Brevet FR2576231A1 — publié le 19860725

- 1 - MANDRIN DE SERRAGE POUR OUTILS ROTATIFS L'invention se rapporte à un mandrin de serrage pour outils rotatifs à queue cylindrique, comprenant un support pouvant être raccordé à la broche d'une machine_ outil, un porte-outil qui est fixé centré sur le support et comporte un perçage de fixation cylindrique central recevant la queue de l'outil et, placé dans un perçage contigu au perçage de fixation cylindrique, un élément roulant qui agit en tant qu'organe de blocage et, sous l'action d'une force de serrage, est comprimé dans un dans un évidement de la queue de l'outil. Dans un mandrin de serrage connu de ce type (de- mande de brevet allemand 20 33 247) le porte-outil compor- te un autre perçage qui est disposé obliquement sous un angle de 14 par rapport au perçage de fixation et qui sert à recevoir un ressort de compression et une bille. La bille est placée à l'extrémité libre du perçage et, pour le ser- rage d'une queue d'outil est enfoncée par le ressort de compression dans un évidement en forme de gout- te de la queue de l'outil. Pour le desserrage de la queue de l'outil, on peut enfoncer dans le porte-outil une lon- gue cheville par une ouverture prévue sur le cÈté de la queue de l'outil à peu près parallèlement à celle-ci. Avec la cheville, on repousse la bille à l'encontre de la force du ressort dans son perçage. Dès que la bille ne s'enfonce plus dans l'évidement de la queue de l'outil, on peut retirer celle-ci du porte- outil. On doit cependant continuer à appuyer avec la cheville sur la billecar sinon celle-ci, sous l'action du ressort, serait éjectée du perçage et pourrait se perdre ou tout au moins devrait être replacée dans le perçage avant l'engagement de la queue de l'outil. La manipulation est donc extrêmement délicate lors du changement d'outil. Par ailleurs, il faut que l'évidement en forme de goutte dans la queue de l'outil soit très exactement usiné et disposé à un endroit parfaitement déterminé par rapport à la longueur de la -2- queue de l'outil. La réalisation d'un tel évidement est onéreuse. En raison de la position exacte que l'évidement doit occuper vis-à-vis de la bille à l'état monté de la queue de l'outil, il n'est pas non plus possible de régler celui-ci dans le sens axial. Pour finir, avec la bille on ne peut transmettre que des couples relativement petits, car autrement la pression s'exerçant entre les surfaces de la bille et de l'évidement de la queue de l'outil serait trop grande. Pour cette raison, on prévoit de disposer plusieurs billes dans plusieurs perçages. Si, toutefois, on dispose de plusieurs billes, il faudrait, pour le desser- rage, les enfoncer avec plusieurs chevilles dans leurs perçages et les maintenir enfoncées jusqu'à l'achèvement du changement d'outil, ce qui rendrait ce dernier encore plus délicat. L'invention a par conséquent pour objet de mettre au point un mandrin de serrage pour outils rotatifs à queue cylindrique du type précité qui assure un serrage et un desserrage simples et éventuellement aussi automatiques de la queue de l'outil, permette la transmission de couples importants malgré l'emploi d'un seul élément roulant et ne nécessite qu'un évidement facile à fabriquer sur la queue de l'outil lui-même. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que l'élément roulant est un rouleau de serrage qui est monté avec jeu important dans un perçage transversal disposé perpen- diculairement au perçage de fixation, que dans le porte-outil dans un logement disposé parallèlement au perçage de fixation est montée une coulisse de blocage qui est déplaçable axiale- ment et présente une surface de coincement disposée à angle aigu par rapport à son axe et appliquée contre le-rouleau de serrage, que dans le porte-outil est prévu un dispositif de serrage pouvant produire sur la coulisse de blocage une poussée agissant sensiblement dans le sens de son axe et que l'évidement de la queue de l'outil est un méplat diosés. parallèlement à l'axe de la queue. - 3 - L'emploi d'un rouleau de serrage coopérant avec un méplat de la queue de l'outil permet la transmission d'un couple relativement grand malgré l'utilisation d'un seul rouleau de serrage. Le rouleau de serrage étant monté dans un perçage transversal dont les extrémités sont fer- mées des deux côtés, il ne peut pas s'en échapper même lorsqu'aucune queue d'outil ne se trouve dans le perçage de fixation. Cela a pour effet de rendre le changement d'outil considérablement plus facile. Il suffit/en effet, de supprimer la force de serrage agissant sur la coulisse de blocage. Le méplat sur la queue de l'outil est simple à fabriquer. Le rouleau de serrage peut agir en un endroit auelconque du méplat, si bien qu'il est possible de régler la queue de l'outil dans le sens axial par rapport au perçage de fixation. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le porte-outil s'engage par une queue cylindrique coaxiale au perçage de fixation dans un alésage du support et, à proximité de l'extrémité avant du support, il est prévu quatre vis de centrage respective- ment décalées de 90 les unes par rapport aux autres, vis- sées radialement dans le support et venant s'appliquer sur la queue. Grâce à ces vis de centrage, il est possible de centrer le porte-outil avec l'outil engagé à l'intérieur par rapport au support de manière que l'axe de l'outil soit exactement dans l'alignement de l'axe de la broche. On garantit ainsi une parfaite rotation de l'outil. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel: - Za figure 1 représente en coupe longitudinale un premier exemple de réalisation; - a figure 2 est une coupe transversale suivant II-II de la figure 1; - ta figure 3 est une vue frontale du mandrin de - 4- serrage dans le sens de la flèche III de la figure 1; - Za figure 4 représente un second exemple de réalisation vue en coupe longitudinale. Le support 1 comporte à son extrémité arrière une queue cylindrique 2 par laquelle on peut l'emmancher dans un perçage de fixation cylindrique correspondant d'une broche d'une machine-outil non représentée. Le raccorde- ment entre la queue cylindrique 2 et la broche de la ma- chine-outil peut être assuré de façon analogue à celle décrite dans le brevet allemand 31 08 439 par l'intermé- diaire d'une cheville de serrage 4 montée déplaçable dans un perçage transversal 3 de la queue 2. A la place de la queue cylindrique 2, on peut toutefois également prévoir une queue conique ou n'importe quelle autre queue telle qu'on l'utilise généralement pour le raccordement d'un outil à la broche d'une machine-outil. Le support 1 comporteen outreun alésage cylin- drique 5 dans lequel la queue cylindrique 6 du porte-outil 7 est engagée avec unfaible jeu de par exemple 0,08 mm. Le porte-outil 7 est muni d'un perçage de fixation central 8 qui est avantageusement réalisé sous la forme d'une mor- taise. Dans ce perçage de fixation 8 s'engage la queue cylindrique 9 d'un outil rotatif 10, par exemple un alé- soir, un foret ou aussi une fraise. Pour que l'outil 10 puisse être positionné dans le sens axial, l'extrémité interne du perçage de fixation 8 porte un épaulement 11 dans lequel une vis de réglage 12 est vissée dans le sens de l'axe du perçage de fixation 8. Le porte-outil 7 dans la zone du perçage de fixa- tion 8 est de plus muni d'un perçage transversal 13 dans lequel un rouleau de serrage 14 est disposé avec un jeu relativement grand. Le perçage transversal 13 est fermé par la vis 15 empêchant le rouleau de serrage 14 de s'échapper de ce perçage transversal 13. Dans le porte- outil 7, une coulisse de blocage 17 est/en outre/montée - 5 - déplaçable axialement dans un logement 16 disposé paral- lèlement au perçage de fixation 8. Cette coulisse de blo- cage 17 présente à son extrémité avant une surface de coincement 18 qui coopère avec le rouleau de serrage 14. La partie active de cette surface de coincement 18 est inclinée par rapport à l'axe A du perçage de fixation 8 sous un angle g qui est plus petit que l'angle de frotte- ment. La surface de coincement est appliquée sur le côté- du rouleau de serrage 14 qui est tourné vers l'extrémité libre du perçage de fixation 8. Lorsqu'une poussée est exercée dans le sens S sur la coulisse de bloca- ge 17, la surface de coincement 18 comprime le rouleau de serrage 14 contre un méplat 19 disposé parallèlement à l'axe de la queue 9. La queue 9 est maintenue solidement assujettie dans le perçage de fixation 8 par le rouleau de serrage 14,lequel rouleau de serrage 14 permet égale- ment la transmission d'un couple relativement important grâce au contact linéaire entre lui et la surface de coince- ment 18 ou le méplat 19. Le cas échéant, le rouleau de serrage 14 peut être réalisé en métal dur. Pour produire la poussée dans