Brevet FR2578185A1 — publié le 19860905

PORTE-OUTIL ROTATIF REGLABLE La présente invention se rapporte a un porte-outil rotatif réglable comportant un corps principal susceptible d'être rendu solidaire d'un arbre d'entraînement en rotation et qui présente une rainure annulaire ouverte axialement et radialement et servant de surface d'appui axial et radial pour une ou plusieurs pièces porte-outil susceptibles d'être rendues solidaires du corps principal par des moyens de fixation. Il existe de nombreux types de porte-outils rotatifs permettant le réglage des pièces porte-outil pour changer la distribution radiale des outils sur un support rotatif d'outils pour machine-outil. Les outils devant être maintenus avec une grande rigidité, en particulier les outils de poinçonnage, ce reglage radial de position s'effectue en engageant les outils ou les pièces porte-outil à section de fixation standard dans des logements, de préférence des alésages à section circulaire, répartis régulièrement a la périphérie du support rotatif et en fixant ensuite rigidement les outils ou pièces porte-outil dans ces logements. Ce mode de réglage radial des outils permet de disposer d'une série de positions radiales de réglage à grande rigidité mais n'autorise pas un positionnement continu en rotation des pièces porte-outil. Lorsque l'on augmente le nombre des positions de réglage radial, non seulement l'espace manque pour loger un grand nombre d'alésages de réception des outils ou des pièces porte-outil, mais les coûts de réalisation de ces alésages de réglage deviennent prohibitifs. La réalisation d'un mode de fixation des pièces porte-outil qui permette un réglage continu des positions de fixation, est délicate du fait qu'il s'agit de réaliser une fixation rigide et pratiquement indéréglable des pièces porte-outil soumises a des champs de vibrations particulierement intenses. L'un des buts de la présente invention est précisément de pallier ces inconvénients et de réaliser un porte-outil rotatif qui permette un réglage continu et aisé de la position des outils en rotation, notamment pour l'application a des outils de poinconnage du papier a grande vitesse et qui, d'autre part, assure une fixation très rigide des outils et, notamment, une fixation des pièces porte-outil qui s'oppose a l'extraction de celles-ci vers l'exterieur au cours du fonctionnement des outils et sous l'effet de la force centrifuge. A cet effet, selon l'invention, la face d'appui axial de la rainure annulaire est une surface conique inclinée en queue d'aronde en section axiale, dont la ligne générale épouse la courbure de la rainure, la section transversale de la pièce porte-outil présentant la forme d'un trapèze en queue d'aronde conjuguée de celle de la section de la rainure annulaire et qui assure le portage sur les deux faces de cette rainure respectivement d'une face conique et diune face cylindrique correspondant à la grande base du trapèze sur la surface cylindrique d'appui radial de la rainure, les moyens de fixation de la ou les pièces porte-outil sont constitués par une bague annulaire d'appui axial qui est fixée frontalement a l'une des extrémités axiales du corps en appui sur des surfaces d'epaulement, qui présente du côté de la rainure annulaire une face conique conjuguée de celle de la pièce porte-outil et qui, apres mise en place de la piece porte-outil dans la rainure, vient l'emprisonner radialement dans la rainure par un effet de queue d'aronde tout en autorisant son déplacement en rotation dans la rainure, et enfin, la bague annulaire présente au moins un trou fileté de réception d'une vis de blocage de la pièce porte-outil, apte serrer celle-ci axialement en appui sur la face conique de la rainure. La bague annulaire est susceptible d'être fixée axialement sur le corps principal par une couronne de vis et présente, au voisinage de sa périphérie, une couronne concentrique de trous filetés de réception d'une ou plusieurs vis de blocage. Les pièces porte-outil presentent la forme générale de segments annulaires couvrant un arc de la