Brevet FR2581572A3 — publié le 19861114

FR 2581572 A3 19861114 FR 8606513 A 19860506 DISPOSITIF POUR BLOQUER DES TETES D'OUTILS SUR UN PORTE- OUTILS DE MACHINE-OUTIL. L'invention a pour objet un dispositif pour bloquer des têtes d'outils munies d'au moins un tranchant pour l'usinage par enlèvement de copeaux, sur un porte- outils de machine-outil qui ne tourne pas pendant l'usi- nage, avec des surfaces de centrage formées sur la tête d'outil et le porte-outils ainsi qu'avec des faces de butée pour déterminer la position axiale, un élément de traction déplaçable en direction axiale étant prévu pour fixer la tête d'outil sur le porte-outils, la tête d'outil étant garantie contre la rotation par rapport au porte-outils par un assemblage à rainure et clavette. De tels dispositifs pour bloquer des'têtes d'outils sur un porte-outils de machine-outil sont connus suivant différentes réalisations. Dans l'une de ces réalisations connues, un élément de centrage cylindrique est formé sur le porte-outils, la tête d'outil réalisée avec un alésage cylindrique étant engagée sur cet élément de centrage. La tête d'ou- til est garantie contre la rotation par une languette disposée sur le porte-outils en direction radiale et qui s'engage dans une rainure radiale correspondante de la tête d'outil. Le verrouillage de la tête d'outil sur le porte-outil est assuré par plusieurs goupilles de serrage inclinées par rapport à la direction radiale et qui s'engagent dans une rainure annulaire de l'alésa- ge de réception de la tête d'outil. Lorsqu'elles sont actionnées par l'élément de traction muni d'une tête conique, ces goupilles de serrage agissent pour que la tête d'outil soit poussée contre une face plane du porte- outils. Cette réalisation connue a pour inconvénient qu'il y a obligatoirement un jeu en raison de la réalisation cylindrique de l'élément d'engagement formé sur le porte- 258157, outils. Ce jeu ne peut pas être éliminé à cause du sys- tème car il faut une différence de diamètre entre l'élé- ment d'engagement cylindrique et l'alésage de réception de la tête d'outil pour la mise en place et l'enlèvement de cette tête d'outil. Etant donné que ce jeu doit être maintenu à une faible valeur pour des raisons de stabi- lité, il n'y a qu'un faible jeu de centrage, de sorte que la réalisation connue ne permet le changement auto- matique de la tête d'outil que si l'appareil de change- ment automatique fonctionne avec une très grande préci- sion. Un autre inconvénient décisif résulte de ce que la transmission de force lors du blocage de la tête d'outil sur le porte-outils a lieu par des goupilles de serrage présentant de faibles surfaces de transmis- sion et qui sont donc non seulement très fortement char- gées mais aussi soumises à une usure importante. Cela est d'autant plus vrai qu'elles sont aussi sollicitées par des efforts tranchants dynamiques par suite du jeu dû à la construction entre l'élément d'engagement cylin- drique et l'alésage de récption cylindrique. Dans une autre réalisation connue, l'assemblage entre la tête d'outil et le porte-outils a lieu par une crantage Hirth et par une pince de serrage. La pince de serrage comporte plusieurs éléments de serrage qui agissent sur un tourillon de retenue de la tête d'outil. L'inconvénient de cette construction connue réside dans l'indétermination de la liaison entre la tête d'outil et le porte-outils par suite des dents du cran- tage Hirth qui doivent assurer non seulement la sécurité contre la rotation relative entre la tête d'outil et le porte-outils, mais aussi en même temps le centrage et la détermination de la position axiale. Un défaut de division du crantage Hirth conduit à une position erronée en direction axiale et en direction radiale du tranchant de la tête d'outil. Malgré l'utilisation d'un crantage Hirth de réalisation très onéreuse et compli- quée, cette forme de réalisation connue présente donc l'inconvénient d'une faible précision. L'invention a pour but d'agencer un dispositif du type décrit dans le préambule pour le blocage de têtes d'outils sur un porte-outils de machine-outil, de telle sorte qu'en évitant les inconvénients des réalisations connues et avec une faible dépense de construction, on obtienne un montage sans jeu de la tête d'outil sur le porte-outils. On doit aussi obtenir un centrage et une