Brevet FR2570306A1 — publié le 19860321

La pr6sente invention porte sur une tête de perçage, ou d'alésage tournante ou un dispositif analogue comportant une broche de perçage et un porte-outil r6glable avec pré- cision perpendiculairement à l'axe de rotation. -5 Le document DE-A 2 034 601 enseigne une tête de perçage tournante dont le porte-outil peut être déplacé perpendi- culairement à l'axe de rotation par application d'une pression à la tête de perçage. Les têtes de perçage tournantes de ce type conviennent bien pour régler l'outil avec une grande précision, l'usu- re de l'outil ou d'autres grandeurs d'influence pouvant être compensées. La tête de perçage tournante rappelée ci-dessus a cepen- dant comme inconvénient qu'en cas de déplacement du porte- outil par rapport A l'axe de rotation, il apparait un balourd qui dépend de la grandeur du déplacement effectué perpendiculairement à l'axe de rotation et de la grandeur des masses déplacées. Il peut alors apparattre aux très grandes vitesses, qui peuvent être de l'ordre de 8000 tr/ mn, des forces telles que les paliers de la machine à percer, sur laquelle ces forces agissent dans un certain rapport, soient surchargés. Il est en outre apparu que dans cette tête de perçage connue, il apparaissait aux grandes vitesses sur le porte- outil déplacé des forces centrifuges qui provoquaient un déplacement supplémentaire indésirable du porte-outil, car la rigidité des ressorts-lames utilisés n'était pas suf- fisante aux grandes vitesses pour maintenir à l'intérieur des tolérances désirées les déviations produites par les forces centrifuges appliquées au porte-outil. L'invention a pour but de fournir une tête de perçage tournante du type considéré dont le balourd soit faible et dans laquelle les forces centrifuges ne puissent pas provoquer de déplacement du porte-outil différent de la quantité désirée. A cet effet, l'invention propose un porte-coin monté mobile verticalement dans la broche de perçage et dépla- çant le porte-outil perpendiculairement à l'axe de rota- tion, et un corps de glissement solidaire du porte-outil et coopérant avec le biseau du coin du porte-coin, le centre de gravité du porte-outil étant écarté de l'axe de rotation de façon que les forces centrifuges apparaissant lors de la rotation de la tête de perçage serrent le porte- outil contre le corps de glissement. Ce centre de gravité est de préférence déterminé par un corps déplaçable perpendiculairement à l'axe de rotation, ce corps pouvant être un cylindre pourvu d'un filetage extérieur et monté dans un trou taraudé orienté perpendi- culairement à l'axe de rotation. Le corps de glissement peut alors être une barre montée dans un trou excentré ménagé dans le porte-outil et pour- vue dans la zone du coin d'un évidement du genre segment, ou bien un nez en forme de rampe saillant du porte-outil. Pour que les forces qui apparaissent ne réagissent pas sur le porte-coin, l'inclinaison du biseau du coin peut être telle qu'elle produise un blocage automatique. Dans un exemple de réalisation préféré, le porte-outil est formé par l'élément d'accouplement d'un mécanisme à mani- velles parallèles articulé à la broche de perçage par des manivelles. Dans un autre exemple de réalisation, le porte-outil est formé par deux pièces mobiles non liées l'une à l'autre et symétriques par rapport à l'axe qui sont poussées cha- cune vers l'extérieur par un des deux biseaux symétriques du coin du porte-coin, le centre de gravité de chacune de ces pièces mobiles se trouvant, excentré, sur le côté du porte-outil opposé au biseau du coin associé à elle. Il peut alors être prévu qu'une seule des pièces mobiles porte un outil et que l'autre pièce mobile porte une pla- que d'équilibrage. Ou bien il peut être prévu que les deux pièces mobiles portent chacune un outil. Le porte-coin peut être déplacé vers le porte-outil au moyen d'une pression hydraulique ou pneumatique contre l'action d'un ressort de compression. Le porte-coin peut cependant-aussi être approché et éloigné du porte-outil par un moteur actionné électriquement, par exemple un moteur pas à pas ou un moteur linéaire. L'outil peut être monté directement sur le porte-outil, mais on peut aussi utiliser un système de changement ra- pide d'outil (connu en soi). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description suivante, dans laquelle des exemples de réalisation de la tête de perçage tournante de l'invention sont expliqués à l'aide des dessins, sur lesquels: La fig. 1A est une coupe d'une tête de perçage correspon- dant à un premier exemple de réalisation. La fig. lB est une coupe suivant la ligne B-B de la fig. 1A. La fig. 2A est une coupe d'un deuxième exemple de réalisation. La fig. 2B est une coupe suivant la ligne B-B de la fig.2A. La fig. 3A est une coupe d'un troisième exemple de réa- lisation. La fig. 3B est une coupe suivant la ligne B-B de la fig.3A. La fig. 3C est une coupe d'une autre forme de réalisation possible du porte-outil sur une tête de perçage corres- pondant sinon à celle de la fig. 3A, et La fig. 4 montre une autre forme de réalisation dans la- quelle le corps qui détermine le centre de gravité du porte-outil est une barre agissant sur le porte-coin. L'exemple de réalisation représenté sur les fig. lA et lB est particulièrement simple. La broche de perçage 2, à symétrie de révolution, tourne autour de l'axe 1. Cette broche 2 est montée sur la machine à percer au moyen de roulements à billes 3, 4 seulement esquissés. Dans la broche 2 est monté# mobile verticalement dans la direction axiale, un porte-coin 8. Ce porte-coin se termine en haut par un piston 5 qui, par action pneumatique ou hydraulique par la conduite d'amenée de fluide sous pression 7, en- traIne vers le bas le porte-coin 8. Un porte-outil 10 est monté basculant sur un axe 9 sur la broche 2. La masse de ce porte-outil 10 au-dessus de l'axe 9 correspond à sa masse au-dessous de cet axe. Le coin du portecoin B agit sur un corps de glissement 11 qui, dans l'exemple de réa- lisation représenté sur les fig. lA et lB, est formé d'une barre qui est pourvue dans la zone du coin d'un évidement du genre segment. Quand le piston 5 est soumis 2S 70306 à l'action de la pression, le coin est serré contre le corps de glissement 11, de sorte que le porte-outil 10 bascule autour de l'axe 9 et l'outil 13 fixé au porte- outil 10 est déplacé par rapport à l'axe de rotation 1. Dans le porte-outil 10 est disposé un corps 12 pourvu d'un filetage extérieur qui est monté dans un trou taraudé orienté perpendiculairement à l'axe de rotation. Ce corps lourd 12 fait que le centre de gravité du porte-outil 10, excentré, se trouve sur le côté de celui-ci opposé au biseau du coin qui coopère avec le corps de glissement. Cette position du centre de gravité assure que les forces centrifuges qui apparaissent ne provoquent pas un déplace- ment supplémentaire du porte-outil, mais serrent le corps de glissement 11 vers l'intérieur vers l'axe de rotation contre le coin. Les forces centrifuges qui apparaissent ne peuvent donc pas, contrairement au cas de l'état de la technique, produire une augmentation indésirable du dépla- cement. Il convient de faire en sorte que le corps 12, en cas de déplacement relativement grand du porte-outil 10, assure encore une position du centre de gravité, vu depuis le corps de glissement 11, située de l'autre côté de l'axe de rotation afin que la pression de serrage du corps de glissement 11 contre le porte-coin 8 soit assurée. Il convient en outre de faire en sorte, par exemple au moyen d'un ressort comme le ressort 44 représenté sur la fig. 4 pour un exemple de réalisation particulier, ou au moyen d'aimants, que, aussi lorsque la tête de perçage est ar- rêtée, le porte-outil 10 soit immobilisé par serrage ou par coopération de formes contre le porte-coin 8 par des forces faibles mais suffisantes. En outre, avec