Brevet FR2609921A1 — publié le 19880729

MACHINE-OUTIL A COMMANDE NUMERIQUE EQUIPEE D'UN MAGASIN D'OUTILS PROGRAMMABLE A CHARGEMENT MANUEL ETMAGASIN D'OUTILS CORRESPONDANT La présente invention concerne une machine-outil, en particulier une fraiseuse, å commande numérique, qui est équipée d'un magasin d'outils programmable a chargement manuel. Elle concerne également le magasin d'outils correspondant. L'usinage d'une pièce mécanique peut faire appel a une séquence d'opérations de fraisage, devant être effectuées dans un ordre précis, chaque séquence nécessitant l'emploi d'un outil donné qui doit être rendu solidaire de la broche de la fraiseuse - ou d'une broche donnée de la fraiseuse dans le cas où celle-ci en comporte plusieurs. De même, chaque outil de coupe doit être lubrifié lorsqu'il est en service, le point d'arrivée du liquide de lubrification avant être réglé suivant l'outil et, le cas échéant, suivant la broche utilisée. En pratique, avant d'effectuer une telle séquence d'usinage, l'opérateur dispose, à portée de main, les différents outils qui lui seront nécessaires et il les monte tou à tour dans la broche ou dans l'une des broches de la fraiseuse, en réglant, a chaque changement d'outil, à l'aide dun robinet å commande manuelle, le système de lubrification de la fraiseuse. Les changements d'outil à chacune des séquences s'effectuent donc manuellement avec tous les risques d'erreur que peut faire l'opérateur. L'installation dans une broche de la fraiseuse d'un outil qui n'est pas celui prévu å une étape donnée du programme ou l'installation d'un outil dans la broche qui n'est pas celle qui convient, ou encore la poursuite du cycle sans avoir effectué le changement d'outil, conduit à une collision ou à une casse du ma#ériel. De plus, l'intervention manuelle de l'opérateur pour modifier le système de lubrification a chaque étape est également une source possible d'erreur, conduisant aussi à abîmer ou à casser le matériel, ou encore à l'obtention de pièces non conformes. La présente invention apporte une solution a ces problèmes et propose, à cet effet, d'équiper la fraiseuse d'un magasin d'outils dans lesquels les outils ne pourront être saisis qu'au moment où ils doivent être utilisés, ce qui donne l'assurance que les outils de coupe seront correctement utilisés dans le bon ordre, une phase de l'usinage ne pouvant avoir lieu que si l'outil utilisé correspond bien à celui qui est demandé par le programme de la commande numérique. L'invention apporte également l'avantage complémentaire qui l'on peut éviter à l'opérateur de se tromper de broche lorsqu'il installe l'outil dans la fraiseuse, en prévoyant que le dispositif de serrage hydraulique de la broche qui ne doit pas être en service à une étape donnée soit inopérant. De meme, on peut avantageusement prévoir qu'il est impossible de poursuivre le cycle des séquences sans avoir changé d'outil. Par ailleurs, on peut également s'arranger pour ne plus avoir à régler la lubrification manuellement à chaque changement d'outil. La présente invention a donc d'abord pour objet une machine-outil pour un usinage de pièces mécaniques devant s'effectuer suivant une succession donnée d'opérations d'usinage, nécessitant, à chaque fois, l'installation d'un outil donné dans une broche de ladite machine-outil, caractérisée par le fait qu'elle est complétée par un magasin d'outils recevant lesdits outils en vue de la succession des opérations d'usinage, des moyens étant prévus pour bloquer lesdits outils lorsqu'ils sont en place dans lesdits magasins, des moyens étant en outre prévus pour commander le déblocage de l'outil approprié lorsqu'on arrive a l'opération d'usinage qui lui correspond. Conformément à un mode de réalisation particulier de la machine-outil selon l'invention, celle-ci comportant plusieurs broches, le magasin d'outils comporte des moyens de sélection de la broche qui doit être mise en service lors d'une opération d'usinage donnée. De préférence, ces moyens de sélection sont agencés pour alimenter le dispositif de serrage hydraulique de cette broche. Conformément à une autre caractéristique de la machine-outil selon l'invention, les moyens de déblocage des outils sont agencés pour ne libérer un outil que lorsque l'outil utilisé dans l'opération précédente a été mis en place dans le magasin. De préférence, le magasin d'outils comporte des moyens de sélection du système de lubrification