position axiale bien définis, le jeu de centrage devant être le plus grand possible en vue du changement automa- tique de la tête d'outil. A cet effet, l'invention-concerne un dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce que la tête d'outil est munie, pour le centrage, d'une courte surface laté- rale conique, le porte-outils étant muni d'une surface latérale conique opposée correspondante et en ce que, pour la détermination de la position axiale de la tête d'outil sur le porte-outils, une face plane est formée à l'extrémité de grand diamètre de chaque surface laté- rale conique, ces faces planes s'appliquant, à l'état de serrage par la force de traction axiale de l'élément de traction, sans jeu l'une sur l'autre, de même que les surfaces latérales coniques. Par l'agencement conforme à l'invention, avec des surfaces de centrage réalisées sous forme de surfaces latérales coniques, on dispose d'une grande course de centrage lors de la mise en place de la tête d'outil sur le porte-outils, de sorte que le changement automa- tique de la tête d'outil est possible sans difficulté. Malgré cette grande course de centrage, on obtient à l'état serré un montage sans jeu de la tête d'outil sur le porte-outils, un centrage bien défini et une position axiale bien déterminée étant obtenus car les surfaces de centrage et de butée sont distinctes, de sorte qu'on évite une indétermination par redondance. En raison de la grandeur des surfaces de centrage et de butée, on obtient une usure faible et négligeable ainsi qu'une faible tendance à l'encrassement. En outre, la réalisa- tion conforme à l'invention est de fabrication économi- que. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la tête d'outil peut être munie d'un perçage taraudé dans lequel s'engage directement une vis de traction disposée dans le porte-outils et servant d'élément de traction. On obtient ainsi un assemblage simple et rigide et à blocage automatique par le filetage entre la tête d'outil et le porte-outils. Pour réaliser cette construction, il est proposé conformément à l'invention de monter la vis de traction dans le porte-outils pour qu'elle coulisse entre deux positions d'extrémité et de la charger par un ressort agissant dans la direction de serrage de la tête d'outil. En accordant les positions d'extrémité et le ressort, on obtient que, lors de la mise en place de la tête d'outil, la vis de traction ne sorte du porte-outils que jusqu'à ce que les surfaces de centrage coniques coopèrent pour le centrage préliminaire et que la sécu- rité contre la rotation agisse, le filetage de la vis de traction s'engageant cependant juste dans le perçage taraudé de la tête d'outil. Suivant une forme de réalisation variante de l'invention, une rainure annulaire à section trapézoidale est formée dans la tête d'outil derrière la surface latérale conique intérieure, des éléments de serrage à réglage radial s'engageant dans cette rainure annu- laire par des surfaces de serrage correspondant à ladite rainure, ces éléments de serrage étant déplacés par un mouvement axial de l'élément de traction. Avec une dépense de construction un tout petit peu plus grande, on obtient avec cette réalisation un agencement particu- lièrement sûr contre l'encrassement et qui permet un serrage ainsi qu'un desserrage rapides de la tête d'outil. Suivant uneforoe de réalisation préférentielle, l'élément de traction est muni d'un filetage de dépla- cement pour le réglage radial des éléments de serrage. La rotation d'un écrou maintenu sans possibilité de déplacement axial a alors pour conséquence un déplace- ment axial de l'élément de traction muni du filetage et qui, dans ce but, est maintenu sans possibilité de rotation dans le porte-outils. Dans la mesure o l'on doit effectuer un serrage et un desserrage rapides de la tête d'outil sur la machine-outil avec des éléments simples, l'élément de traction est, pour le réglage radial de l'élément de serrage, conformément à l'invention, chargé constamment par au moins un ressort dans la direction de serrage de la tête d'outil et peut être déplacé en sens inverse par une force pouvant être appliquée de l'extérieur, cette force étant produite, par exemple, par un vérin sollicité d'un seul côté. On peut ainsi réaliser de façon simple l'automatisation de l'opération de serrage et de desserrage. Une