Brevet FR2605257A1 — publié le 19880422

i TETE DE REGLAGE A HAUTE PRECISION POUR MACHINE-OUTIL, NOTAMMENT ALESEUSE OU ANALOGUE La présente invention concerne une tête de réglage à haute précision pour machine-outil, notamment aléseuse ou analogue, avec un boîtier essentiellement cylindrique reliable à la broche de la machine-outil, un coulisseau, déplaçable radialement dans un guidage de même direction dudit boîtier, sur lequel est fixable un porte-outil, un organe de positionnement déplaçable axialement dans ce même bottier et, fixée au coulisseau, une pièce de règlage qui présente une encoche dirigée obliquement par rapport à l'axe du boîtier et allant en se rétrécissant- vers son propre fond dans laquelle est en prise un téton prévu, en saillie, sur l'organe de positionnement et se rétrécissant conformément à la section de l'encoche en direction de son extrémité libre. Une telle tête de règlage à haute précision connue de par le modèle d'utilité allemand DE-GM 74 09 979 comporte une tige de manoeuvre déplaçable axialement dans le boitier et portant comme organe de positionnement une denture hélicoïdale. Cette dernière est en prise dans une denture hélicoïdale correspondante ménagée sur le coulisseau. Mais, par suite de tolérances de fabrication, on constate entre les deux dentures heélicoidales un jeu qui se répercute sur la précision du déplacement du coullsseau. Cette tète de réglage connue ne convient par conséquent pas à des ucinage-z u_-. requièrent une très haute précision. Il est à conslderer en même temps que l'on a besoin de têtes de règlage à haute précision - avec coulisseau actionnable automatiquement non seulement pour pouvoir usiner un long programme à des diamètres de grandeurs différentes, mais aussi pour une correction automatique du tranchant. On peut ainsi contrôler automatiquement après coup les diamètres d'usinage finis de pièces au cours d'un usinage automatique. Si le diamètre alors constaté se trouve en dehors des tolérances prescrites, ce qui peut par exemple être dû à une usure du tranchant ou à un éloignement préalable du tranchant par rapport à la surface de la pièce, il faut que l'outil soit règlable avec une très haute précision au diamètre d'usinage correct automatiquement et sans arrêt de la machine. L'invention a en conséquence pour objet une tête de règlage à haute précision pour machine-outil,. notamment aléseuse ou analogue, du genre annoncé, dans laquelle le mouvement axial de l'organe de positionnement se transforme de façon simple et sans jeu en.un mouvement radial du coulisseau et qui se distingue ainsi par une précision d'usinage des plus élevées. Cette tête de règlage à haute précision est caractérisée par le fait que le téton est déplaçable perpendiculairement au fond de l'encoche, et fixable, sur l'organe de positionnement. Par le déplacement du téton perpendiculairement au fond de l'encoche, on obtient l'appui sans 3eu de ses surfaces de contact allant en se rétrécissant vers ledit fond d'encoche contre les surfaces de délimitation de cette dernière. La possibilité de régler le téton permet d'obtenir cet appui sans jeu même avec des tolérances de fabrication moins serrées. La totale absence de jeu entre l'organe de positionnement et la pièce de réglage vaut à la tête selon l'invention une très haute précision de fonctionnement. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pièce de réglage est un disque, notamment en bronze de moulage, dans la face frontale duquel l'encoche est creusée, lequel disque est disposé à fleur dans un évidement cylindrique du coulisseau et est fixable dans des positions angulaires de rotation prédéterminées par rapport à ce dernier. Cette réalisation permet de modifier le rapport de transmission entre l'organe de positionnement et la pièce de règlage et d'adapter de la sorte la tête de réglage à la précision d'usinage chaque fois requise. Si l'on. règle par' exemple le disque en sorte que son encoche soit inclinée d'un angle de 26'34' par rapport à l'axe du boîtier, le coullsseau se déplacé de 0,5 mm en cas de déplacement axial de 1 mm de l'organe de positionnement et l'on obtient ainsi un changement de diamètre d'usinage de 1 mm. Si l'on règle en revanche le disque en sorte que son.encoche soit inclinée d'un angle dE 2552' par rapport à L'axe du boîtier, on obtient en cas de déplacement en direction axiale de 1 mm de l'organe de positionnement un déplacement radial du coulisseau de 0,05 mm et par conséquent un changement de diamètre d'usinage de 0,1 mm. Suivant d'autres