rainure de maniere que le serrage axial par les vis de blocage repousse également les pièces porte-outil en direction de la face d'appui radial de la rainure.En variante, la pièce porte-outil peut être une bague annulaire de section trapezoldale en queue d'aronde et dotée sur sa périphérie de logements d'outils, ladite bague présentant un alésage intérieur susceptible de venir en appui a frottement doux sur la face cylindrique radiale de la rainure et étant susceptible de tourner a des fins de réglage en rotation, après mise en place de la bague annulaire d'appui axial et avant le serrage des vis de blocage. Le porte-outil selon l'invention est susceptible d'être associé a un arceau de réglage en rotation des pièces porte-outil, ledit arceau venant s'appuyer de façon rotative sur la périphérie cylindrique et sur la face d'extrémité du corps principal du côté opposé à la bague annulaire d'appui axial et étant susceptible d'être immobilisée par rapport au corps principal par une tige d'immobilisation traversant simultanément un alésage de l'arceau et un alésage de réception ménagé sur le corps principal.L'arceau comporte au moins deux supports transversaux orientés axialement par rapport au corps principal et fixés de façon reglable en rotation sur l'arceau, chaque support présentant un index susceptible de venir en face d'une graduation angulaire de l'arceau et chaque support transversal comporte au moins un alésage de réception d'un calibre susceptible d'être engagé dans un alésage de réglage en rotation de la pièce porte-outil avant son blocage par la ou les vis de blocage. Selon un autre mode de réalisation du porte-outil associé à l'arceau de réglage, l'alésage de réglage en rotation de la pièce porte-outil est constitué par l'alésage de réception de l'outil menagé dans la pièce porte-outil. Selon un mode de réalisation préféré, au moins l'un des supports transversaux comporte deux alésages voisins et parallèles de réception de deux tiges parallèles du calibre susceptibles de venir chacune tangenter la paroi interieure de l'alésage de réglage en rotation de la pièce porte-outil pour positionner celle-ci en rotation avant son blocage par la ou les vis de blocage. Lorsque le porte-outil selon l'invention est destiné à être utilisé avec un porte-outil conjugué, l'un des porte-outils portant par exemple au moins un poinçon et l'autre porte-outil au moins une matrice de réception du poinçon, chacun des corps principal des porte-outils présente une rainure axiale externe de positionnement destinée à recevoir une clavette de positionnement relatif engagé simultanément dans les deux rainures axiales externes de positionnement des deux porte-outils conjugués et chacun des corps principaux comporte pour chacun des sens de rotation du corps principal un alésage correspondant de réception de la tige d'immobilisation de 'arceau. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront a la lecture de la description de divers modes de réalisation de l'invention, faite a titre non limitatif et en regard du dessin annexé où: - la figure 1 est une vue en coupe selon l'axe d'un porte-outil rotatif réglable, la section haute représentant des pièces porte-outil de grand diamètre en position de fixation sur un corps principal, tandis que a section basse représente des pièces porte-outil de plus petit diamètre;; - la figure 2 est une vue en coupe analogue a celle de la figure 1 mais qui se rapporte- à des pièces porte-outil de grand diametre (en bas) et de petit diametre (en haut) destinées a recevoir des outils formant matrice de réception de poinçon; - la figure 3a est une vue en bout avec arrachements de la bague annulaire d'appui axial portant les moyens de fixa tion des pieces porte-outil et; - la figure 3b est une vue en coupe correspondante et avec arrachements de cette bague; - la figure 4a illustre en coupe selon la ligne IV-IV de la figu re 4b la mise en place sur le corps principal du porte-outil de l'arceau de réglage en rotation des pièces porte-outil;; - la figure 4b est une vue de dessus avec arrachements