autre possibilité de réalisation consiste en ce que l'élément de traction peut, pour le déplacement de réglage radial des éléments de serrage, être actionné par un vérin à fluide sous pression incorporé dans le porte-outils. Cette réalisation se présente si le porte- outils est déjà muni de raccords de fluide sous pression. Il est enfin proposé par l'invention de réaliser les éléments de serrage sur une cartouche de serrage fendue et de les déplacer radialement vers l'extérieur par la tête conique de l'élément de traction contre l'élasticité propre de la cartouche de serrage. Cet agen- 258157d cement, connu suivant diverses réalisations, a pour avan- tage de permettre, avec une sécurité de fonctionnement élevée, l'utilisation d'éléments de construction usuels du commerce. La description ci-après se rapporte à des exemples de réalisation de l'invention représentés sur les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une tête d'outil mise en place sur un porte-outils avec une pre- mière forme de réalisation de l'élément de traction au début de l'opération de fixation, - la figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, mais à l'état serré, - la figure 3 est une coupe longitudinale correspon- dant a la figure 2, en utilisant une seconde forme de réalisation de l'élément de traction, -la figure 4 représente une autre possibilité de réalisation de l'élément de traction, à l'aide d'une coupe longitudinale d'une tête d'outil bloquée sur le porte- outils, - la figure 5 est une vue correspondant à la figure 4, dans le cas de l'utilisation d'une solution variante pour actionner l'élément de traction. La figure 1 et la figure 2 représentent, suivant une première forme de réalisation, un porte-outils 1 qui, du côté portant une tête d'outil 2, est muni d'une face plane annulaire la servant de face de butée pour la tête d'outil 2 qui présente une face plane annulaire corres- pondante 2a. La face plane la du porte-outils 1 entoure une courte surface latérale conique extérieure lb en saillie sur le porte-outils 1. L'angle de conicité de la surface latérale conique extérieure lb correspond à une valeur comprise entre 1:10 et 1:4. Sur cette surface latérale conique extérieure lb peut être engagée la tête d'outil 2 au moyen d'une surface latérale conique inté- rieure 2b qui est formée dans un perçage central de la tête d'outil 2 munie d'une ou plusieurs plaquettes de coupe 3. La sécurité de la tête d'outil 2 contre la rota- tion par rapport au porte-outils 1 est assurée dans les exemples de réalisation représentés par une clavette 4 fixée en direction radiale sur le porte-outils i dans la zone de la face plane la, cette clavette s'engageant dans une rainure correspondante de la tête d'outil 2. Dans le premier exemple de réalisation suivant la figure 1 et la figure 2, on utilise en tant qu'élément de traction, pour bloquer la tête d'outil 2 sur le porte- outils 1, une vis de traction 5 dont la partie filetée s'engage dans un perçage taraudé 2c de la tête d'outil 2. La vis de traction 5 est guidée au moyen d'une colle- rette annulaire 5a pour coulisser entre deux positions d'extrémité dans un alésage lc du porte-outils 1. La posi- tion d'extrémité arrière est déterminée par la butée de la collerette annulaire 5a sur une bague d'arrêt 6. Lors- que la tête d'outil 2 est retirée, cette position d'extré- mité arrière est obtenue par un ressort 7 disposé entre la collerette annulaire 5a et le fond de l'alésage lc du porte-outils 1, ce ressort chargeant la vis de traction dans le sens de serrage de la tête d'outil 2. L'autre position d'extrémité, avant, de la vis de traction 5 est déterminée par la butée de sa collerette annulaire 5a sur le ressort 7 comprimé. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 1 et la figure 2, un sixpans extérieur 5b est formé à l'extrémité de la vis de traction 5. Ce sixpans permet de faire tourner la vis de traction 5. Les dimensions longitudinales sont accordées entre elles de façon telle que la vis de traction 5 sorte du porte-outils 1, par sa première spire de filetage suivant la figure 1, juste ce qu'il faut pour que lors de la mise en place de la tête d'outil 2 par sa surface latérale conique inté- rieure 2b sur la surface latérale conique extérieure lb du porte-outils 1, la première spire de filetage s'engage lorsqu'on tourne la vis de traction 5. On est ainsi assu- ré qu'un centrage préliminaire ait lieu au moyen des sur- faces latérales coniques lb et 2b et qu'il y ait une sécurité contre la rotation par la clavette 4, si la tête d'outil 2 est mise en place automatiquement ou à la main sur le porte-outils 1 en vue du blocage. La rotation de la vis de traction 5 provoque donc un blocage correct de la tête d'outil 2. On obtient alors un montage sans jeu à l'état serré par les surfaces latérales coniques lb et 2b ainsi que par la butée des faces planes la et 2. Lors du desserrage de la vis de traction 5, le ressort 7 agit pour que cette vis de traction 5 soit ramenée dans le porte-outils 1 en fonction de l'opération de desserrage, de sorte que la tête d'outil 2 conserve sa position de serrage jusqu'à la sortie de la vis de traction 5 hors du perçage taraude 2c de la tête d'outil 2. La tête d'outil 2 peut donc aussi être retirée auto- matiquement du porte-outils 1 à la fin de l'opération de desserrage. Dans le second exemple de réalisation suivant la figure 3, une rainure annulaire 2d à section trapézoïdale est formée dans la tête d'outil 2 derrière la surface latérale conique intérieure 2b. Dans cette rainure annu- laire 2d s'engagent des éléments de serrage 8a à déplace- ment radial, ces éléments présentant des surfaces de serrage correspondant à la rainure annulaire 2d. Dans l'exemple de réalisation représenté, les éléments de serrage 8a sont formés sur une cartouche de serrage 8. Ces éléments de serrage 8a sont déplacés en direction radiale par la tête conique 9a d'un élément de traction 9 contre l'élasticité propre de la cartouche de serrage 8 quand l'élément de traction 9 est déplacé en direction axiale par rapport au porte-outils 1. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, le déplacement axial de l'élément de traction 9 a lieu à l'aide d'un filetage de mouvement réalisé à l'extrémité de l'élément de traction 9 sous forme de filetage extérieur et dans la partie avant d'un écrou muni d'une surface de clé 10a. Tandis que l'écrou 10 est monté pour tourner dans le porteoutils 1, l'élément de traction 9 est maintenu sans possibilité de rotation par une vis sans tête 11. Il en résulte que la rotation de l'écrou 10 a pour conséquence un mouvement axial de l'élément de traction 9. Le blocage et le desserrage de la tête d'outil 2 ont lieu dans la forme de réalisation suivant la figure 3 comme dans le premier exemple de réalisation suivant la figure 1 et la figure 2. Les éléments de serrage 8a peuvent alors, pour la mise en place et l'enlèvement de la tête d'outil 2, être déplacés en direction radiale vers l'intérieur en raison de leur élasticité propre par la tête 9a, de l'élément de traction 9, qui est sortie vers l'avant, dans une mesure telle que la tête d'outil 2 puisse être engagée et enlevée sans difficulté. Le troisième exemple de réalisation suivant la figure 4 se différencie de la forme de réalisation suivant la figure 3 par le mode d'action de l'élément de traction 9 agissant sur les éléments de serrage 8a de la cartouche de serrage 8. Dans cette forme de réalisation, l'élément de traction 9 est guidé, par une collerette annulaire 9b vissée sur l'extrémité arrière, pour coulisser dans un alésage lc du porte-outils 1. Cet élément de traction 9 est chargé dans la direction de serrage de la tête d'outil 9 par une force de ressort qui, dans l'exemple de réalisation représenté, est constitué par une série de rondelles Belleville 12. Ainsi, par suite de la force des rondelles Belleville 12, les éléments de serrage 8a sont constamment dans la position de serrage. Si l'on doit retirer une tête d'outil 2 et mettre en place une nouvelle tête d'outil 2, il est nécessaire de déplacer l'élément de traction 9 par une force appliquée de l'extérieur dans la direction de la flèche indiquée sur la figure 4, cette force dépassant celle des rondelles Belleville 12. Les éléments de serrage 8a se déplacent alors radialement vers l'intérieur en raison de leur élasticité propre pour permettre l'enlèvement ou la mise en place de la tête d'outil 2. Dès que celle-ci a été enlevée par la force appliquée de l'extérieur, les rondelles Belleville 12 déplacent l'élément de traction 9 dans la direction de serrage de la tête d'outil 2. Il en résulte que la tête 9a de l'élément de traction 