particularités avantageuses possibles de l'invention: le téton est disposé sur un corps cylindrique qui est en prise dans un alésage perpendiculaire au fond d'encoche de l'organe de positionnement; dans le corps cylindrique du téton est placée une vis coaxiale de réglage qui s'appuie contre le fond de l'alésage; le corps cylindrique du téton est blocable par une vis de serrage enfoncée tangentiellement à sa surface latérale dans l'organe de positionnement; l'encoche présente une section semi- circulaire et le téton est établi sous forme hémisphérique; le téton hémisphérique présente un méplat sur son extrémité libre; le méplat est forme par un alésage coaxial à la vis de réglage du corps cylindrique; l'encoche présente une section trapézoïdale ou triangulaire et,le téton va en se rétrécissant en conséquence en forme de trapèze ou de triangle 'en direction de son extrémité libre; l'organe de positionnement est un corps cylindrique déplaçable axialement dans un alésage axial central du boîtier et ce corps cylindrique présente à son extrémité avant, pour le coulisseau, un évidement dont il résulte sur lui- méme la formation d'un bras dirigé vers l'avanr et présentant l'alésage destiné au corps cylindrique du téton; le bras de l'organe de positionnement présente deux surfaces de guidage de direction perpendiculaire au coulisseau et parallèle à l'axe du boîtier et sur chacune de ces surfaces s'appuie sans jeu une plaque de guidage déplaçable, et immobilisable, perpendiculaire- ment à elle par rapport au bottier; l'organe de positionnement présente un filetage femelle dans lequel est en prise par un filetage extérieur une broche de commande disposée en position centrale dans le boîtier et établie tournante sans jeu au moyen de deux roulements à billes serrés axialement; les deux roulements à billes s'appuient sur les versants de directions opposées d'un talon annulaire ménagé sur la broche de commande ou sur un manchon entourant celle-ci, ce talon annulaire ayant une section triangulaire et ses surfaces de délimitation inclinées en des directions opposées obliquement sur l'axe de la broche de commande formant les deux versants précltés. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe axiale, suivant la ligne I-I de la figure 3 d'un premier- exemple de réalisation la figure 2 est une coupe axiale operee suivant la ligne II-II de la figure 1 avec suppression du coulisseau; la figure 3 est une coupe suivant la ligne III- III de la figure 1; la figure 4 est une coupe suivant la ligne IV- IV de la figure 3; la figure 4a représente une variante par rapport à la figure 4; la figure 5 est une coupe axiale correspondant à un autre exemple de réalisation la figure 6 est une coupe axiale partielle d'une autre sustentation de broche de commande. Le bottier essentiellement cylindrique 1 comporte une tête 2 également cylindrique reliable directement, ou par l'intermédiaire d'un adaptateur, à la broche non représentée d'une machine-outil, notamment d'un tour. La fixation de la tête 2 à la broche de machine-outil, ou à l'adaptateur, s'effectue au moyen d'une goupille d'assemblage 3 qui coopère avec des vis de serrage non représentées dans la broche de machine-outil, ou l'adaptateur, comme il est indiqué de façon plus précise dans le brevet allemand DE-PS 31 08 439. Le bottier cylindrique 1 présente, coaxialement à son axe A, un alésage central 4 dans lequel est déplaçable en organe de positionnement 5 un corps cylindrique. Comme on le voit sur la figure 1, l'organe de positionnement, ou corps cylindrique 5 présente quant à lui dans sa partie avant un évidement 6 duquel résulte,sur ce même corps cylindrique, la formation d'un bras 5a faisant saillie vers l'avant. Un coulisseau 9 est déplaçable en translation radiale dans un guidage 8 de même direction. Le bras 5a s'étend sur une partie dudit coulisseau 9. Ce dernier présente une tête cylindrique 10 analogue à la tête 2. Un porte-outil 11 est enfilable,et fixable au moyen d'une goupille d'assemblage 12 correspondant à la goupille 3, sur la tête 10. Le coulisseau transversal 9 peut, le cas échéant, aussi être muni de logements pour un porte- outil sur une de ses faces terminales 9a. Un disque 14 servant de pièce de réglage est disposé à fleur dans un alésage 13 décroché en forme de gradin et est maintenu par la vis 14b. Dans la face frontale 14a du disque 14 est creusée une encoche 15. Le disque 14 peut être verrouillé dans des positions angulaires de rotation prédéterminées par rapport au coulisseau 9, ce que l'on