de l'arceau réglage seul equipé de deux supports, l'un fixe, l'autre reglable, de réglage de la position des pièces porte-outil en rotation; - la figure 5 est une vue en coupe radiale d'une pièce porte-outil en forme de segment. Sur les figures 1 et 2, on voit que les dispositifs porte-outil reglables comportent un corps principal rotatif 1 dont la forme générale est de révolution et qui présente un alésage central 2 avec une rainure de clavette 3 pour assurer sa solidarisation en rotation avec un arbre d'entraînement en rotation non représenté. Le corps principal massif 1 est destiné à recevoir dans le mode de réalisation de la figure 1 une série de poinçons à papier fixés avec un pas bien détermine sur sa périphérie dans des pièces porte-outils 4 et presente pour cela une rainure de réception 5 ouverte radialement vers l'extérieur et axialement en direction d'une extrémité du corps 1.La face axiale 5a de la rainure est conique et se présente en coupe comme la face inclinée latérale d'une ouverture de reception en queue d'aronde dans laquelle vient se loger la pièce porte-outil 4 de section correspondante, en appui par la grande base de sa section sur la surface cylindrique de la face radiale 5b de la rainure 5. En position de service, la pièce porte-outil 4 est retenue par des moyens de fixation constitués par une bague annulaire 6 d'appui axial représentée isolément et plus en détail sur les figures 3a et 3b. La bague 6 est fixée frontalement par appui de ses deux surfaces d'épaulement planes 7 et 8 en gradins sur deux surfaces d'appui correspondantes ménagées à une extrémite du corps 1 du côté de la rainure 5, sous l'effet de serrage d'une couronne de vis 9 engagées à travers des lamages 9a de la bague 6 dans des filetages correspondants 10 du corps principal. Du côté de la rainure 5, la bague 6 présente une face conique 11 conjuguee de celle de la pièce porte-outil 4. Les dimensions de la bague 6 sont choisies de telle façon qu'après serrage des vis 9, un léger jeu axial subsiste entre les faces coniques 12a et 12b (voir le bas de la figure 1) de la pièce 4 et les faces coniques correspondantes 5a (de la rainure 5) et 11 de la bague 6 de manière à permettre de déplacer la pièce 4 en rotation dans la rainure en queue d'aronde.Le blocage de la pièce porte-outil 4 en position dans la rainure 5 s'effectue a l'aide de vis 13 engagees dans des alesages filetés 13a de la bague 6, l'axe de ces alésages 13a tant sensiblement perpendiculaire à la face inclinée 12a de la pièce 4 (ou il de la bague 6). Comme on le voit à la figure 3a, les alésages 13a sont répartis régulièrement au voisinage de la périphérie de la bague 6. Les pièces porte-outil 4 représentes en coupe à la figure 1 comportent un alésage 14 de réception et de blocage d'un outil~de poinconnage non représenté. Le blocage de l'outil est, en général, obtenu à l'aide d'une ou plusieurs vis pointeau vissées chacune dans un alésage fileté lateral correspondant 15. Selon le mode de réalisation de la figure 1, on voit que la surface d'epaulement 8 de la bague 6 déborde au-delà de l'alésage 2, par exemple pour arrêter la clavette logée dans la rainure 3. Le corps principal comporte diverses autres surfaces usinées accessoires parmi lesquelles on peut citer un lamage filete 16 de réception d'une vis 17 de blocage de la clavette et une rainure axiale externe 18 servant à recevoir une clavette de synchronisation de deux porte-outils conjugués, comme on l'explicitera plus loin. On doit noter également des alésages 19 et 20 (voir les figures 2 et 4a) de réception d'une tige d'immobilisation en position de l'arceau de réglage du porte-outil, représenté partiellement aux figures 4a et 4b. Le corps principal massif 1 peut être réalisé monobloc mais, pour des raisons pratiques, il est possible également de les réaliser par assemblage de deux demi-bagues assemblées par des vis, ce qui permet de fixer le porte-outil sur un arbre entre deux paliers sans démontage des paliers au lieu de devoir l'introduire par l'extrémité d'un arbre. Des pièces porte-outil 