le sens S>on peut prévoir différents dispositifs de serrage. Si l'on veut que la queue 9 de l'outil soit serrée ou desserrée automa- tiquement, alors on peut avantageusement utiliser le dis- positif de serrage illustré à la figure 1. Celui-ci compor- te un système à ressort 20 sous la forme de plusieurs ron- delles Belleville qui prennent appui sur l'épaulement 11. Le système à ressort 20 est installé dans un perçage lon- gitudinal 21, prévu coaxialement au perçage de fixation 8, du porte-outil 7. Dans ce perçage longitudinal, un coulis- seau d'entraînement 22 est monté déplaçable axialemento Le coulisseau d'entraînement comporte une partie rétrécie 22a de plus petit diamètre qui traverse un trou oblong 23 de la cheville de serragîe 24. A l'extrémité arrière, une tête d'actionnement 24 est vissée sur la partie rétrécie 22a. Une tige de commande nox représentée montée déplaçable.à -6- l'intérieur de la broche de la machine-outil peut agir sur cette tête d'actionnement 24. Le coulisseau d'entraînement 22 comporte une fen- te transversale 25 dans laquelle s'engage par emboîtement une saillie 26 de la coulisse de blocage 17. Normalement, le système à ressort 20 agit sur le coulisseau d'entraîne- ment 22 et, par l'intermédiaire du raccordement par emboî- tement 25, 26, exerce sur la coulisse de blocage 17 une poussée dirigée dans le sens S. Pour le desserrage de l'outil 10, la tige de commande prévue dans la broche de la machine-outil appuie sur la tête d'actionnement 24 dans le sens B et repousse alors le coulisseaud'entrainement vers la droite selon la figure 1 à l'encontre de la pous- sée exercée par le système à ressort 20. La coulisse de blocage 17 est également repoussée vers la droite par l'intermédiaire du raccordement par.embottement 25, 26, et ce faisant, écarte la surface de coincement 18 du rou- leau de serrage 14. Le coincement entre le rouleau de ser- rage 14 et le méplat 19 est ainsi supprimé et l'outil 10 peut être facilement retiré du perçage de-fixation 8. On engage alors un autre outil 10 avec sa queue 9 dans le perçage de fixation 8 de manière que la queue 9 vienne s'appliquer sur la vis de réglage 12. Dès que cette opéra- tion est effectuée, on peut escamoter la tige de commande dans la broche de l'outil de telle sorte que la coulisse de blocage 17, sous l'action du système à ressort 20, soit repoussée dans le sens S et que sa surface de coincement 18 comprime alors fortement le rouleau de serrage 14 con- tre le méplat 19. A la place d'un actionnement automatique de la coulisse de blocage 17,on peut aussi prévoir un disposi- tif de serrage actionné manuellement. Celui-ci peut être constitué par une vis de serrage 27 qui est vissée dans un taraudage 28,lequel est prévu à l'extrémité libre du porte-outil 7 et dont l'axe est disposé sensiblement dans le sens du déplacement de la coulisse de blocage 17. La. - 7 - vis de serrage 27 agit directement sur l'extrémité avant 17a de la coulisse de blocage 17. Pour fixer l'outil,on serre la vis 27 de manière qu'elle exerce sur la coulisse de blocage 17 une poussée dirigée dans le sens S. Le sys- tème à ressort 20 ainsi que le coulisseau d'entraînement 22 peuvent alors être supprimés. Une autre possibilité de serrage manuelle est illustrée à la figure 4. Dans ce cas, une vis de serrage 29 est vissée dans un taraudage 30 qui est prévu à l'ex- trémité arrière du porte-outil 7 et dont l'axe est dispo- sé perpendiculairement à l'axe du persage de fixation 8. La vis de serrage 29 présente une extrémité conique 29a par laquelle elle s'engage dans un creux 31 également co- nique de la coulisse de blocage 17'. Les axes de la vis de serrage 29 et du creux conique 31 sont décalés l'un par rapport à l'autre dans le sens axial de la coulisse 17' de telle sorte que la vis 29 lors de son serrage exer- ce sur la coulisse de blocage 17' une poussée dirigée dans le sens S. Pour assurer une rotation parfaite de l'outil 10, à proximité de l'extrémité avant du support 1, il est pré- vu quatre vis de centrage 32 qui sont respectivement dé- calées de 90 les unes par rapport aux autres et qui viennent s'appliquer sur la queue 6 du porte-outil 7. Pour centrer exactement l'outil 10, on desserre légèrement les vis de fixation 33 qui rattachent le porte-outil 7 au support 1. On peut alors procéder au centrage exact de l'outil 10 au moyen des vis de réglage 32. On resserre en- suite à nouveau les vis de fixation 33. Alors que pour l'établissement de la poussée au moyen de ressorts,comme cela est représenté à la figure 1, il faut que l'angle aigu " que la surface de coincement 18 forme avec l'axe de la coulisse de blocage 17 soit de pré- férence plus petit que l'angle de frottement, dans les mo- des de réalisation fonctionnant avec des vis de serrage 27 ou 29, il est préférable que l'angle A soit légèrement - 8 - plus grand que l'angle de frottement. -9_ REVENDICATIONS 1.