l'agencement proposé du porte-outil, les forces centrifuges dues au déplacement du porte-outil 10 qui chargent les roulements 3 et 4 sont relativement faibles, car le centre de gravité du porte-outil 10 est maintenu près de l'axe 9. Dans cet exemple de réalisation, seules ne sont pas compensées les forces centrifuges dues au fait que le centre de gravité du porte-outil 10 doit être un peu à côté de l'axe de rotation 1 pour pro- duire le serrage du corps de glissement 11 contre le porte-coin 8. Le dispositif représenté sur les fig. 2A et 2B diffère de l'exemple de réalisation décrit précédemment par le fait que le porte-outil est formé par l'élément d'accouplement d'un mécanisme à manivelles parallèles articulé à la broche de perçage par des manivelles 22, 24. Dans l'exem- ple de réalisation représenté, le corps de glissement est formé d'un nez en forme de rampe saillant de l'élément d'accouplement 20. Le corps 12, comme expliqué à propos de la fig. 1, entra ne une position du centre de gravité du porte-outil qui produit un serrage du nez contre le porte- coin 8. L'avantage de l'utilisation d'un mécanisme à manivelles réside dans le fait que l'outil, lors de toute déviation de l'élément d'accouplement, se déplace toujours parallè- lement à lui-même. Cela rend l'outil, quant à son action, indépendant de sa distance à l'élément d'accouplement 20. Il convient de faire en sorte que les forces centrifuges transmises au porte-coin 8 par le corps de glissement 11 agissent & l'opposé de la force de réglage appliquée au piston 5. On peut contrecarrer un défaut de fonctionnement par une rigidité suffisante du ressort de compression 6, mais, et de préférence, l'inclinaison du biseau est choisie de façon qu'il se produise un blocage automatique. La fig. 3 montre un autre exemple de réalisation de la tête de perçage de l'invention. Le porte-outil 10 est formé dans ce cas de deux pièces mobiles 30, 34 non liées l'une à l'autre qui sont poussées chacune vers l'exté- rieur par un des deux biseaux symétriques du porte-coin. Comme le montre la fig. 3B, ces deux pièces mobiles ont une forme coudée telle que le centre de gravité de chacune d'elles, excentré, se trouve sur le côté du porte-outil opposé au biseau du coin associé à elle. Dans cet exemple de réalisation aussi sont disposés des corps cy- lindriques 12 qui peuvent être déplacés dans un trou ta- raudé. Les forces centrifuges qui apparaissent seront donc là aussi toujours dirigées vers le porte-coin 8. Dans cet exemple de réalisation, les pièces mobiles 30 et 34 sont maintenues contre la broche de perçage 2 par des ressorts-lames 36, 38 et 40, 42. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la fig. 3C, chacune des pièces mobiles 30, 34 porte un outil 13 qui peut *tre par exemple, pour l'une, un outil de tournage d'ébauche et, pour l'autre, un outil de tournage de précision. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la fig. 4, qui correspond d'ailleurs à l'exemple représenté sur la fig. lB, le corps 12 est non pas un cylindre monté dans un trou taraudé, mais une barre 46 qui est articulée dans sa par- tie extrême inférieure au porte-outil 10 et qui est pour- vue dans sa partie extrême supérieure d'un galet 48. Cette barre formant le corps 12 est tirée vers l'axe de rota- tion par un ressort de traction 44, le galet 48 étant appuyé sur le portecoin 8 et serré contre lui. Avec cet agencement, le centre de gravité du porte-outil, lors d'un déplacement perpendiculaire à l'axe de rotation, avec un choix approprié de la forme et de la masse du corps 12, 2S70306 sera toujours sur l'axe de rotation 1, car un déplacement du porte-outil 10 sera toujours accompagné d'un déplace- ment correspondant du corps lourd 12 dans le sens opposé. Il convient que le ressort 44 ait une rigidité telle que les grandes forces centrifuges apparaissant aux grandes vitesses qui agissent sur le corps 12 ne puissent pas provoquer de séparation