Brevet FR2596309A1 — publié le 19871002

La présente invention concerne la construction des machines-outils et a notamment pour objet une machineoutil d'usinage des métaux par coupe. La présente invention s'applique aux machinesoutils de gra#nde taille équipées d'un bras, et plus particulièrement aux machines-outils de types tels que: tours verticaux, fraiseuses, perceuses radiales et autres machines-outils d'usinage des métaux par coupe. On connait une machine-outil pour usinage des métaux par coupe (cf. brevet d'invention de la R.F.A. n0 212204 Cl. Int. B 23 Q 1/26 de la Compagnie "Schiess") comportant un montant vertical fixe et un bras, lie audit montant vertical avec la possibilité du déplacement de positionnement vertical suivant les guidages du montant vertical. Un support d'outil portant un chariot porteoutil est fixé sur ledit bras. Une barre d'appui, li#e au bras dans la zone de sa liaison-avec le montant vertical, est destiné à transmettre le poids du support d'outil sur le montant vertical. Le bras est muni de guidages sur lesquels coulisse le support d'outil le long de ce bras. On a prévu également des appuis mobiles fixes sur le support d'outil et cooperant avec la barre d'appui. Ces appuis mobiles sont destinés à transmettre le poids du support d'outil sur la barre d'appui et sont exécutés sous forme de mécanismes à leviers et à rouleaux. La machine-outil d'usinage des métaux par coupe connue comprend une table avec un plateau porte-pièce auquel est fixée une pièce à usiner. L'utilisation d'une seule barre d'appui, surtout, sur les machines-outils de grande taille pour l'usi nage des métaux par coupe ne permet pas de décharger du poids du support d'outil, les guidages du bras. La déformation du bras et des guidages aboutit à une pré- cision insuffisamment élevée de l'usinage, car la barre d'appui se fléchit assez sensiblement sous l'action du poids important du support d'outil d'une telle machineoutil. Dans ce cas, étant donné que le contact de l'appui mobile avec la barre d'appui n'est pas assuré de manière sure, contact qui ne dépend pas de la valeur du fléchissement de la barre d'appui, une partie du poids du support d'outil est transmise au bras ce qui aboutit à sa déformation et à la déformation de ses guidages. Ce grand fléchissement de la barre d'appui impose d'augmenter les cotes d'encombrement des appuis mobiles, car il est indispensable d'assurer une grande course des éléments mobiles desdits appuis. Toutefois, ces mesures entraînent l'augmentation de l'encombrement du montant vertical, du bras et, pas conséquent, de toute la machine-outil d'usinage des métaux par coupe. On s'est donc proposé de mettre au point une machine-outil d'usinage des métaux par coupe, dont la conception permet de prévenir le fléchissement du bras et de réduire le fléchissement de la barre d'appui sous l'action du poids du support d'outil, surtout, en cas d'usinage de grosses pièces et également de réduire l'encombrement de la machine-outil. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'une machine-outil, comportant un montant vertical et relié avec celui-ci un bras portant un support d'outil avec un appui mobile ainsi qu'une barre d'appui, disposée le long du bras dans la zone de sa liaison avec le montant vertical, machine-outil, caractérisée, selon l'invention en ce qu'elle comporte une barre complémentaire disposée à une distance suivant la verticale par rapport à la barre d'appui et rendue solidaire par une extrémité au bras, dans la zone de sa liaison avec le montant vertical, et reliée par l'autre extrémité l'extremité libre de la barre d'appui de manière que, dans le but de positionnement, ces extrémités puissent être déplacés l'une par rapport à l'autre, la barre d'appui étant articulée-au bras. Grâce à ce mode de réalisation, la barre d'appui a maintenant un appui complémentaire et, de ce fait, le fléchissement de la barre d'appui est presque totalement prévenu sans augmentation de sa section transversale. Dans ce cas, on n'a pas besoin d'augmenter les dimensions du bras, du support d'outil, du montant vertical, car on a assuré un contact sur de l'appui mobile avec la barre d'appui. En conséquence, les guidages du bras sont déchargés du poids du support. En supprimant la déformation des guidages, on assure une haute précision de l'usinage des pièces. Il est