Brevet FR2579499A1 — publié le 19861003

TETE DE FRAI SAGE A COMMANDE NUMERIQUE DESTINEE A LA GENERATION DE SURFACES TRIDIMENSIONNELLES La présente invention se rapporte a une tête de fraisage apte a la commande numérique pour la réalisation de surfaces tridimensionnelles, a l'aide de techniques, procédés et programmes d'usinage et qui permet la réalisation cinématique d'usinage multi-axes à l'aide d'une machine de base (fraiseuse) a trois axes sur les chariots de broche principale desquels on peut rapporter des têtes de fraisage selon l'invention. Le domaine d'application le plus important des têtes de fraisage selon l'invention concerne la réalisation des surfaces tridimensionnelles, mais on peut également utiliser la tête de fraisage pour toutes les fraiseuses ou aléseuses à commande numérique. Lors de la réalisation de surfaces tridimensionnelles, on utilise comme solution la plus générale le fraisage en courbes de niveau ou en terrasses. Ce procédé presente, cependant, l'inconvénient de diviser la surface en marches d'escalier, c'est-à-dire que les différentes passes dessinent des couches ou des courbes de niveau si bien que la continuité et l'homogéneité des surfaces est mise en cause. Il s'ensuit que l'on ne peut utiliser cette solution que dans les techniques peu exigentes ou peu économiques. Cet Inconvénient peut être évité avec les têtes de fraisage selon l'invention du fait que l'arbre de l'outil de fraisage ou fraise tourne en synchronisme avec l'axe de la normale a la surface ou avec la droite situe dans le plan de contact de l'élément de surface, ce qui permet la génération d'une surface homogzne de facon correspondante et l'approche optimale des cotes fixées pour la pièce usinée. Les solutions actuelles de ce type sont réalisées 3 l'aide de têtes fixes. Ces machines sont, en général, prévues dès l'origine avec trois, quatre, cinq arbres et sont, en conséquence, exceptionnellement onéreuses et compliquées. La simplicité de la solution selon l'invention est due au fait que la tête de fraisage est rapportée, via n'importe quel cne normalisé de broche principale, sur une fraiseuse disponible commandée selon les trois axes et peut être utilisée comme un quatrième axe de travail. Bien entendu, dans le cas de la génération de surfaces compliquées, les cinquième ou sixième, etc., axes qui se révèlent nécessaires doivent être réalisés d'une autre façon. L'un des buts de la présente Invention est de réaliser une tête de fraisage a commande numérique apte a la génération de surfaces tridimensionnelles et gracie a laquelle on peut utiliser la machine outil de base pour obtenir une plus grande capacité d'enlèvement de copeaux et pour usiner, de façon optimale, des surfaces tridimensionnelles. A Cet effet, selon l'invention, la tête de fraisage est susceptible d'être rapportée sur les chariots de la broche principale d'une fraiseuse a commande numérique comportant trois axes linéaires d'usinage et susceptibles de travailler simultanément selon ces trois axes et la tête de fraisage est montée oscillante sur la fraiseuse autour d'un quatrirème axe, l'entralnement en rotation étant réalisé à l'aide d'un organe de transformation de mouvement rectiligne et a grande rigidité tandis que l'entratnement principal pour l'enlèvement des copeaux est dérivé de l'entralnement principal de la fraiseuse pour l'enlèvement des copeaux. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'entralnement principal pour l'enlèvement des copeaux est dérivé de la fraiseuse tandis que l'entralnement secondaire est assuré a l'aide d'un servo moteur a courant continu, via un mécanisme à bielle. L'amplitude de la rotation de la tête de fraisage est détectée à l'aide d'un organe de mesure direct qui est monté au centre de rotation du mécanisme a bielle entra~né par le moteur courant continu monté sur la tête de fraisage. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'entratnement principal pour l'enlèvement de copeaux de la machine outil principal est transmis a l'outil qui est relie par une surface de contact d'outil moralisée a la broche principale de la tête de fraisage. La tête de fraisage est susceptible de générer des surfaces tridimensionnelles sous la forme d'une tête de fraisage rapportée constituant un quatrième axe rapporte sur une fraiseuse a commande numérique fonctionnant selon trois axes linéaires. