orifice de passage et qui est vissée dans un taraudage du fond de la mortaise et, qu'entre la tête de la vis et un épaulement annulaire prévu entre l'orifice de passage et le perçage longitudinal, est installé un dispositif à ressort de compression qui soumet constamment le corps cylindrique à une charge en direction du fond de la mortaise. L'invention part donc de l'idée d'insérer entre l'élément de liaison et le mandrin un dispositif à ressort qui soumette constamment le mandrin à une charge en di- rection de cet élément, et qui, de ce fait, quelle que soit la condition de fonctionnement, et même lors du positionnement du mandrin, appuie l'écrou de réglage contre la surface frontale de l'élément de liaison, les filetages fins de l'écrou de réglage et du corps étant réciproquement serrés toujours dans le même sens. Cela présente plusieurs avantages. Tout d'abord, le position- nement du mandrin et par conséquent de l'outil se trouve sensiblement facilité. Lors de la rotation de l'écrou de réglage dans un sens, le mandrin, sous l'action de celui-ci, est déplacé dans la direction opposée à l'élé- ment de liaison à l'encontre de la force du ressort. Lors de la rotation de l'écrou dans l'autre sens, le dispositif à ressort tire automatiquement le mandrin dans l'éMment de liaison. Dans l'un et l'autre cas, l'écrou de réglage reste appliqué sur la surface frontale de l'élément de liaison et les flancs des filetages fins de l'écrou de réglage et du corps restent aussi en contact dans le sens o ils viennent également s'appliquer lesunscontre ksautressous l'action des forces d'usinage. Grâce à ce type de serrage du filetage en soi et de l'écrou de réglage vis-à-vis de l'élément de liaison, l'outil et le mandrin ne peuvent pas se déplacer même en cas de forcesaxialesélevées. Comme l'écrou de réglage est constamment appliqué contre la surface frontale et que par ailleurs des forces de frottement supplémentaires sont engendrées par le serrage du filetage fin, l'écrou de réglage ne peut pas O10 se relâcher sous l'effet des vibrations susceptibles de se produire lors de l'usinage, si bien que le posi- tionnement exact de l'outil reste maintenu dans chaque cas. Du fait de la possibilité de réglage exacte et à son maintien dans toutes les conditions de travail, le nouveau porte-outil permet une grande précision d'usinage. De surcroît, le porte-outil présente de petites dimen- sions, en particulier dans le sens axial, ce qui augmente la stabilité et par conséquent aussi la préci- sion d'usinage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de deux modes de réalisation pris comme exemples,mais non limitatifs, et illustrés par le des- sin annexé, sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un premier exemple de réalisation; la figure 2 est une vue partielle suivant II de la figure 1; la figure 3 est une coupe partielle suivant III-III de la figure 1; la figure 4 est une coupe longitudinale d'un second exemple de réalisation. Le porte-outil 1 se compose pourl'essentiel de deux parties principales, à savoir l'élément de liaison 2 et le mandrin 3 monté déplaçable à 1'intérieur-de celui-ci. L'élément de liaison 2 est muni à l'une de ses extrémités d'une tige de raccordement 4 qui peut être réalisée de façon quelconque. La tige de raccordement 4 sert à raccorder le porte-outil 1 à une broche 5 de machine-outil ou à un autre porte-outil. Pour la fixation de la tige 4 sur la broche 5 de la machine- outil, on peut prévoir un dispositif de raccordement selon le brevet allemand 31 08 439. Ce dispositif com- prend une cheville de serrage 7 qui est montée dépla- çable dans un perçage transversal 6 de la tige 4 et qui comporte,à l'une de ses extrémités,un creux en forme de cône et,à son autre extrémité, un appendice également en forme de cône. Ces parties de la cheville de serrage 7 coopèrent avec deux vis de serrage 8 qui maintiennent le porteoutil 1 solidement fixé à la broche de la machine-outil. A son autre extrémité, l'élément de liaison 2 comporte,en outre,une mortaise 9 qui, au niveau de l'extrémité libre de l'élément de liaison 2, est entourée par une surface frontale annulaire 10. Dans la mortaise 9, le corps cylindrique 11 du mandrin 3 est monté dé- plaçable avec un jeu juste suffisant pour ne permettre encore qu'un réglage axial. A son extrémité opposée au corps 11, le mandrin 3 comporte un logement 12 de fixa- tion d'outil qui peut lui aussi être réalisé de façon quelconque. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, le logement de fixation d'outil 12 est réalisé selon le brevet allemand 31 08 439 de façon analogue au logement de la broche 5 de la machine-outil et,par conséquent,toute autre description serait super- faitatoire. Dans sa zone contigUe au logement 12, le corps 11 présente un filetage fin 13 sur lequel un écrou de réglage 14 peut être vissé. Pour faciliter son action- nement, l'écrou de réglage 14 comporte plusieurs perçages radiaux 15 dans lesquels on peut engager une clé appro- priée. L'écrou de réglage 14 prend appui par sa surface annulaire 14a sur la surface frontale 10. Le corps 11 estl en outremuni d'un perçage longitudinal 16 et comporte/à son extrémité interne libre.un orifice de passage 17 dont le diamètre est plus petit que celui du perçage longitudinal 16. De cette façon, un épaulement annulaire 18 se trouve formé entre le perçage longitudinal 16 et l'orifice de pas- sage 17. Dans le perçage longitudinal 16 est disposée une vis coaxiale 19 dont la tige 19a s'étend à travers l'orifice de passage 17 et est vissée dans un taraudage 20 pratiqué dans le fond 9a de la mortaise 9. Entre la tête 19b de la vis 19 et l'épaulement annulaire 18 est prévu un dispositif à ressort de compression, de préférence sous la forme de plusieurs rondelles Belleville 21. Ce dispositif à ressort de compression 21 soumet constamment le corps cylindrique 11 à une charge en direction du fond 9a de la mortaise 9. Pour assurer un raccordement fixé en rotation entre le mandrin 3 et l'élément de liaison 2, le corps cylin- dricrue 11 est muni d'une rainure longitudinale 22. L'élément de liaison 2 comporte un taraudage radial 23 dans lequel est vissée une vis de retenue 24. L'ex- trémité interne de la vis de retenue 24 porte deux méplats 24a (figure 3) diamétralement opposés vis-à-vis de l'axe S de la vis, disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'axe S de la vis et dont la distance réciproque correspond exactement à la largeur B de la rainure. De cette façon, les méplats 24a viennent s'appliquer très précisément sur les surfaces latérales 22a de la rainure longitudinale 22. Grâce à ce raccordement extrêmement précis et de fabrication simple, chaque couple peut être transmis de façon sre sans aucun jeu périphérique. La rainure longitdinale 22 comporte en outre dans une zone partielleune surface oblique 25 qui, inclinée par rapport à l'axe commun A de tous les élé- ments, forme avec cet axe un angle aigU et, partant de l'axe A, se dirige vers l'extrémité libre du corps 11. La is de retenue 24 est dotée d'un taraudage concen- trique 26 dans lequel peut être vissée une vis de blocage 27 qui prend appui par un appendice conique 27a sur la surface oblique 25. Lorsque la vis de blocage 27 est serrée, elle empêche le corps 11 de s'écarter de la surface 9a du fond. Elle agit par-ailleurs sur le corps 11 dans le même sens que les rondelles Belleville 21. Pour créer un raccordement aussi stable et précis que possible entre l'élément de liaison 2 et le mandrin 3, il est avantageux que la mortaise 9 et la partie s'y engageant du corps cylindrique 11 aient à peu près la longueur du diamètre ou au maximum 1,5 fois cette longueur. Avec cette configuration, la mortaise 9 et aussi le corps 11 peuvent être fabriqués exactement cylindriques et conformes aux tolérances. La course de réglage réalisable au moyen du filetage fin 13 et de la vis de réglage 14 a été délibérément choisie assez petite pour préserver la rigidité et la précision, car en général on n'a seulement besoin que d'une plage de réglage axiale relativement petite qui permet de positionner les outils dans le sens axial les uns par rapport aux autres et par rapport à la machine-outil. Bien plus essentiel est un réglage très précis et un raccordement très rigide entre l'élément de liaison 2 et le mandrin 3, auquel cas il importe par ailleurs que la position1une fois réglée des deux éléments.ne puisse plus changer dans les conditions