avantageux que les extrémités de la barre d'appui et de la barre complémentaire soient liées à l'aide d'un entretoise réglable. Le réglage de la distance entre les extrémités en porte-à-faux de la barre d'appui et de la barre complémentaire permet d'effectuer un déplacement de positionnement préalable de la barre d'appui en fonction du poids du support d'appui et donne la possibilité de réduire la valeur de la course maximale de l'appui mobile. Ceci permet de le réaliser d'une conception simple et fiable. Ainsi la machine-outil d'usinage des métaux par coupe exécutée selon la présente invention permet d'effectuer l'usinage des pièces, surtout de grosses pièces, d'augmenter sensiblement la précision d'usinage, et de réduire l'encombrement du support d'outil, du bras, du montant vertical et, par conséquent, de tout l'ensemble de la machine-outil. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente d'une manière schématique, en vue de coté, une machine-outil d'usinage des métaux par coupe, selon la présente invention avec un arrachement partiel; - la figure 2 est une coupe suivant II-II sur la figure 1 à l'échelle agrandie. La machine-outil d'usinage des métaux par coupe, exécutée selon la présente invention, comporte un montant vertical 1 (figure 1) de section transversale rectangulaire fixé à demeure sur une fondation 2. Elle comporte aussi un bras 3, lié au montant vertical 1 de manière qu'il puisse se déplacer en position verticale sur ce montant en fonction d'une cote verticale d'une pièce à usiner. A cet effet, le montant vertical 1 est pourvu de deux guidages 4 faisant saillie au-delà de la surface du montant vertical 1. Des rainures (non représentées) dans lesquelles s'engagent les guidages 4 sont pratiquées respectivement dans le bras 3. Pour mettre le bras 3 en mouvement, on utilise un mécanisme vis-écrou exécuté selon une conception connue convenable à cet objectif et qu'on n'a pas représenté ici. Sur le montant vertical 1 il y a un mécanisme de blocage (non représenté) du bras 3 exécuté selon une conception connue. Le bras 3 porte un support d'outil 5 dans lequel est disposé un coulisseau d'une conception connue, non représenté. Une tête d'outils 6, exécutée selon une conception connue et portant un outil de coupe 7, est fixée au chariot porte-outil à l'aide des moyens connus. Des plaques de guidage horizontales 8, 9 (figures 1 et 2? d'une section transversale restangulaire sont disposées sur le bras 3 parallèlement l'une à l'autre et sont destinées au support d'outil 5, qui est muni, à cet effet, des rainures non désignées par les références, qu'on voit sur la figure 2, et qui coulisse sur ces dernières plaques. Pour mettre le support d'outil en mouvement de translation, on fait appel à un mécanisme 10 vis-écrou (figure 2) exécuté selon une conception connue convenable à cet objectif et entrainé en mouvement par une commande 11 (figure 1) de conception connue. Une barre d'appui 12 (figure 1) de section transversale rectangulaire, est liée au bras 3 dans la zone de sa liaison avec le montant vertical 1 à l'aide d'une articulation exécutée selon une conception connue. Le support 5 comprend deux appuis mobiles (figures 1, 2) destinés à transmettre le poids du support d'outil 5 sur la barre d'appui 12. Chaque appui mobile 14 comporte un corps 15 (figgure 2), solidarisé avec le support d'outil 5 par des moyens connus. Le corps 15 a la forme d'un cylindre hydraulique de conception connue, communiquant avec une source de liquide (non représentée). La pression d'huile dans le cylindre hydraulique est maintenue essentiellement constante à l'aide des moyens connus, qu'on n'a pas décrits pour ne pas rendre difficile la compréhension de l'invent ion. On assure, dans ce cas, un tel effort de contact de l'appui mobile 14 avec la barre d'appui 12, qui ne dépend pas de la valeur du fléchissement de la barre d'appui 12, valeur qui varie sous l'action du poids du support d'outil 5 pendant sa translation le long du bras 3. La tige 16 du vérin hydraulique 15 porte un galet 17, destiné à coopérer avec la barre d'appui 12. Suivant la largeur du support d'outil 5, deux appuis mobiles 14 sont disposés à une certaine distance l'un de l'autre comme représenté sur la figure 1. Une barre complémentaire 18 (figures 1, 2) de section transversale en forme de caisson est disposée a une distance