qui doit être mis en service lors d'une opération d'usinage donnée. Les moyens commandant le déblocage des outils dans le magasin consistent notamment en des moyens électriques portes par le bati de ladite machine-outil, complémentaires. de moyens portés par une partie mobile de ladite machine. La partie mobile de ladite machine est avantageusement constituée par un bélier comportant la Dans un mode de réalisation préféré, les moyens de commande du déblocage des outils consistent en autant de micro-contacts qu'il y a d'outils dans le magasin, ces micro-contacts étant disposés pour former une rangée, et étant destinés à coopérer avec des plots disposés suivant une rangée oblique par rapport à la rangée des microcontacts, le nombre de plots étant égal à celui des microcontacts. Conformément à un mode de réalisation particulier, le magasin a outils constitue un présentoir dans une paroi horizontale duquel débouchent des alvéoles capables de recevoir les outils, à chaque alvéole étant associés un commmutateur pour l'affichage de la broche associée. ainsi qu'au moins un interrupteur de commande d'un tuyau pour l'arrosage de l'outil associé, alors qu'il est en service, par le liquide de lubrification. En particulier, ce présentoir présente un plan vertical de symétrie et est monté pivotant sur lui-même. Pour mieux faire comprendre l'objet de la présente invention, on en décrira plus en détail ci-après, à titre indicatif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente une vue schématique en perspective d'une fraiseuse à commande numérique équipée du magasin d'outils programmable conforme à la présente invention ; et - la figure 2 est une vue de dessus d'une partie des moyens de commande du magasin d'outils de la fraiseuse ce la figure 1 La machine-outil de fraisage 1, qui est représentée sur la figure 1, comporte un bati 2 qui comprend un corps 3 ayant la forme d'ensemble d'un parallélépipède rectangle allongé, disposé dans le sens vertical et se prolongeant, le long de sa paroi. venant en appui sur le sol, par une semelle 4. Le corps 3 présente, accolée sur l'une de ses parois verticales longitudinales, une extension 5, également sous la forme d'un parallélépipède rectangle allongé, disposé dans le sens vertical, de plus grande hauteur que le corps 3. Une console 6 est montée déplaçable sur le corps 3, suivant une direction verticale le long de la paroi verticale transversale du corps 3 qui surplombe la semelle 4. La console 6 se présente sous la forme d'un bloc parallélépipédique allongé disposé transversalement par rapport au corps 3. Le déplacement de la console 6 est symbolisé par la double flèche z sur la figure 1. Sur la console 6, repose une table 7 qui se déplace dans la direction verticale avec ladite console 6, mais qui est également susceptible de se déplacer selon une direction horizontale, comme symbolisé par la double flèche x sur la figure 1. L'extension 5 sert de support à un bélier 8 monté coulissant horizontalement le long de sa paroi surplombant le corps 3, selon une direction, symbolisée par la double flèche y sur la figure 1, qui est perpendiculaire å la direction x. Le bélier 8 constitue un bloc parallélépipédique allongé, disposé transversalement å la paroi précitée de l'extension 5, et il s'étend de façon que sa partie d'extrémité avant 9 fasse saillie au-dessus de la table 7. Dans cette partie d'extrémité avant 9, sont disposées une première broche horizontale 10 et une seconde broche verticale 11, ces broches 10 et 11 constituant des manchons capables de recevoir tour à tour les différents outils de coupe. Aux broches 10 et 11, est associé un bloc hydraulique 12 de distribution du liquide de lubrification, en vue de la lubrification des outils de coupe en position de travail sur lesdites broches 10 et 11. Ce bloc 12, monté sur la paroi longitudinale du corps 3 qui est oppose à l'extension 5, sensiblement a mihauteur, est alimenté en liquide de lubrification par une conduite d'amenée 13 reliée à un réservoir et il constitue un répartiteur du liquide amené entre quatre tuyaux souples de sortie, respectivement, 14, 15, 16 et 17 pénétrant dans le bélier 8 par son extrémité arrière 18 et le traversant pour déboucher dans l'extrémité avant 9 de celui-ci, les tuyaux 14 et 15 débouchant, le premier au-dessus du second, tous deux au-dessus de la broche horizontale 10, le tuyau 16, au-dessous de la broche 10, et le tuyau 