de travail se présentant. Cela est principalement garanti par le dispositif à ressort 21. Ce dispositif à ressort 21 est constamment en action. Même lorsque la vis de blocage 27 à l'occasion d'un réglage nécessaire de l'outil 28, par exemple d'une fraise, d'un foret, d'un alésoire, d'un acier de tour- nage de haute précision ou analogue,estdesserrée,le dis- positif à ressort 21 exerce constamment sur le corps 11 une force qui est dirigée dans le sens de C et qui main- tient l'écrou de réglage 14 continuellement appliqué sur la surface annulaire 10 par sa surface annulaire 14a. Il est de ce fait possible de régler avec précision le mandrin 3 dans les deux sens axiaux sans qu'il soit nécessaire de le pousser à la main en exerçant une pres- sion. On a toujours la garantie que l'écrou de réglage 14 est appliqué sur la surface frontale 10 avec pré- contrainte. Par ailleurs, les filets du filetage fin 13 et de l'écrou de réglage 14 sont toujours serrés et appliqués les uns contre les autres dans le même sens que celui dans lequel les efforts d'usinage dirigés axialement agissent sur le mandrin 3. Apres que l'outil 28 a été positionné dans le sens axial au moyen de l'écrou de réglage 14, on resserre à nouveau la vis de blocage 27. Par son appendice conique 27a, elle agit également dans le sens C et empêche que dans des condi- tions de travail données, le corps 11 ne se déplace dans le sens opposé à C. En maintenant continuellement appli- auée la surface annulaire 14a contre la surface frontale , le dispositif à rondelleABelleville 21 conjointement à la vis de blocage 27 provoque le relachement de l'écrou de réglage 14. De la sorte, la position axiale, une fois régléede l'outil 28 reste maintenue à coup sur dans toutes les conditions de travail. Comme on peut le voir à la figure 2, l'écrou de réglage 14 peut comporter sur sa périphérie une échelle graduée 29 oui facilite le réglage. Conformément à la figure 4, le mandrin 3' peut aussi être réalisé de façon à pouvoir recevoir une pince de serrage 30,31. Dans la mesure o l'exemple de réali- sation représenté à la figure 4 coïncide avec l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1-3, on a uti- lisé pour les pièces exerçant la même fonction les mêmes signes de référenceeten ce qui concerne la signi- fication de ces références, on peut donc se reporter à la description ci-dessus. La pince de serrage 30,31 doit pouvoir recevoir des outils à queue lissecomme par exemple des forets hélicoïdaux, des tarauds, des forets à fraiser ou analogues. En raison de la longueur différente de ces outils à queue lisse et également d'une usure éventuellement plus forte, il peut être avantageux de disposer d'une course de réglage plus grande dans le sens axial. Par ailleurs, il est im- portant que ces outils à queue lisse ne se déplacent pas dans la pince de serrage ni en rotation ni dans le sens axial. Pour satisfaire globalement à toutes ces exigences, le perçage longitudinal 16 au niveau de son extrémité tournée du côté de l'extrémité interne de la pince de serrage 30 est avantageusement muni d'un taraudage fin 32. Dans ce taraudage est vissé un écrou d' appui 33 qui est avantageusement réalisé en acier à ressort. L'écrou d'appui 33 comporte une fente transversale 34 qui va en s'élargissant en forme de coin en direction de la pince de serrage 30 et qui s'étend suffisamment profondément dans l'écrou d'appui 33 pour que celui-ci au niveau de son fond ne présente plus qu'une faible épaisseur. La queue 35 de l'outil 36 à engager dans la pince de serrage 30,31 est munie de deux méplats 35a diamétralement opposés qui prennent appui sur les surfaces cunéiformes 34a de la fente transversale 34. L'écrou de recouvrement 31 de la pince de serrage 30étant relaché, on peut, par rotation de l'outil 36,faire également tourner l'écrou d' appui 33 et ainsi procéder au préalable à un réglage grossier de l'outil 36 dans le sens axial. Lors du serrage de l'écrou de recouvrement 31, il se produit en direction de l'écrou d' appui 33 une contre-pression qui, par suite des méplats 35a et des surfaces cunéi- formes 34a, élargit l'écrou d' appui 33. De ce fait, l'écrou d' appui 33 se trouve fixé en rotation et forme en même temps par