4destinées à des outils de diamètres de travail différents peuvent être montées dans la rainure 15. On a représenté-ainsi, en haut de la figure 1, un porte-outil 4a pour un poinçon travaillant sur un grand diamètre et en bas de la figure 1, un porteoutil 4b pour un poincon travaillant sur un plus petit diamètre. Les pièces porte-outil sont généralement réalisées en forme de segment, comme représente à la figure 5, avec des alésages 14 de réception des outils sur lesquels débouchent des alésages filetés 15 et 22, respectivement de serrage latéral et d'extraction de l'outil.Il est egalement possible de réaliser la pièce porte-outil sous la forme d'une bague annulaire de section trapezo7dale en queue d'aronde et dotee, sur sa périphérie, de logements d'outils 14, la bague présentant un alésage intérieur susceptible de venir en appui à frottement doux sur la face radiale cylindrique 5b de la rainure 5 et étant susceptible de tourner à des fins de réglage en rotation apres sa mise en place et avant le serrage des vis de blocage 13. Sur la figure 2 où les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence qu'a la figure 1, est représenté un corps principal 1', de forme légèrement différente du corps principal 1 car il est destine a recevoir des pièces porte-outil 4c (petit diamètre de travail) et 4d (grand diamètre de travail), supportant des matrices ou pièces de réception des poinçons. Les pastilles découpées par les poinçons risquant de s'accumuler dans les pieces porte-outil, des perçages de dégagement 21 sont ménages en-dessous de la face radiale 5b de la rainure 5 pour déboucher vers l'alésage 2. Pour régler la position des pièces porte-outil 4 en rotation dans la rainure 5 savant leur blocage par les vis de serrage 13, on utilise un arceau de réglage 23 associé au corps principal 1 et representé partiellement sur les figures 4a et 4b. Cet arceau 23 qui présente, en section axiale, la forme d'une équerre a ailes inégales 23a et 23b vients'appuyer, de façon rotative, sur la périphérie cylindrique et sur la face latérale extrême extérieure plane 24 (voir aussi les figures 1 et 2) du corps principal 1 du côte opposé à la rainure 5. L'arceau 23 est immobiliste par rapport au corps 1 à l'aide d'une tige d'immobilisation 25 qui traverse, simultanément, un alésage 26 de l'arceau et l'alésage 20 ou 19 du corps 1. L'arceau 23 porte deux supports transversaux 27 et 28, de forme génerale rectangulaire en vue de dessus (voir la figure 4b) et orientés axialement par rapport au corps principal 1. Le support 28 de plus faible largeur est fixé sur l'arceau 23 a l'aide d'une vis 29 traversant un alésage du support et visse dans un alésage fileté de l'arceau. Le support 27 de plus grande largeur est fixé sur l'arceau 23 à l'aide d'une vis 30 qui traverse une rainure fermée 31 ménagée dans le support 27 dans le sens radial, ce qui permet de deplacer le support 27 sur l'arceau 23 avant le serrage de la vis 30.L'arceau 23 présente, sur sa face frontale extérieure, une graduation 32 en face de laquelle viennent se placer des repères 33 et 34 ménagés respectivement sur les supports 27 et 28 qui présentent, par ailleurs, des alésages respectifs 35 et 36 susceptibles d'être traversés par la tige d'immobilisation 25. Chacun des supports 27 et 28 comporte deux alésages voisins et parallèles 37 et 38, de faibles diamètres, qui sont susceptibles de recevoir deux tiges cylindriques parallèles calibrées 39 et 40 d'un calibre 41 (voir la figure 4a). Les deux génératrices les plus éloignées l'une de l'autre des tiges 39 et 40 sont distantes d'une grandeur égale au diamètre des alésages 14 de réception des outils ou, dans le cas où l'on utilise des alésages 14 de grand diamètre, de l'alésage interne d'une bague de contrôle 42 insérée dans cet alésage de grand diamètre. Afin de régler la position des pièces porte-outil avant leur serrage définitif en position par les vis de serrage 13, on met en position sur le corps principal 1, l'arceau de réglage 23 (immobilisé par la tige 25 en une position angulaire bien determinée