- Mandrin de serrage pour outil4rotatif à queue cylindrique, comprenant un support pouvant être raccordé à la broche d'une machine-outil, un porte outil qui est fixé centré sur le support et comporte un perçage de fixation cylindrique central recevant la queue de l'ou- til et, placé dans un perçage contigu au perçage de fi- xation cylindrique, un élément roulant qui agit en tant qu'organe de blocage et, sous l'action d'une force de serrage, est comprimé dans un évidement de la queue de l'outil, caractérisé par le fait que l'élément roulant est un rouleau de serrage (14) qui est monté avec jeu im- portant dans un perçage transversal (13) disposé perpen- diculairement au perçage de fixation (8), que dans le por- te-outil (7) dans un logement (16) disposé parallèlement au perçage de fixation (8) est montée une coulisse de blo- cage (17, 17') qui est déplaçable axialement et présente une surface de coincement (18) disposée à angle aigu (g) par rapport à son axe et appliquée contre le rouleau de serrage (14), que dans le porte-outil (7) est prévu un dispositif de serrage (20, 22, 25, 26; 27, 29) pouvant produire sur la coulisse de blocage (17, 17') une poussée agissant sensiblement dans le sens de son axe, et que l'évidement de la queue (9) de l'outil est un méplat (19) disposé parallèlement à l'axe de la queue. 2.- Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface de coincement (18) est appliquée sur le côté du rouleau de serrage (14) qui est tourné vers l'extrémité libre du perçage de fixation (8). 3.- Mandrin de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de serrage (20, 22, 25, 26) comporte un système à ressort (20). 4.- Mandrin de serrage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le système ' ressort (20) est logé dans un perçage longitudinal (21), prévu coaxialement - 10 - au perçage de fixation (8), du porte-outil (7), et prend appui, d'une part, sur le fond (11) de ce persage longi- tudinal (21) et, d'autre part, sur un coulisseau d'entrai- nement (22) déplaçable dans ce même perçage (21) et rac- cordé par emboîtement à l'extrémité arrière de la coulis- se de blocage (17). 5.- Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de serrage est constitué par une vis (27, 29) agissant sur la coulisse de blocage (17, 17'). 6.- Mandrin de serrage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la vis de serrage (27) est vissée dans un taraudage (28) prévu à l'extrémité li- bre du porte-outil (7) et dont l'axe est disposé sensible- ment dans le sens du déplacement de la coulisse de blocage (17). 7.-Mandrin de serrage selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la vis de serrage (29) est vissée dans un taraudage (30) prévu à l'extrémité arrière du porte-outil (7) et dont l'axe est disposé perpendicu- lairement à l'axe du perçage de fixation (8), et que la vis de serrage (29) présente une extrémité conique (29a) par laquelle elle s'engage dans un creux conique (31) aménagé dans la coulisse de blocage (17'). 8.- Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'à l'extrémité interne-du per- çage de fixation (8) est prévue une vis de réglage (12) vissée dans le sens de l'axe (A) du perçage de fixation (8) et sur laquelle prend appui la queue (9) de l'outil. 9.- Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le porte-outil (7) s'engage par une queue cylindrique (6) coaxiale au perçage de fixa- tion (8) dans un alésage (5) du support (1) et qu'à pro- ximité de l'extrémité avant du support (1), il est prévu quatre vis de centrage (32) respectivement décalées de 900 les unes par rapport aux autres, vissées radialement - 11 - dans le support (1) et venant s'appliquer sur la queue (6). 10.- Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface de coincement (18) est disposée par rapport à l'axe de la coulisse de blocage (17) sous un angle (A) qui est plus petit que l'angle de frottement.