Brevet FR2579124A1 — publié le 19860926

Des outils d'usinage par vibrations ultrasoniques, comportant un convertisseur, iun amplificateur et une sono- trode (ou émetteur d'ultrasons) vissée sur l'amplificateur sont connus du fait de leur utilisation dans l'art antérieur pour l'usinage de matières très dures. Pour réaliser sa fixa- tion amovible à l'amplificateur, dans certaines formes de réalisation la sonotrode comporte une partie filetée qui est vissée dans un alésage taraudé de cet amplificateur. Ilifaut don.c faire tourner cette sonotrode par rapport à l'amplifica- teur pour l'y fixer. Les positions mutuelles de ces deux éléments dépendent donc de l'angle de rotation. Comme de la matière abrasive parvient aisément entre les deux surfaces qu'il s'agit de faire tourner l'une par rapport à l'autre, il n'est pas possible d'obtenir un centrage précis, si bien qu'après chaque remplacement il faut réajuster la position de la sonotrode par rapport à l'outil. Dans une autre forme de réalisation connue, la sono- trode est fixée à l'amplificateur par un écrou-chapeau. Il n'est donc pas nécessaire de faire tourner les deux éléments k0 l'un par rapport à l'autre pour les visser. Cependant, il faut exécuter un réajustement après chaque remplacement de la sonotrode, parce qu'il n'y a pas de centrage. Par ailleurs, l'écrou-chapeau a une masse relativement grande, ce qui com- plique beaucoup la conformation à donner à l'amplificateur et à la sonotrode et provoque une perte de rendement. De plus, il est difficile d'obtenir avec ce mode de fixation une trans- mission acoustiquement parfaite des vibrations. Au cours de l'usinage par vibrations ultrasoniques, l'usure de l'outil est relativement grande, de sorte qu'il faut remplacer souvent les sonotrodes. Comme, avec les outils cnnîIus, il faut opérer un réajustement après chaque rempla- cemerint, lP temps pass( pour ces réajustements est grand par rapport à la durée de l'usinage que l'outil permet de réali- ser>et la machine est dnnc mal utilisée. L'inventicin a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus. Ce but est atteint par le fait que l'amplificateur et la sornotrone comportent des épaulements de centrage et sont vissés l'un à l'autre au moyen d'une vis centrale qui peut être bloquée sans déplacement relatif de ces deux éléments. Selon d'autres caractéristiques avantageuses vis comporte un filetage différentiel composé d'une première partie vissée dans l'amplificateur et d'une seconde partie à pas différent, vissée dans la sonotrode; le convertisseur et l'amplificateur sont percés de part en part d'un alésage longitudinal destiné à loger une clé, et le pas de la seconde partie filetée est plus grand que celui de la première partie; la clé est montée à demeure dans l'alésage longitudinal dans lequel elle peut coulisser et tourner, et a du jeu par rapport au convertisseur et à l'amplificateur; la clé peut être entrainépe par un moteur, qui est rendu solidaire de l'ampli- * ficateur; l'une des deux parties du convertisseur porte un raccord d'admission d'air de balayage et un joint d'étanchéité par rapport à la clé; la première partie filetée de la vis comporte une rainure de balayage et la sonotrode destinée à être utilisée dans un outil tel que décrit ci-dessus présen- te sur une face d'extrémité un épaulement de centrage et est percée axialement d'un alésage à filets intérieurs. L'invention sera décrite de manière détaillée en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif, sur lequel la figure 1 est une coupe axiale d'un outil d'usinage par vibrations ultrasoniques; et la figure 2 représente à plus grande échelle le détail A de la figure 1. L'outil de la figure 1 comporte un convertisseur 1, un amplificateur 2 et une sonotrode 3 (ou émetteur d'ultra- sons) à l'extrémité de laquelle une couronne d'usinage est. fixée. Le convertisseur 1 a une conformation symétrique et comporte un générateur piézo-électrique 12 de vibrations, qui est excité électriquement à une fréquence d'environ kHz. Une vis centrale 15 creuse applique des corps vibrants cylindriques 13, 14 contre les deux côtés de ce générateur 12. La longueur de ces corps 13, 14 est égale au quart de la lungueur d'onde. Un alésage 18 grand diamètre traverse le convertisseur 1. LP corps vibrant supérieur 13 comporte un perçage transversal 17 à raccord 19 d'arrivée d'air de balayage. Uin embout fileté 20 de l'amplificateur 2, vissé dans l'alésage taraudé 16 du corps vibrant 14, fixe cet amplifi- cateur 2 au convertisseur 1. L'amplificateur 2 est composé d'un cylindre 22 ayant le mPme diamètre que les corps vibrants 13, 14 mt d'un autre cylindre 23 de plus faible diamètre. Il comporte, à son noeud de vibration, une collerette 21 de fixation à la machine-outil. L'amplitude des vibrations est augmentée par la réduction du diamètre. L'amplificateur 2 est également percé sur toute