de celui-ci du portecoin 8. Un tel ressort de grande rigidité, quand la tête de perçage est arrêtée ou tourne à faible vitesse, assure de même le serrage du corps de glissement ll contre le porte-coin 8 et empoche un déplacement indésirable du porte-outil 10 vers l'axe de rotation 1. Il va de soi que le ressort 44 peut être, au choix, un ressort de traction, comme repré- senté, ou bien un ressort de compression appuyé sur l'au- tre face latérale du porte-outil 10. Revendications 1. Tête de perçage tournante ou dispositif analogue com- portant une broche de perçage et un porte-outil réglable avec précision perpendiculairement à l'axe de rotation, caractérisée par un porte-coin (8) monté mobile verticale- ment dans la broche de perçage et déplaçant le porte- outil (10) perpendiculairement à l'axe de rotation, et un corps de glissement solidaire du porte-outil (10) et coo- pérant avec le biseau du coin du porte-coin (8), le centre de gravité du porte-outil (10) étant écarté de l'axe de rotation (1) de façon que les forces centrifuges apparais- sant lors de la rotation de la tête de perçage serrent le porte-outil (10) contre le corps de glissement (11). 2. Tête de perçage tournante selon la revendication 1, caractérisée par un corps (12) déplaçable dans le porte- outil perpendiculairement à l'axe de rotation (1) et agen- cé pour influer sur le centre de gravité de celui-ci. 3. Tête de perçage tournante selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le corps (12) est un cylindre pourvu d'un filetage extérieur et monté dans un trou ta- raudé orienté perpendiculairement à l'axe de rotation (1). 4. Tête de perçage tournante selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le corps de glissement (11) est une barre montée dans un trou excentré ménagé dans le porte-outil (10) et pourvue dans la zone du coin d'un évidement du genre segment. 5. Tête de perçage tournante selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisée par le fait que le corps de glissement (11) est un nez en forme de rampe saillant du porte-outil (10). 6. Tète de perçage tournante selon l'une des revendica- tions 1 à 5, caractérisée par une inclinaison du biseau du coin produisant un blocage automatique. 7. Tête de perçage tournante selon l'une des revendica- tions 1 à 6, caractérisée par le fait que le porte-outil (10) est formé par l'élément d'accouplement (20) d'un-mé- canisme à manivelles parallèles, articulé à la broche de perçage (2) par des manivelles (22, 24). 8. Tête de perçage tournante selon l'une des revendica- tions 1 à 7, caractérisée par le fait que le porte-outil (10) est formé par deux pièces mobiles non liées l'une à l'autre (30, 34) qui sont poussées chacune vers l'exté- rieur par un des deux biseaux symétriques du porte-coin (8), le centre de gravité de chacune de ces pièces mobiles (30, 34), excentré, se trouvant sur le c8té du porte-outil (10) opposé au biseau du coin associé à elle. 9. Tète de perçage tournante selon la revendication 8, caractérisée par le fait que les pièces mobiles (30, 34) portent chacune un outil. 10. Tête de perçage tournante selon l'une des revendica- tions 1 à 9, caractérisée par le fait que le porte-coin (8) est déplacé vers le porte-outil (10) au moyen d'.une pression hydraulique ou pneumatique contre l'action d'un ressort de compression (6). 11. T te de perçage tournante selon l'une des revendica- tions 1 à 10, caractérisée par un système de changement rapide d'outil monté sur le porte-outil (10). 12. Tête de perçage tournante selon l'une des revendica- tions 1 à 11, caractérisée par un ressort (44) de grande rigidité qui serre le corps (12) contre le porte-coin (8). 13. Tête de perçage tournante selon la revendication 12, caractérisée par le fait que le corps (12) est formé d'une barre (46) articulée dans sa partie extrême infé- rieure au porte-outil (10) et pourvue à son extrémité supérieure d'un galet (48) qui agit sur le porte-coin (8).