peut réaliser par exemple au moyen d'une cheville 16 qui pénètre dans un alésage 17 du coulisseau et partiellement aussi dans un évidement semi-circulaire 18 ou 18a du disque en question 14. Par changement de l'angle p que l'encoche 15 forme avec l'axe A du boîtier, on peut modifier le rapport de transmission entre l'organe de positionnement 5 déplaçable axialement et la pièce de réglage, ou le disque 14, déplacable radlaiement. úi. l'angle d'inclinaison, tel qu'il est représenté sur la figure 3, est de 26 34', le coulisseau se déplace de 0,5 mm, ce qui correspond à,une variation de diamètre de 1 mm, pour un déplacement axial de 1 mm de l'organe de positionnement 5. Si l'on tourne le disque 14 en sorte que la cheville 16 pénètre dans l'évidement 18a, comme représenté sur la figure 5, l'encoche 15 forme avec l'axe A du bottier un angle p1 de 5'43'. Dans ce cas, pour un déplacement axial de 1 mm de l'organe de positionnement 5, le coulisseau 9 subit une translation de 0,1 mm, ce qui correspond à une variation du diamètre de travail de l'outil de 0,2 mm. En fonction de l'angle p ou pl, la plage de réglage maxiale du coulisseau 9 se modifie naturellement aussi. Cette plage de réglage augmente avec l'angle p. On peut d'autre part augmenter la précision de réglage par réduction de l'angle P, car il ne correspond plus alors à un grand trajet de réglage de l'organe de positionnement 5 qu'un petit trajet de réglage du coulisseau 9. L'encoche 15 présente nécessairement une section allant en se rétrécissant vers son fond 15a. Elle peut par exemple présenter une section semi-circulaire. Dans l'encoche 15 pénètre un téton 19 qui presente une section correspondant à celle de l'encoche, ledit téton 19 étant de préférence établi sous forme hemlsphérlque. Ce même téton 19 est placé sur un corps cyllndrique 20 qui coulisse dans un alésage 21, perpendiculaire au fond d'encoche 15a, du bras 5a de l'organe de positionnement 5. Une vis de réglage coaxiale 22 qui s'appuie par une de ses extrémités contre le fond 21a de l'alésage 21 est enfonçable dans le corps 20. Au moyen de cette vis de réglage 22, qui est accessible à travers un alésage 23 du téton 19, on peut déplacer le corps 20 et le téton 19 perpendiculairement au fond d'encoche 15a et supprimer ainsi tout jeu entre le téton 19 et l'encoche 15. Cela fait, on bloque avantageusement le corps 20 par une vis appropriée 24 enfonçable tangentiellement à la surface latérale dudit corps 20 dans le bras 5a de l'organe de positionnement 5, la vis de blocage 24 s'appliquant ainsi par un évidement 24a contre ladite surface latérale. La vis de blocage 24 est ainsi disposée que, lorsqu'on la serre, une force dirigée vers le fond 21a de l'alésage 21 s'exerce sur le corps du téton par suite du frottement entre la surface latérale et l'évidement 24a. On est ainsi assuré que la vis de réglage 22 s'appuiera réellement contre le fond 21a de l'alésage 21. Le téton hémlspherique 19 présente avantageusement sur son extrémité libre un méplat 19a afin de ne pas s'appuyer contre le fond d'encoche 15a, mais contre les parois latérales de l'encoche 15. Dans l'exemple de réalisation représenté. ce méplat est formé du fait de la présence de l'alésage 23 dans le téton 19. La configuration hémisphérique du téton 19 présente cet autre avantage que. quelle que soit la position angulaire de rotation du disque 14, ledit téton 19 s'adapte toujours dans l'encoche 15. Si le téton a en revanche une forme trapézoïdale, comme représente sur la figure 4a, il faut, en cas de rotation du disque 14, faire tourner aussi le corps 20 après desserrage de la vis de blocage 24. L'encoche 15 pourrait, le cas échéant, aussi avoir une autre section allant en se rétrécissant vers le fond d'encoche. C'est ainsi que l'on a représenté sur la figure 4a une encoche 15' à section trapézoïdale. Le téton 19' est en conséquence également trapézoïdal. L'encoche pourrait, le cas échéant, aussi avoir une section triangulaire, et le téton par conséquent une forme également triangulaire. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4a, la vis de réglage 22 s'appuie également contre le fond d'alésage 21a. Mais il existe dans le bras 5a un alésage 25 à travers lequel on peut faire passer un outil pour faire tourner la vis de réglage 22. Le boîtier cylindrique 1 est muni d'un alésage 26 à travers lequel l'alésage 25 est accessible dans une position déterminée de l'organe de positionnement 5. On peut fermer l'alésage 26 par une vis non représentée afin d'empêcher la pénétration de réfrigérant, copeaux et impuretés. Afin que la tête de réglage selon l'invention présente une précision de travail aussi grande que possible, il importe que le bras 5a de l'organe de positionnement 5 ne puisse pas se décaler latéralement. A cet effet, le bras 5a présente deux surfaces guides 27 de direction perpendiculaire au coulisseau 9 et parallèle à l'axe A du boîtier. Sur chaque surface guide 27 est en appui sans jeu une plaque guide 28. Cette absence de jeu s'obtient par le fait que, lors du montage, on comprime les plaques guides 28 contre les surfaces guides 27 et ne serre qu'ensuite les vis de maintien 29 des plaques guides 28. Pour améliorer les caractéristiques de glissement de l'organe de positionnement 5 et aussi du disque 14 par rapport aux parties coopérant avec eux, il est opportun de réaliser lesdits organe 5 et disque 14 en bronze de moulage. Le déplacement axial de l'organe de positionnement peut s'obtenir de différentes façons. Selon les figures 1 et 2, l'organe de positionnement 5 comporte un filetage femelle 30. Une broche de commande 31 est montée tournante dans le boîtier 1 et privée de jeu axial au moyen de deux roulements à billes 32 serrés axialement. Un manchon 33 qui comporte un talon annulaire.34 de section triangulaire est fixé par des vis sur il tête du boîtier. Les surfaces de délimitation 34a et 34b du talon annulaire inclinées dans des directions opposées par rapport à l'axe de la broche de commande, ou à l'axe A du boîtier. forment des versan..s contre lesquels s'appuient les roulements à ieú 5 Une douille 35 qui entre en prise dans le filetage femelle 30 par un filetage extérieur 36 est enfilée sur la broche de commande 31. Une vie 37 qui appui-e ladite douille 35 contre la plaque de palier 38 sert à précontraindre les deux roulements à billes 32. Une cheville transversale 39 qui traverse un alésage également transversal de la broche de commande 31 et pénètre dans les évidements semi-circulaires 40a, 40b des faces frontales de la douille 35 et de la plaque de palier 38 fait qu'en cas de rotation de la broche de commande 31 lesdites douille 35 et plaque de palier 38 sont également entraînées en rotation. La broche de commande 31 et la douille 35 traversent une boutonnière 41 de la goupille d'assemblage 3. L'entraînement de la broche de commande peut être assuré Par une tige de commande non représentée, mais établie tournante dans la broche de la machine-outil, laquelle tige. peut, par exemple, être commandée par un moteur pas à pas placé dans ladite broche de machine- outil et être reliée à la broche de commande 31 par un accouplement débrayable. On pourrait, le cas échéant, procéder aussi manuellement à un déplacement de la broche de commande 31 avant que le boîtier 1 avec sa tête 2 soit assemblé à la broche de machine-outil. Il faudrait prévoir dans ce cas sur l'extrémité arrière de la broche de commande 31 un flasque 42 avec une graduation appropriée. On pourrait également obtenir selon la figure 6 une sustentation sans jeu axial de la broche de commande 31' en munissant celle-ci d'un talon annulaire 43 à section triangulaire. Les roulements à billes 32 s'appuieraient alors sur les versants 43a et 43b, inclinés obliquement par rapport à l'axe de la broche, ou à l'axe A du boîtier, du talon annulaire. On peut précontraindre les roulements à billes 32 au moyen d'un écrou 44 vissé dans le manchon 45. Si la broche de machine-outil comporte un tirant déplaçable axialement par voie hydraulique ou électrique, on peut adopter pour la tête de réglage à haute précision la forme de réalisation légèrement différente que représente la figure 5. On a désigné sur cette figure par les mêmes références numériques que dans l'exemple précédent les parties remplissant les mêmes fonctions et les remarques que l'on a faites à ce sujet s'appliquent à elles avec les transpositions nécessaires. L'exemple selon la figure 5 ne diffère du précédent que par le fait qu'une tige de commande 36 déplaçable en translation axiale dans le bottier 1 est vissée à demeure dans l'organe de positionnement 5. Le tirant, non représenté, de la broche de machine-outil attaque cette tige de commande 46 par un accouplement approprié. REVENDICATIONS 1. Tête de réglage à haute précision pour machine- outil, notamment aléseuse ou analogue, avec un boîtier essentiellement cylindrique reliable à la broche de la machine-outil, un coulisseau, déplacable radialement dans un guidage de même direction dudit bottier, sur lequel est fixable un porte-outil, un organe de positionnement déplaçable axialement dans ce même bottier et, fixée au coulisseau, une pièce de réglage qui présente une encoche dirigée obliquement par rapport à l'axe du boîtier et allant en se rétrécissant vers son propre fond dans laquelle est en prise un téton prévu, en saillie, sur l'organe de positionnement et se rétrécissant conformément à la section de l'encoche en direction de son extrémité libre, tête de réglage caractérisée par le fait que le téton (19, 19') est déplaçable perpendiculairement au fond (15a, 15'a) de l'encoche, et fixable, sur l'organe de positionnement (5, aà. 2. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le téton (19, 19') est disposé sur un corps cylindrique (20) qui est en prise dans un alésage (21), perpendiculaire au fond (15a, 15'a) de l'encoche, de l'organe de positionnement (5, 5a). 3. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 2 caractérisée par le fait que dans le corps cylindrique (20) du teton est piacee une vis coaxiale de réglage (22) qui s'appuie sur le fond (21a) de l'alésage. (21). 4. Tête de réglage à haute-précision selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisée par le fait que le corps cylindrique (20) du téton est blocable par une vis de serrage (24) enfoncable tangentiellement à sa surface latérale dans l'organe de positionnement (5, 5a). 5. Tête de réglage à haute précision selon l'une auelconque des revendications 1 a 3 caractérisée par le fait que l'encoche (15) présente une section semi- circulaire et le téton (19) est établi sous forme hémisphérique. 6. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 5 caractérisée par le fait que le téton hémisphérique (19) présente un méplat (19a) sur son extrémité libre. 7. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 6 caractérisée par le fait que le méplat (19a) est formé par un alésage (21) coaxial à la vis de réglage (22) du corps cylindrique (20). 8. Tête de réglage à haute précision selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée par le fait que l'encoche (15') présente une section trapézoïdale outriangulaire et que le téton (19') va en se rétrécissant, en conséquence, en forme de trapeze ou de triangle en direction de son extremite libre. 9. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'organe de positionnement (5, Sa) est un corps cylindrique déplaçable axialement dans un alésage central de même direction (4) du bottier (1) et que ce corps cylindrique présente à son extrémité avant, pour le coulisseau (9), un évidement (6) dont il résulte sur lui la formation d'un bras (5a) dirigé vers l'avant et présentant l'alésage (21) destiné au corps cylindrique (20) du téton. 10. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 9 caractérisée par le fait que le bras (5a) de l'organe de positionnement présente deux surfaces de guidage (27) de direction perpendiculaire au coulisseau (9) et parallèle à l'axe (A) du boîtier et que sur chacune de ces surfaces (27) est en appui sans jeu une plaque de guidage (28) déplaçable perpendiculairement à elle, et immobilisable, par rapport au boîtier 1. 11. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 1 caractérisée par le fait que la pièce de réglage est un disque (14) dans la face frontale (14a) duquel l'encoche (15, 15') est creusée, lequel disque est disposé à fleur dans un évidement cylindrique (13) du coulisseau (9) et est fixable dans des positions angulaires de rotation prédéterminées par rapport à ce dernier. 12. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 11 caractérisée par le fait que le disque (14) est réalise en bronze de moulage. 13. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'organe de positionnement (5) présente un filetage femelle (30) dans lequel est en prise par un filetage extérieur (36) une broche de commande (31, 31') disposée en position centrale dans le bottier (1) et établie tournante sans jeu au moyen de deux roulements à billes (32) serreés axlalement. 14. Tête de réglage à haute précision selon la revendication 13 caractérisée par le fait que les deux roulements à billes (32) s'appuient sur les versants de directions opposées (34a, 34b; 43a, 43b) d'un talon annulaire (34, 43) ménagé sur la broche de commande (31') ou sur un manchon (33) entourant celle-ci concentriquement, ce talon annulaire (34, 43) ayant une section triangulaire et ses surfaces de délimitation inclinées en des directions opposées obliquement sur l'axe (A) de la broche de commande formant les deux versants (34a, 34b; 43a, 43b) précités.