suivant la verticale par rapport à la barre d'appui 12. Une extrémité 18 de la barre complémentaire 18 est fixée rigidement au bras 3. En particulier, il y a deux organes de fixation 3a exécutés selon une conception connue disposés a une distance suivant l'horizontale l'un par rapport à l'autre dans la zone de la liaison du bras 3 avec le montant vertical 1. L'autre extrémité 18b en porte-à-faux de la barre complémentaire 18 est liée a l'extrémité en porte-à-faux 12a de la barre d'appui 12 à l'aide d'une entretoise 19 de manière qu'on puisse effectuer un déplacement de positionnement relatif de ces extrémités 12a, 18b. La barre complémentaire est destinée à servir d'appui a l'extrémité 12a de la barre d'appui 12. Ainsi la barre d'appui 12 possède deux appuis et ceci assure une réduction importante de son fléchissement avec une même section transversale. Un faible fléchissement de la barre d'appui 12 assure un contact sur de l'appui mobile 14 avec la barre d'appui 12 et la transmission du poids du support 5 sur cette dernière. Ainsi, le bras 3 est déchargé du poids du support d'outil 5 et, de ce fait, ne se déforme plus, les plaques de guidage 8, 9 ne se déforment plus elles-aussi ce qui assure une haute précision d'usinage des pièces. Une table 20 (figure 1) est installée sur la fondation 2 de façon telle qu'elle puisse être mise en mouvement rectiligne alternatif vers le montant 1 et éloigné de celui-ci par une commande 21 (figure 1) d'une conception connue. A cet effet, la table est munie d'une semelle 22 (figure 1) solidaire de la fondation 2. La surface supérieure (d'après la figure 1) de la semelle 22 de la table 20 est munie de guidages (non représentés) et la surface de la table 20, s'appliquant sur la semelle 20, est exécutée avec des rainures respectives (non représentées) destinées à coopérer avec les guidages. Un plateau 23 de conception connue est installée sur la table avec la possibilité de tourner autour de l'axe vertical par une commande de conception connue (non repré- sentée). Le plateau porte-pièce 23 est destiné au montage d'une pièce à usiner 24. Un mécanisme de blocage (non représenté) de la table 20 est prévu sur la table 20. La machine-outil d'usinage des métaux par coupe exécutée selon la présente invention fonctionne de la manière suivante. On monte la pièce 24 sur le plateau porte-pièce 23 de la table mobile 20, qui est éloignée du montant 1 a la distance suffisante pour que le bras 3 n'empêche pas le montage de la pièce 24. On bloque la pièce 24 selon un mode connu. A l'aide du mécanisme vis-écrou, on déplace le bras 3 sur les guidages 4 du montant 1 en effectuant ainsi le déplacement de positionnement conformément à la hauteur de la pièce 24 dans la position dans laquelle la pièce 24 est usinée par un outil de coupe 7, fixé dans la tête d'outil 6 à une portée minimale du chariot porte-outil du support d'outil 5. Le mécanisme de déplacement du bras 3 est mis en action et commandé à partir du pupitre de commande (non représenté). Après l'arrêt du bras 3 dans une position imposée en hauteur, le bras 3 est bloqué automatiquement sur le montant 1 par le mécanisme de blocage. Pendant que le bras 3 se déplace sur les guidages 4 du montant I, le support d'outil 5, monté sur ce bras, se trouve dans la zone de la liaison du bras 3 avec les guidages 4 du montant 1. La table 20 est déplacée conjointement avec la pièce 24, fixée sur le plateau porte-pièce 23, sur la semelle 22 par la commande 21 de déplacement rectiligne alternatif dans une telle position par rapport au montant vertical 1 dans laquelle le support d'outil 5 est décalé, d'une valeur minimale lors de l'usinage de la pièce 24, par rapport au montant vertical 1 dans la direction vers le bras3. La commande 21 de mouvement rectiligne alternatif est actionnée à partir du pupitre de commande. La table 20, déplacée dans la position imposée, est bloquée automatiquement sur la semelle 22 par des mécanismes connus convenables à cet objectif#. Le plateau porte pièce 23 portant une pièce 24, est mis en rotation par une commande. La mise en action, l'arrêt du plateau porte-pièce 23 et le réglage de sa vitesse de rotation se font à partir du pupitre de commande. A l'arrivé du signal envoyé du pupitre de commande, le support d'outil 5 est avancé sur les guidages 8,9 du bras 3 par la commande Il et le mécanisme 