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaftront a la lecture de la description d'un mode de réalisation, faite a titre non limitatif et en regard du dessin annexé où la figure unique représente la channe cinématique d'une tête de fraisage selon l'invention. Si l'on se rapporte au dessin, on voit que le carter de la tête de fraisage pivotante est réalisé en deux parties. Une partie supérieure 10 est susceptible d'être montée sur la surface inférieure horizontale d'un chariot vertical 8. Une partie inférieure 11 qui comporte une unité de broche principale 9 peut tourner autour d'un arbre 5. La rotation ou le basculement de cette partie 11 est réalise A l'aide d'un mécanisme sans jeu. Une broche å bille 3 est reliée par un couplage rigide 2 A un moteur à courant continu 1. L'entrainement en rotation de la partie 11 est réalisé par l'in- termédiaire d'un bras d'entrainement 4 relié a l'écrou de la broche a bille par un palier a roulement à rouleaux coniques, l'autre extrémité du bras 4 étant reliée rigidement à l'arbre 5. La transmission entre le chariot vertical 8 et la broche principale 9 de la tête pivotante est assure par un train d'engrenage conique a dents spiroconiques, ce qui permet de continuer a assurer la rotation de la broche principale 9 de la tête pivotante pendant le basculement de cette tête pivotante. Un système 7 de mesure du pivotement est entratne en rotation directement par l'arbre de basculement 5 par l'intermédiaire d'un accouplement 6; Un avantage particulier de la tête de fraisage selon l'invention est du au fait que l'on peut faire porter la tête de fraisage par une console de support articulée qui est rapportée sur la machine-outil de base, ou bien en-dessous de la broche principale et, en liaison cinématique de travail, avec un minimum de manipulations, puis après l'achève- ment du travail, la déconnecter de façon décalée par rapport aux chariots de la broche principale et l'éloigner de la zone de travail. On permet ainsi a la machine outil de base de disposer d'une plus grande capacité de coupe. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles A l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Tête de fraisage apte à la commande numérique pour la réalisa- tion de surfaces tridimensionnelles à l'aide de techniques, procédés et programme d'usinage, caractérisée en ce qu'elle est susceptible d'être rapportée sur les chariots (8) de la broche principale d'une-fraiseuse ou machine-outil principale à commande numérique comportant trois axes linéaires d'usinage et susceptible de travailler simultanément selon ces trois axes, en ce qu'elle est montée oscillante sur la fraiseuse autour d'un quatrième axe et en ce que son positionnement en rotation est réalisé a l'aide d'un organe de transformation de mouvement (3, 4) rectiligne et a grande rigidité tandis que l'entralnement principal (9) pour l'enlèvement des copeaux est dérivé de l'entralnement principal pour l'enlèvement de copeaux de la fraiseuse. 2.- Tête de fraisage selon la revendication 1, caractfirisfe en ce que l'entralnement principal pour l'enlèvement de copeaux (9) est dérivé de la machine outil principale tandis que l'entrainement secondaire est assuré à l'aide d'un servo-moteur (1) a courant continu, via un mécanisme à bielle (3, 4). 3.- Tête de fraisage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'amplitude de la rotation de la tête de fraisage (11) est détectée a l'aide d'un organe de mesure direct (7) qui est monte au centre de rotation d'un mécanisme a blelle (3, 4) entraîné par un moteur a courant continu (1) monté sur la tête de fraisage. 4.- Tête de fraisage selon la revendication 1, caractérisée en ce que son entralnement principal pour l'enlèvement des copeaux est dérive de l'entra~nement principal pour l'enlèvement des copeaux de la machine outil principale et est transmis a l'outil qui est relié par une surface normalisée de contact d'outil A la broche principale de la tête de fraisage. 5.- Tête de fralsage selon l'une des revendications 1 a 4, carac térisée en ce qu'elle est susceptible de générer des surfaces tridimensionnelles sous la forme d'une tête de fraisage rapportée (10, 11) constituant un quatrième axe rapporte (5) sur une fraiseuse a commande numérique fonctionnant selon trois axes linéaires.