ses surfaces cunéiformes 34a un appui axial pour les méplats 35a de la queue 35. Lorsaue ce réglage grossier est terminé, on peut régler l'outil 36 de la façon décrite ci-dessus après avoir desserré la vis de blocage 27 au moyen de l'écrou de réglage 14. il REVENDICATIONS 1. Porte-outil, en particulier pour un outil tournant, muni d'un dispositif de réglage axial, com- prenant un élément de liaison qui comporte,à l'une de ses extrémités,une tige de-raccordement ou analogue et, à son autre extrémité, une mortaise coaxiale à l'axe de la tige de raccordement, un mandrin qui comporte,'à l'une de ses extrémités,un logement de fixation d'outil et, à son autre extrémité, un corps cylindrique qui est monté déplaçable axialement dans la mortaise et pré- sente un filetage fin au niveau de sa zone avant contigUe au logement de fixation d'outil, un écrou de réglage qui peut être vissé sur le filetage fin et prend appui sur la surface frontale, entourant la mortaise, de l'élément de liaison, un raccordement à rainure et à ressort entre l'élément de liaison et le corps cylindrique, et au moins une vis de blocage qui agit sur une surface obliaue disposée inclinée par rap- port à l'axe du corps et qui peut être vissée dans un taraudage radial de l'élément de liaison, caractérisé par le fait que le corps cylindrique (11) présente à son extrémité libre un orifice de passage coaxial (17)et, s'y rattachant, un perçage longitudinal (16) d'un plus grand diamètre, que dans le perçage longitudinal (16) est disposée une vis (19) munie d'une tête (19b), dont la tige (19a) s'étend à travers l'orifice de passage (17) et qui est vissée dans un taraudage (20) du fond (9a) de la mortaise (9) et qu'entre la tête (19b) de la vis et un épaulement annulaire (18) prévu entre l'orifice de passage (17) etle perçage longitudinal (16), est installé un dispositif à ressort de compression (21) qui soumet constamment le corps cylindrique (11) à une charge en direction du fond (9a) de la mortaise (9). 2. Porte-outil selon la revendication 1, ca- ractérisé par le fait que le dispositif à ressort de compression est constitué de plusieurs rondelles Belleville (21). 3. Porte-outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le corps cylindrique (11) comporte une rainure longitudinale (22) et l'élément de liaison (2) un taraudage radial (23) dans lequel est vissé une vis de retenue (24) dont l'extrémité interne porte deux méplats (24a) diamétralement opposés vis-à-vis de l'axe (S) de la vis, disposés parallèlement l'un par rapport à l'autre et par rapportà l'axe (S) de la vis et dont la distance réciproque correspond à la largeur (B) de la rainure de telle sorte qu'ils viennent s'appliquer très précisément sur les surfaces latérales (22a) de la rainure longitudinale (22). - 4. Porte-outil selon la revendication 3, ca- ractérisé par le fait que la vis de retenue (24) com- porte un taraudage concentrique (26) dans lequel est vissé une vis de blocage (27) munie d'un appendice coniaue (27a). 5. Porte-outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la mortaise (9) et la partie s'y engageant du corps cylindrique (11) ont une longueur correspondant à 1 à 1,5 fois celle du diamètre du corps (11). 6. Porte-outil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le mandrin (3') comporte en tant que logement de fixation d'outil une pince de serrage (30,31), qu'à l'extrémité interne de la pince de serrage (30,31), le perçage longitudinal(16) est muni d'un taraudage (32), que dans le taraudage (32) est vissé un écrou d'appui (33) qui comporte une fente transversale (34) allant en s'élargissant en forme de coin en direction de la pince de serrage (30,31) et que la queue (35) d'un outil (36) à engager dans la pince de serrage (30,31) est munie de méplats (35a) qui sont diamétralement opposés et qui prennent appui sur les surfaces cunéiformes (34a) de la fente transversale (34). 7. Porte-outil selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'écrou d'appui (33) est réalisé en acier à ressort. 8. Porte-outil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que le filetage de l'écrou d' appui (33) et le taraudage correspondant (32) du perçage longitudinal (9) sont des filetages fins.