Brevet FR2586951A1 — publié le 19870313

La présente invention concerne un appareil a aléser d'un type nouveau dont la prise de cotes est obtenue par déformation élastique du porte-outils autour de son axe. Il s'applique à toutes les broches de machines outils et tout particulièrement aux aléseuses et fraiseuses. On connaît de très nombreux types d'appareils a alé ser. Certains sont communément appelés "têtas & aléser". Dans ce cas, l'outil coupant peut être déplacé et mis a la cote, sur des distances relativement importantes, par n importe quel système de glissières dont la partie mobile est mue par un système vis/écrou ; par conséquent, lorsque l'on veut modifier la cote de l'alésage à usiner, on déplace la partie coupante au "grain" d'une valeur correspondant à l'enlèvement de copeaux désiré. On conçoit dans ce type d'appareils qu'il y ait, entre le cone permettant de lier l'appareil & la broche de la machine et la partie coupante su grain des jeux dus dus a l'empilage de plusieurs pièces pouvant provoquer, lors de la coupe, des vibrations. D'autre part, ce type d'appareils présente l'incon- vénient autre cher et relativement fragile. On connatt d'autres types d'appareils à aléser dits "alésoirs expansibles". La prise de cotes s'effectue par défor- mation globale de l'ensemble de la partie coupante. Il n'y a donc pas, dans ce cas précis, déplacement, par rapport à l'axe de rotation de l'appareil, de l'arête coupante du grain mais déformation de l'ensemble des arêtas coupantes par rapport a l'axe de rotation. Il existe également un troisième type d'appareils à aléser, appelés "barres à aléser" comportant en leur extrémité un outil coupant intégré à un système extensible. Cet ensemble est logé dans un alésage radial. Le but recherché, selon l'invention était de reédier aux inconvénients et aux limites des appareil précités L'appareil a aléser, selon lsinvention, est établi sur la base d'un concept nouveau permettant la prise de cotes avec une tolérance précise. Selon une première caractéristique de l'invention, l'appareil & aléser est remarquable en ce qu'il est agencé pour permettre la prise de cotes par déformation de la fibre neutre longitudinale de l'axe porte-outils. Cette déformation est obtenue par la flexion, sous un effort modulable et réglable, d'une partie de l'axe porte-outils contenu entre deux appuis. Suivant une autre caractéristique, l'axe porte-outils de l'appareil à aléser, peut entre porté, dans sa partie fléchis- sante, en une extrémité par un système de billes et de cônes, l'autre appui se faisant soit par une membrane flexible solidaire du porte-outils et bloqué sur le c8ne de fixation, soit par une coupelle élastique en liaison avec un Çônc ménagé à la hauteur de l'appui de l'axe porte-outils. Suivant une autre caractéristique, l'arbre porteoutils de l'appareil à aléser peut titre raccourci et ne plus porter directement l'outil coupant, ce dernier étant indépendant d'un barreau venant se loger en bout de l'appareil à aléser, objet de la présente invention. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le système d'introduction de la charge ou de l'effort provoquant la flexion du barreau porte-outils entre les deux appuis, peut titre obtenu par différents moyens, disposés dans le corps de l'appareil à aléser et agissant directement sur l'axe porte-outil. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la suite de la description. Pour fixer l'objet de l'invention illustré d'une ma nièce non limitative aux figures des dessins oci la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil à aléser avec le porte-outils intégré à l'appareil et où l'élément élastique est indépendant du porte-outils g 17in- troduction de la charge s'effectue par un fluide. la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une première variante de l'appareil selon l'invention, dans ce cas l'élément élastique fait partie du porte-outils. Par ailleurs, l'effort de flexion est transmis par un matériau souple et déformable du type élastomère, la figure 3 est une vue en coupe longitudinale sem- blable & la figure 2, illustrant la variation géométrique du porte-outils sous l'effet d'un effort appliqué entre ses deux appuis, le déplacement angulaire de l'axe porte-outils étant illustré en -----------~~~~~ traits --------------------- mixtes. la figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une troisième variante o le porte-outils est amovible et reçoit a l'une de ses extrémités une barre amovible porte-outils, la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil à aléser semblable à celui de la figure 4, mais oh le second appui est solidaire du porte-barres, la figure 6 est une vue en élévation de l'appareil à aléser suivant l'axe A.f. de la figure 1. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. On a illustré figure 1, a titre d'exemple, un appareil a aléser suivant l'invention qui comprend un conne (1) normalisé, adaptable à toute broche de machine outils et avantageusement aux fraiseuses, aléseuses, perceuses. La liaison avec la broche de la machine s'effectue par la partie conique, les deux entailles (19) ainsi que la partie filetée arrière (20) recevant le tirant de broche non illustré aux dessins. L'attachement de fixation peut Btre du type conique, cylindrique, prismatique, carré ou autre. Selon une première variante, l'arbre porte-outils (4) est porté par deux appuis. L'appui arrière est constitué, ainsi qu'il apparaît par la coupe partielle effectuée, par un ensemble de deux cônes inversés et opposés entre lesquels est disposé un jeu de billes. Plus particulièrement l'extrémité arrière (4-1) de l'arbre porte-outils est profilée avec une cavité (4-2) autorisant le centrage et roulement de bille. En position opposée et en regard est prévue une bague (21) filetée introduite dans l'alésage intérieur (1-1) du corps (1). Cette bague présente une échancrure (21-1) avant autorisant le centrage des billes (s) précitées ou autres moyens équivalents.Ladite bague est agencée avec un profil å six pans ou équivalent pour assurer son réglage en profondeur. Ladite bague fait office de vis de réglage. L'appui avant est assuré par le positionnement et l'appui d'une coupelle flexible (2 > sur la portée conique (4-3 > prévue dans la partie médiane de l'arbre porte-outil (4). Plus particulièrement, ladite coupelle cylindrique présente une ouverture centrale (2-1) conique lui permettant de s'adapter sur la portée conique (4-3 > . En outre, elle comPrend une collerette intérieure (2-2) autorisant son centrage par rapport au corps (1), Elle est agencée dans la partie avant avec des ouvertures (2-3 / 2-4) pour le positionnement de vis (6-10) pénétrant dans le corps (1) muni d'ouvertures en regard et complémentaires. En se référant aux figures, la vis (b) est introduite dans au moins une ouverture ou canal (1-2) pentu et profilé débouchant dans l'alésage intérieur dudit corps sensiblement dans sa partie centrale.Cette vis réglable en positon forme en bout, directement ou d'une manière rapportée, piston (8) susceptible d'agir en pression sur un fluide (9). Une bague d'étanchéité (10) est intercalée dans l'extrémité du conduit entre le fluide et la bille (7) venant en appui sur l'axe porte-outil (4 > . Ainsi réalisée, la vis (6 > et les éléments suivants permettent l'introduction et le réglage de l'effort de flexion au porteoutils. La charge normale est transmise par la bille (7 > entre les deux appuis de l'axe porte-outils.Bien que cela ne soit pas illustré, la vis au niveau de sa zone de commande comportera un certain nombre de repères mobiles par rapport a un repère fixe ménagé dans la coupelle de fanon que l'opérateur puisse connaître la valeur de l'enlèvement de copeaux qu'il désire enlever en une seule opération sur la pièce a traiter. La coupelle flexible (2) est fixée par une pluralité de vis (10) disposées régulièrement sur sa périphérie dans des ouvertures (1-3) réalisées sur la portée cylindrique avant du corps. Par ailleurs, ladite coupelle comporte une zone (2-5) de flexion entre sa bordure périphérique extérieure (2-6) et sa zone d'appui (2-7) sur la partie conique (4-3) de l'axe porteoutils. Cette zone de flexion offre une double fonction d'auto- riser une légère rotation du porte-outils et l'introduction par flexion axiale de la précontrainte. On notera que la bague ou vis de réglage (3) avec un blocage plus ou moins important introduit l'effort de précon- trainte entre les deux points d'appui avant et arrière, de façon & ce qu'il nty ait, quel que soit l'effort de coupe, aucun jeu possible