sa longueur d'un alésage axial 28 qui est prolongé à son extrémité mince par un tarau- dage 27. Cet amplificateur 2 présente une face plane 26 d'ex- Lr6init. et un chambrage coaxial 24 formant un épaulement cylindrique 25 de centrage. La sonotrode 3 est également amincie à son extrémité. E11e comporte,du côté tourné vers l'amplificateur,une face plane 33 destinée à etre appliquée contre la face 26, une protubérance 35 présentant un épaulement cylindrique 34 des- tiné à centrer la sonotrode dans l'épaulement 25 et un taraudage axial 32, dont le pas est plus grand que celui du taraudage 27 et dont le diamètre extérieur est au plus égal au diamètre du noyau de ce taraudage 27. Une vis différentielle 4, dont les parties filetées , 46 viennent en prise respectivement avec les taraudages 27 et 32, sert à fixer la sonotrode 3 à l'amplificateur 2. Ces deux parties filetées 45, 46 sont séparées par une gorge 43. Du côté de l'amplificateur 2, la vis 4 comporte un alésage 41 à chambrage hexagonal 42. La vis 4 est desserrée et serrée au moyen d'une clé , mnill.p il demerure danr; 1'outil Pt comportant un embout hexagonal 50 qui, dans la position de repos représentée, est écartî6 de cette vis 4 par la poussée d'un ressort 52. 315 Gette c:.] 5 peut coulisser longitudinalement et tourner dans un palier 51 solidaire du bâti. Une roue dentée 53, contre liaqtiell[r agit le poussoir 57 d'un éLectro-aimant 56, est 2 5 7 9 124 fixée à l'extrémité de ladite clé. Cette roue dentée engrène avec e1P pignon 54 d'un moteur 55 pouvant tourner dans les deux sens. Pour desserrer la vis 4, l'électro-aimant est excité, ce qui engage l'embout 50 dans le chambrage hexagonal 42. Puis on fait tourner le pignon de façon que la vis 4 se visse dans le taraudage 27 en se rapprochant du conver- tisseur 1 et en se dévissant du taraudage 32. Le serrage est effectué par rotation dans le sens opposé, ce qui bloque la sonotrode 3 sur l'amplificateur 2, en raison de l'action différentielle de la vis 4. Afin de transmettre les couples de blocage et de desserrage, le moteur 55 est rendu solidaire de la collerette 21. Un joint é.astique 11 réalise l'étanchéité entre la clé 5 et le corps vibrant 13. Pendant que la vis 4 est serrée ou desserrée, i] est possible d'injecter dans les alésages longitudinaux 1E, 28, par le raccord 19, de l'air de balayage qui, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs rainures longi- tudinales 47 de cette vis 4, dégage l'interstice qui sépare les faces d'extrémité 26, 33 de tout résidu éventuel de l'émulsion abrasive et assure donc une application parfaite de ces faces l'une contre l'autre. Il va de soi qu'il est possible, sans s'écarter du domaine de l'invention, d'apporter diverses modifications à l'outil d'usinage par vibrationsultrasoniques, représenté et décrit. REVENDICATIONS 1. Outil d'usinage par vibrations ultrasoniques, com- portant un convertisseur (1), un amplificateur (2) et une sonotrode (3) qui est vissée à cet amplificateur, outil carac- térisé en ce que l'amplificateur (2) et-la sonotrode (3) comportent des épaulements de centrage (25, 34) et sont reliés par une vis centrale (4) qui peut être serrée sans déplace- ment relatif entre cet amplificateur et cette sonotrode. 2. Outil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis (LI) comporte un filetage différentiel composé d'une première Fartie (46) vissée dans l'amplificateur (2) et d'une seconde partie (45) à pas différent, vissée dans la sonotrode (3'. 3. Outil selon l'une des revendications 1 et 2, carac- térisé en ce que le convertisseur (1) et l'amplificateur (2) sont percés de part en part d'un alésage longitudinal (18, 28) destiné à loger une clé (5), et en ce que le pas de la seconde partie filetée (45) est plus grand que celui de la première partie (46). 4. Outil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la clé (5) est montée à demeure dans l'alésage longi- tudinal (18, 28) dans lequel elle peut coulisser et tourner et a du jeu par rapport au convertisseur (1) et à l'ampli- ficatpur (2). 5. Outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la clé (5) peut être entraînée par un moteur (55) qui est rendu solidaire de l'amplificateur (2). 6. Outil selon l'une des revendications 4 et 5, carac- térisé tn ce quP l'une des deux parties du convertisseur (1) porte un raccord (19) d'admission d'air de balayage et uli juinllt (11) d'étanchI1ité par rapport à la clé (5). 7. Outil selon les revendications 2 et 6 prises ensem- ble, caractérisa en ce que la première partie filetée (46) de la vis (4) corporte une rainure de balayage (47). 8. Sonotrode destinée à être utilisée dans un outil selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée eii ce lt'rtelle prOserite sur une face d'extrémité un épaulement 257912" de centrage (34) et en ce qu'elle est percée axialement d'un alésage à filets intérieurs (32).