par rapport au corps 1) avec ses supports 27 et 28 et l'on engage dans l'alésage interne 14 (ou celui de la bague 42) de la premiers pièce porte-outil 4 les deux tiges 39 et 40, par ailleurs engagées dans les alésages 37 et 38 du support 28. Le repere 34 du support 28 est alors dispose en face du zéro de la graduation 32 de l'arceau 23. On peut ensuite serrer en position à l'aide des vis 13, la première pièce porte-outil 4. Pour disposer en rotation la deuxième pièce porte-outil 4, on amène ensuite le repère 33 du support 27 en face du repère de la graduation 32 correspondant a la position désirée pour la deuxième pièce porte-outil et l'on fixe le support 27 en position sur l'arceau 23 en serrant la vis 30, après coulissement de reglage dans la rainure 31. Pour positionner la deuxième pièce porte-outil 4, il suffit d''engager les tiges cylindriques 39 et 40 dans les alésages 37 et 38 du support 27 et de faire pénétrer ces tiges dans l'alésage 14 de la pièce 4 (ou de la bague 42) après déplacement de la pièce 4 qui peut alors être serrée en position. Pour positionner d'autres pièces porte-outil sur la peripherie du corps 1, on peut soit déplacer le support 27 et l'amener dans sa nouvelle position par mise en coincidence du repère 33 avec le trait correspondant de la graduation 32, soit utiliser un autre support 27 et le mettre en place sur l'arceau 23 de la même façon. Pour proceder à un réglage simultané des pièces porte-outil sur deux corps principaux 1 et 1' qui doivent tourner en synchronisme, l'un portant par exemple des poinçons et l'autre les matrices de reception correspondantes de ces poinçons, on commence avant tout réglage, à positionner les corps 1 et 1' l'un par rapport à l'autre en rotation en engageant, simultanément, une clavette commune dans les rainures 18 des deux corps 1 et 1'. L'arceau 23 peut être positionné en deux positions de réglage symétriques à l'aide des alesages de réception 19 et 20 des tiges d'immobilisation 25. Les pièces porte-outil 4 des deux corps 1 et 1' sont ensuite positionnées à l'aide de l'arceau 23 en correspondance de rotation sur ces deux corps conjugués qui en service sur une machine-outil ou de découpe utilisant deux porte-outil couplés en rotation, tournent a des vitesses angulaires égales mais dans des sens opposés. Bien entendu, la presente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreu.ses variantes accessibles a l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Porte-outil rotatif réglable comportant un corps principal susceptible d'être rendu solidaire d'un arbre d'entrainement en rotation et qui présente une rainure annulaire ouverte, axialement et radialement, et servant de surface d'appui axial et radial pour une ou plusieurs pièces porte-outil susceptibles d'être rendues solidaires du corps principal par des moyens de fixation, caractérisé en ce que la face d'appui axial (5a) de la rainure annulaire (5) est une surface conique en queue d'aronde en section axiale, dont la ligne générale épouse la courbure de la rainure (5), la section transversale de la pièce porte-outil (4) présentant la forme d'un trapèze en queue d'aronde conjuguée de celle de la section de la rainure annulaire (5) et qui assure le portage sur les deux faces (5a et 5b) de cette rainure (5) respectivement d'une face conique (12a) du trapèze et d'une face cylindrique correspondant à la grande base du trapèze sur la surface cylindrique d'appui radial (5b) de la rainure (5!, en ce que les moyens de fixation de la ou les pièces porte-outil (4) sont constitués par une bague annulaire (6) d'appui axial qui est fixée frontalement à l'une des extrémités axiales du corps principal (1) en appui sur des surfaces d'épaulement (7, 8) qui présente, du côté de la rainure-annulaire (5), une face conique (11) conjuguée de celle (12a) de la pièce porte-outil (4) et qui, après mise en place de la pièce porte-outil dans la rainure (5), vient l'emprisonner radialement dans la rainure par un effet de queue d'aronde tout en autorisant son déplacement en rotation dans la rainure et en ce que la bague annulaire (6) présente au moins un trou fileté (13a) de reception d'une vis de blocage (13) de la pièce porte-outil (4), apte à repousser celle-ci axialement en appui sur la face conique (5a) de la rainure (5). 