9 écarte les éléments de serrage 8a de la cartouche de serrage 8 et bloque la tête d'outil 2 mise en place par l'intermédiaire de la rainure annulaire 2d du porte- outils 1. Dans le quatrième exemple de réalisation suivant la figure 5, la différence de construction réside simple- ment dans le mode de déplacement de l'élément de traction 9. Dans cette forme de réalisation, l'élément de traction 9 porte un piston 9c guidé pour coulisser dans une chambre cylindrique ld du porte-outils 1. La chambre cylindrique ld est rendue étanche par un couvercle le vis-à-vis des autres éléments du porte-outils 1 et elle est munie de raccords de fluide sous pression If, de sorte que le piston 9c peut être déplacé dans les deux sens sous l'action du fluide sous pression. Par une commande appro- priée de l'arrivée et de l'évacuation du fluide sous pression, on peut donc effectuer le serrage et le desser- rage des éléments de serrage 8a de la cartouche de serrage 8, de sorte que la tête d'outil 2 peut être, de la même façon que précédemment, bloquée sur le porte- outils 1 ou retirée de celui-ci. ill REVENDICATIONS 1. Dispositif pour bloquer des têtes d'outil munies d'au moins un tranchant pour l'usinage par enlèvement de copeaux, sur un porte-outils de machine-outil qui ne tourne pas pendant l'usinage, avec des surfaces de centra- ge formées sur la tête d'outil et le porte-outils ainsi qu'avec des faces de butée pour déterminer la position axiale, un élément de traction déplaçable en direction axiale étant prévu pour fixer la tête d'outil sur le porte-outils, la tête d'outil étant garantie contre la rotation par rapport au porte-outils par un assemblage à rainure et clavette, caractérisé en ce que la tête d'outil (2) est munie pour le centrage d'une courte sur- face latérale conique (2b), le porte-outils (1) étant muni d'une surface latérale conique opposée correspon- dante (lb) et en ce que, pour la détermination de la posi- tion axiale de la tête d'outil (2) sur le porte-outil (1), une face plane (la, 2a) est formée à l'extrémité de grand diamètre de chaque surface latérale conique (lb, 2b), ces faces planes s'appliquant, à l'état de serrage par la force de traction axial de l'élément de traction (5,9), sans jeu l'une sur l'autre, de même que les sur- faces latérales coniques (lb, 2b). 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la tête d'outil (2) est munie d'un perçage taraudé (2c) dans lequel s'engage directement une vis de traction (5) disposée dans le porte-outils (1) et servant d'élément de traction (5). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que la vis de traction (5) est montée dans le porte-outils (1) pour coulisser entre deux positions d'extrémité, cette vis étant chargée par un ressort (7) agissant dans la direction de serrage de la tête d'outil (2). 4. Dispositif selon la revendication 1, caracté- 258157: risé en ce qu'une rainure annulaire (2d) à section tra- pézoidale est formée dans la tête d'outil (2) derrière la surface latérale conique intérieure (2b), des éléments de serrage (8a) à réglage radial s'engageant dans cette rainure annulaire par des surfaces de serrage correspon- dant à ladite rainure annulaire (2d), ces éléments de serrage étant déplacés par un mouvement axial de l'élé- ment de traction (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'élément de traction (9) est muni d'un filetage de déplacement pour le réglage radial des éléments de serrage (8a). 6. Dispositif selon la revendication 4, carac- térisé en ce que l'élément de traction (9) est, pour le réglage radial des éléments de serrage (8a), chargé constamment par au moins un ressort (12) dans la direc- tion de serrage de la tête d'outil (2) et peut être déplacé en sens inverse par une force pouvant être appli- quée de l'extérieur. 7. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'élément de traction (9) est, pour le réglage radial des éléments de serrage (8a), actionné par un vérin à fluide sous pression (ld, 9c, le) incor- poré dans le porte-outils (1). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments de serrage (8a) sont réalisés sur une cartouche de serrage fendue (8), ces éléments pouvant être déplacés radiale- ment vers l'extérieur par la tête conique (9a) de l'élément de traction (9) contre l'élasticité propre de la cartouche de serrage (8).