10 vis-écrou est mis en rotation vers la pièce à usiner. L'outil de coupe 7, fixé dans la tête d'outil 6 se rapproche de la pièce à usiner 24 et effectue son usinage. Pendant l'usinage de la pièce 24 par l'outil de coupe 7, le régime requis d'usinage est assuré par le déplacement du support d'outil 5 sur les plaques de guidage 8, 9 du bras 3 et le déplacement du chariot porteoutil monté dans le support d'outil 5 suivant la verti cale. Les régimes d'usinage sont imposés au pupitre de commande. La machine-outil d'usinage des métaux par coupe peut être équipée de différents systèmes de commande programmés numériques et peut réaliser l'usinage tant en régime universel qu'automatique. Les plaques de guidage 8, 9 assurent l'orientation du support d'outil 5 dans l'espace par rapport à la surface supérieure du plateau porte-pièce 23 et, par conséquent, une haute précision de la forme géométrique de la pièce à usiner 24. Il convient de noter que ce fléchissement de la partie en porte-à-faux du bras et la déformation de ses plaques de guidage changent la trajectoire de l'arête tranchante de l'outil en augmentant ainsi la précision de l'usinage de la pièce. Pendant que le support d'outil 5 glisse sur les plaques de guidage 8, 9 du bras, les appuis mobiles 14 coopérant avec la barre d'appui 12 transmettent sur cette dernière la charge du poids du support d'outil 5. Le liquide moteur refoulé dans le corps 15 de chaque appui 14 sous une pression constante assure une valeur constante de l'effort du contact des galets d'appui 17 avec la barre d'appui 12 qui ne dépend pas de la courbure de la barre d'appui 12, ladite barre d'appui étant course sur n'inporte quel secteur sous l'action du poids du support d'outil. La barre complémentaire 18, fixée en porte-àfaux sur le bras 3 dans la zone de sa liaison avec les guidages 4 du montant 1 coopère avec la barre d'appui 12 l'aide de l'entretoise réglable 19 de façon telle que le fléchissement de la barre d'appui 12 diminue sensiblement, sa section transversale étant invariable. A l'aide de l'entretoise 19, on met l'extrémité 12a de la barre d'appui 12 dans une telle position par rapport à l'extrémité 18a de la barre complémentaire dans laquelle le déplacement vertical de la tige 16 portant le galet d'appui 17 ayant lieu pendant la déplacement du support d'outil 5 le long du bras 3 soit minimale. Il en résulte que le support d'outil 5 se dépla çant sur les plaques de guidage 8, 9 du bras 3 transmet constamment à la barre d'appui 12 par l'intermédiaire des appuis mobiles 14, l'effort résultant de son poids sur toute la longueur de la course. En conséquence, le bras 3 est déchargé du poids du support d'appui 5, c'est-à-dire, que les plaques de guidage 8, 9 du bras 3 ne se déforment plus et la pièce 24 est usinée avec une plus haute précision. Un modèle expérimental d'une machine-outil d'usinage des métaux par coupe a été fabriqué selon la présente invention. Le fléchissement de la barre d'appui de cette machine a été réduit de 16 fois. Les résultats des essais ont fait apparaître que de grosses pièces ont été usinées avec un haut rendement et une précision élevée, les cotes d'encombrement de cette machine-outil d'usinage des métaux par coupe étant réduites. REVENDICATIONS 1. Machine-outil d'usinage des métaux par coupe, comportant un montant vertical (1) et relié avec celui-ci un bras (3) portant un support d'outil (5), avec un appui mobile (14), ainsi qu'une barre d'appui (12), disposée le long du bras (3) et reliée dans la zone de sa liaison avec le montant vertical (1) et destinée à coopérer avec l'appui mobile (14), caractérisée en ce qu'elle comprend une barre complémentaire (18), disposée suivant la verticale à une distance par rapport à la barre d'appui (12) et solidarisée par une extrémité (18a) au bras (3) dans la zone de sa liaison avec le montant vertical (1) et liée par l'autre extrémité (18b) à l'extrémité libre (12a) de la barre d'appui (12) de manière qu'il soit possible de déplacer, dans le but de positionnement, ces extrémités (12a, 18b), la barre d'appui (12) étant articulée avec le bras (3). 2. Machine-outil d'usinage des métaux par coupe, selon la revendication 1, caractérisée en ce que les extrémités (12a, 18b) de la barre d'appui (12) et de la barre complémentaire (18) sont reliées à l'aide d'une entretoise (19) réglables en hauteur.