2.- Porte-outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague annulaire (6) est susceptible d'être fixée axialement sur le corps principal (1) par une couronne de vis (9) et présente, au voisinage de sa périphérie, une couronne concentrique de trous filetés (13a) de reception d'une ou plusieurs vis (13) de blocage. 3.- Porte-outil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la ou les pièces porte-outil (4) présentent la forme générale de segments annulaires couvrant un arc de la rainure (5) de manière que le serrage axial par les vis de blocage (13) repousse également la pièce porte-outil (4) en direction de la face cylindrique d'appui radial (5b) de la rainure (5). 4.- Porte-outil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la piece porte-outil (4) est une bague annulaire de section trapezoldale en queue d'aronde et dotée, sur sa périphérie, de logements d'outils, ladite bague présentant un alésage intérieur susceptible de venir en appui a frottement doux sur la face cylindrique radiale (5b) de la rainure (5) et étant susceptible de tourner, a des fins de réglage, en rotation après mise en place de la bague annulaire (6) d'appui radial et avant le serrage des vis de blocage (13). 5.- Porte-outil selon l'une des revendications 1 a 4, caractérisé en ce qu'il est susceptible d'être associé a un arceau de réglage en rotation (23) des pièces porte-outil (4), ledit arceau (23) venant s'appuyer, de façon rotative, sur la périphérie cylindrique et sur la face d'extrémité (24) du corps principal (1) du côté opposé a la bague annulaire (6) d'appui axial et étant susceptible d'être immobilisé par rapport au corps principal (1) par une tige d'immobilisation (25) traversant, simultanément, un alésage (26) de l'arceau (23) et un alésage de réception (19, 20) ménagé sur le corps principal (1), en ce que l'arceau (23) porte au moins deux supports transversaux (27, 28) orientés axialement par rapport au corps principal (1) et fixés de façon réglable en rotation sur l'arceau, chaque support présentant un index (33, 34) susceptible de venir en face d'une graduation angulaire (32) de l'arceau et en ce que chaque support transversal (27, 28) porte au moins un alésage de réception (37, 38) d'un calibre (41) susceptible d'être engagé dans un alésage de réglage en rotation (14) de la pièce porte-outil (4) avant son blocage par la ou les vis de blocage (13). 6.- Porte-outil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alésage de réglage en rotation de la pièce porte-outil (4) est constitué par l'alésage de réception (14) de l'outil, menagé dans ladite pièce porte-outil. 7.- Porte-outil selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'au moins l'un des supports transversaux (27, 28) comporte deux alésages voisins et parallèles (37, 38) de réception de deux tiges parallèles (39, 40) du calibre (41) susceptibles de venir chacune tangenter la paroi intérieure de l'alésage de réglage en rotation (14) de la pièce porte-outil (4) pour positionner celle-ci en rotation avant son blocage par la ou les vis de blocage (13). 8.- Porte-outil selon l'une des revendications 5 a 7, et destiné é être utilisé avec un autre porte-outil conjugué, l'un des porte-outils portant par exemple au moins un poinçon et l'autre porte-outil au moins une matrice de réception du poinçon, caractérisé en ce que chacun des corps principal (1 et 1') des porte-outils présente une rainure axiale externe de positionnement (18) destinée a recevoir une clavette de positionnement relatif engagée simultanement dans les deux rainures axiales externes de positionnement des deux porte-outils conjugues et en ce que chacun des corps principaux (1 et 1') comporte pour chacun des sens de rotation du corps (1 ou 1') un alésage correspondant de réception (19, 20) de la tige d'immobilisation (25) de l'arceau (23).