dans la liaison axe/porte-outi ls/cone d'entraînement, évitant ainsi tout risque de vibration au moment de la coupe. Par ailleurs et en complément, l'extrémité du porteoutils est agencée pour recevoir l'outil coupant (12), une vis (13 > assurant son blocage en position. On a illustré figure 2, une variante de réalisation de l'appareil a aléser. Dans ce cas, la coupelle flexible (2) ou élément élastique fait partie du porte-outils et présente un flasque circulaire (14) ou membrane & paroi mince déformable. En variante de la figure 1, le système d'introduction de la charge ou de l'effort provoquant la flexion de l'axe porteoutils entre les appuis est obtenu par l'utilisation d'un matériau souple déformable (15) tel que visco-élastique en élasto- mère ou autres, soumis comme précédemment à l'action d'une vis- piston (6). Il s'agit d'une illustration possible étant consi déré que le système d'introduction pourrait autre celui de la figure 1. On a montré figure 3 de manière amplifiée, la défor- mation angulaire de l'axe porte-outil soumis a l'action de charge donnée par le réglage de la vis (6). Lorsque l'opérateur introduit, en vue "de prendre sa cote" un effort par blocage de la vis, l'axe porte-outils fléchit entre des deux points d'appuis avant et arrière provoquant une déformation de sa fibre neutre longitudinale, créant ainsi un éloignement de l'arête coupante de l'outil par rapport à l'axe de rotation de ce dernier. On a représenté a la figure 4, une variante de réalisation d'une part de l'axe porte-outil (4) pris en lui-mEme et d'autre part, des moyens acceptant la charge provoquant la flexion dudit axe, ces deux dispositions n'étant pas liées l'une à l'autre mais pouvant être combinées avec les réalisation précé- dentes. Elles ont été regroupées pour ne pas augmenter les des sins explicatifs. Sur cette figure correspondant à certains cas d'utilisation avantageux de l'appareil à aléser, la pièce (16) soumise à la flexion n'est plus directement le porte-outils comme précédemment mais est agencée avec un trou borgne (16-1) pour recevoir à l'une de ses extrémités la barre porte-outils, non illustrée. Cette barre est de toute longueur appropriée selon l'utilisation correspondante. Une ouverture (16-2) permet lin- troduction d'une vis de blocage de la barre. La pièce (14) est solidarisée par une clavette ou autre moyen équivalent au corps (1). Elle présente en outre, comme précédemment, une portée m- diane conique sur laquelle s'ajoute la coupelle flexible . Dans cette version, le deuxième appui permettant l'introduction de la recharge ou précontrainte par l'intermé- diaire de la bague ou vis est indépendant de l'axe porte-outils, puisqu'il intervient au niveau du porte-barre. Concernant le système d'introduction de la charge, en variante, on a illustrée l'utilisation d'un train de billes sol- licitées en pression d'appui par la vis-piston (6 > . La figure 5 est semblable a la figure 4 à la diff4- rence près que la pièce ( porte-barreaux est agencée directement ou d'une manière rapportée avec un flasque ou membrane souple (18-1) déformable susceptible d'encaisser les variations de positions de l'axe porte-outils. Il est bien évident que sans sortir du cadre de l'in vention, d'autres réalisations sont possibles au niveau de l'in- troduction de la charge, au niveau des moyens pour la mise en précontrainte. Les avantages ressortent bien de la description. En particulier, on souligne le fait que cet appareil permet de donner un alésage, une tolérance précise. Le fait d'introduire une précontrainte entre les appuis présente l'avantage de supprimer tout jeu éliminant tout risque de vibration du porte-outils lors d'une opération d'usinage. De plus, la précontrainte est réglable, on peut ainsi modifier la fréquence propre de l'appareil et ainsi éviter les vitesses critiques d'usinage. L'appareil est en outre de conception simple, peu couveuse et d'une grande fiabilité de pression. On souligne également la facilité de mesurage et d'établissement de la cote å réaliser. Celle-ci est mesurée par l'action de la vis de commande (6) en égard d'une graduation de référence et est proportionnelle a l'effort introduit entre les deux appuis du porte-outils. L'invention ne se limite aucunement & celui de ses modes dSapplication non plus qu'a ceux des modes de réalisation de ces diverses parties ayant plus spécialement été indiquées. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Appareil a aléser permettant la prise de cotes avec tol6- rance précise caractérisé en ce qu'il est agencé et comprend des moyens permettant la prise de cotes par déformation de la fibre neutre longitudinale de l'axe porte-outils, lesdits moyens assu- rant un effort réglable et modulable d'une partie de l'axe porteoutils contenu entre deux appuis. - 2 - Appareil à aléser selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens assurant une contrainte entre les deux appuis du porte-outils supprimant tout jeu, préalablement & l'introduction de la charge pour la prise de cotes. - 3 - Appareil a aléser selon les revendications 1 et 2 ensemble du type comprenant un attachement de fixation recevant un axe porte-outils caractérisé en ce que ledit axe porte-autil (4) est profilé pour recevoir directement ou d'une manière rapportée un moyen flexible et déformable bloqué sur l'attachement de fixation ( - 4 - Appareil à aléser selon les revendications 1 et 2 ensemble du type comprenant un attachement de fixation recevant un axe porte-outils, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce ( agencée intérieurement pour recevoir une des extrémités de la barre porte-outils, ladite pièce étant solidarisée å l'attachement de fixation et étant agencée directement ou d'une manière rapportée avec un moyen flexible et déformable bloqué sur ltattachement de fixation. - 5 - Appareil à aléser selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 ensemble, caractérisé en ce que ledit attachement est agencé intérieurement avec des ouvertures débordant dans l'alésage intérieur revevant l'axe porte-outils et dans lesquelles sont disposées les moyens autorisant l'introduction et le réglage de la force agissant sur la fibre neutre de l'axe porte-outils. - 6 - Appareil à aléser selon l'une quelconque des revendica tions 3 et 4 caractérisé en ce que l'arbre porte-outils (4 > ou la pièce (16) recevant l'arbre porte-outils est porté par deux appuis, l'appui arrière étant assuré par l'aménagement-dans l'extrémité arrière dudit axe en coopération avec une bague ou vis (21) introduit de manière réglable dans l'alésage de l'attachement de fixation et un moyen de roulement (3) ou autre assurant la précontrainte entre les appuis et l'appui avant étant assuré par le positionnement et l'appui d'un moyen flexible et déformable sur l'axe porte-outils. - 7 - Appareil a aléser selon l'une quelconque des revendita- tions 3 et 4, caractérisé en ce que le moyen flexible et défor- mable se présente sous la forme d'une coupelle ou membrane (2) s'ajustant directement ou de manière rapportée sur une portée conique (4-3) de l'axe porte-outil ou de la pièce iI portebarre, ladite membrane comprenant une collerette intérieure (22) de centrage par rapport au cone de fixation, des ouvertures (2-3 /2-4 > pour le positionnement de vis (6-10) pénétrant dans l'attachement (1) et comprenant en outre une zone de flexion (25) entre sa bordure périphérique extérieure (2-6 > et sa zone d'appui ou intégrée a la portée conique (4-3 > de l'axe porteoutils ou de la pièce (16 > porte-barre. - 8 - Appareil à aléser selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens autorisant l'introduction et le réglage de la force agissant sur la fibre neutre de l'axe porte-outils com- prennent motamment une vis (4) réglable en position et formant piston à son extrémité pour agir par un moyen intermédiaire sur une bille vanant en appui sur l'axe porte-outils - 9 - Appareil à aléser selon la revendication 8 caractérisé en ce que le moyen intermédiaire est un fluide 9, une bague dX4tan- cheité étant disposée dans l'extrémité du conduit entre ledit fluide et la bille (7). - 10 - Appareil a aléser selon la revendication 89 caractérisé en ce que le moyen intermédiaire est un matériau souple déforma- ble (15). - ii - Appareil a aléser selon la revendication 8, caractérist en ce que le moyen intermédiaire est constitué d'une channe de billes (17). - i2 - Appareil a aléser, selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vis (6) comporte des repères mobiles par rapport à un repère fixe ménagé sur le moyen flexible déformable.