17, à côté de la broche verticale 11, vers l'arrière de celle-ci. Le passage du liquide de lubrification dans chacun des tuyaux 14 a 17 est commandé par une électrovanne 19 disposée immédiatement à la sortie du bloc répartiteur 12, un dispositif 20 de réglage du débit dans le tuyau considère étant placé en aval de chaque électrovanne 19, aussitôt après celle-ci. Sur la paroi supérieure de l'extension 5 du bâti 2, est disposée une potence 21 composée de plusieurs bras articulés qui se situent au-dessus du corps 2 et qui portent un pupitre de commande 22 équipé des différents boutons de commande et de l'écran de visualisation des programmes d'usinage des pièces, un tel pupitre ayant été représenté schématiquement sur la figure 1. A la fraiseuse 1 qui vient d'être décrite, est associé un magasin d'outils 23 dispose devant celle-ci Le magasin 23 repose sur le sol par un socle 24 sur lequel est mis en place un bloc 25 de commande de la mise en service de l'une ou l'autre des broches 10 et 11, de la libération des différents outils 26 disposés dans le présentoir d'outils 27 monté sur ledit bloc 25, ainsi que l'alimentation des tuyaux acheminant le liquide de lubrification des outils de coupe. Le presen-toir d'outils 27 représenté sur la figure 1 est monte pivotant sur le bloc 25 ; il présente un plan vertical de symétrie, offrant, d'un côté, une capacité de réception de six outils 26, et de l'autre, une capacité équivalente. Cette capacité peut bien entendu être différente en fonction des besoins de la machine-outil. Les outils 26 présentent des queues en forme de cône par lesquels ils sont mis en place, soit dans l'une des broches 10 et 11 lorsqu'ils sont en service, soit dans un cône équipant chaque alvéole ou pot 28 forme dans une paroi horizontale du présentoir 27, lorsqu'il sont en position de stockage Les six alvéoles 28 disposés d'un côté dudit présentoir 27 en alignement portent les numéros 1 à 6.Dans le fond de chaque alvéole 28, se trouve un moyen de serrage coopérant avec la queue de l'outil introduit dans le cône de l'alvéole, empêchant l'opérateur de prélever l'outil en question. Au-dessus de chaque alvéole 28, est installe un commutateur de broche 29 que l'on peut basculer soit sur l'indication H, soit sur l'indication V, selon que l'outil 26 correspondant est destiné à être reçu dans la broche horizontale 10 ou dans la broche verticale 11. Le présentoir 27 est également complété, en association avec chaque alvéole 28 et à chaque commmutateur de broche 29, par quatre interrupteurs 30 notés respectivement A à D. Chaque interrupteur 30 A à D commande l'arrivée de liquide de lubrification par l'orifice de sortie associé a, b, c, d des tuyaux respectifs 14 à 17. De façon plus précise, un groupe d'interrupteurs 30 peut se trouver en position de fonctionnement ou bien pour au moins l'une des trois sorties a à c associées à la broche horizontale 10, ou bien pour la sortie d associée a la broche verticale 11. Sur le bâti 2 , est fixée , de manière à surplorrber le bélier 8, une boîte 31 comportant, sur sa paroi inférieure faisant face audit bélier 8, un nombre de micro-contacts 32 égal au nombre total d'alvéoles 28 du magasin 23 (c'est-à-dire douze dans l'exemple considéré). Ces micro-contacts 32 sont disposés en alignement suivant une direction perpendiculaire à la direction d'avancement dudit bélier 8. Sur celui-ci est monté une piste 32, que l'on peut mieux voir sur la Figure 2 et qui comporte deux rangées obliques, parallèles entre elles, suffisamment écartées l'une de l'autre et comptant chacune le méme nombre dE taquets ou plots respectivement 34 et 35, que de micro-contacts 32, soit douze dans la réalisation considérée. La ranqée de taquets 34 correspond au changement d'outil pour la broche horizontale 10 tandis que la rangée de taquets 35 correspond au changement d'outil pour la broche verticale. Cette solution permet une meilleure accessibilité de l'outil lors de son changement. Les micro-contacts 32, les taquets 34 et les taquets 35 ont été numérotés de 1 à 12 sur la Figure- 2 en adoptant la présentation 32-n, 34-n et 35-n, n valant de 1 à 12, afin de faciliter l'explication du fonctionnement de la fraiseuse. La boite 31 et la piste 33 constituent un ensemble 36 qui vient s'ajouter à la fraiseuse de base 1. Les micro contacts 32 sont reliés au bloc 25 par des fils électriques groupés dans la gaine 37, dans laquelle passent également les câbles reliant le tloc 25 aux électrovannes 19 commandant l'arrivée du liquide de lubrification. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être représenté est le suivant On suppose qu'une pièce doit être usinée à l'aide de la frai seuse 1 équipée du magasin d'outil 23 qui vient d'être décrit. Cet usinage comporte une succession précise d'opérations qui font intervenir soit la broche 10, soit la broche 11, et, à chaque opération, un programme de lubrification mettant en jeu le passage de liquide de lubrification dans au moins l'un des tuyaux 14, 15 et 16 ou bien dans le tuyau 17, selon que c'est la broche 10 ou la broche 11 qui est en service. Les conditions de départ sont les suivantes: - toutes les alvéoles 28 n' 1 b n 12 reçoivent l'outil qui correspond au numéro de la séquence d'usinage. Dans le cas ou cette séquence comporte moins fie douze oF4rations, certains alvéoles 28 comportent simplement un cône nu, sans outil; - les commutateurs de broche 29 sont placés soit sur H si l'on doit utiliser pour l'outil correspondant la broche hcrizontale 10, soit sur V si l'on doit utiliser, pour l'outil correspondant, la broche 11; - les interrupteurs 30 doivent être en position de fonctionnement pour chaque sortie de lubrification désirée. autrement dit A à D pour les sorties respectivement a à d. La séquence des changements successifs d'outils est la suivante Au début de l'opération d'usinage, le programme est prévu pour débloquer le moyen de serrage de l'alvéole 28-1, et permettre à l'opérateur de sortir l'outil logé dans cet alvéole. L'opérateur met en place cet outil dans la broche 10 ou 11, selon ce qui est programmé. Le programme d'usinage avec l'outil n0 1 se déroule avec la lubrification appropriée qui a été programmée. Lorsque l'outil 1 a terminé son travail, le programme commande l'arrêt de la machine qui autorise le retrait de l'outil de la broche par l'opérateur qui le replace dans l'alvéole NO 1 . Cet arrêt est programmé de sorte que le bélier 8 suivant l'axe y s'immobilise pour une position pour laquelle le taquet 34-2 vient sous le micro-contact 32-2 pour l'actionner. Le pilotage établi par ce micro-contact 32-2 libère l'outil placé dans l'alvéole 28-2. L'opérateur peut saisir cet outil (qui est le seul à pouvoir être retiré du magasin 23) et le monter sur la broche 10 ou 11 selectionnée par le commutateur 2q associé à l'alvéole 28-2. L'absence d'outil dans l'alvéole n0 2 selectionne la broche qui doit recevoir l'outil n0 2 par l'intermédiaire du système de serrage hydraulique de celle-ci. Si le commutateur de broche 29-2 est sur H, seul le système de serrage d'outil de la broche horizontale 10 est actif ; si par suite d'une erreur, l'opérateur plaçait l'outil dans la broche verticale, cet outil ne serait pas maintenu en place . En revanche, si le commutateur 29-2 de l'outil est sur V, seul le système de serrage de la broche verticale 11 est actif. L'usinage avec l'outil n0 2 a alors lieu et pour passer à l'outil n0 3, le bélier 18 doit être arrêté de façon que le plot 34-3 vienne informer le micro-contact 32-3 qui permettra la prise de l'outil n0 3 seulement après que l'outil n0 2 ait été déposé dans son alvéole, les opérations se déroulant jusqu'à la fin du programme d'usinage de la pièce Dans l'exemple représenté, après que les six premières étapes du programme d'usinage aient été réalisées, il suffit à l'opérateur de faire pivoter le présentoir de façon manuelle de 1bol0 , de façon que les six derniers outils soient accessibles. Il est bien entendu que le mode de réalisation de la présente invention qui a été décrit a été donné à titre indicatif et non limitatif et que des modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la première invention. REVENDICATIONS 1 - Xachine-outil pour un usinage de pièces mécaniques devant s'effectuer suivant une succession donnée d'opérations d'usinage, nécessitant, å chaque fois, l'installation d'un outil donné dans une broche (10;11 > de ladite machine-outil (1), caractérisée par le fait qu'elle est complétée par un magasin d'outils (23 > recevant lesdits outils 2 - Kachine-outil selon la revendication 1, comportant plusieurs broches (10;11), caractérisée par le fait que le magasin d'outils (23) comporte des moyens de sélection de la broche 3 - dachine-outil selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens de sélection de la broche (10;11 > devant être mise en service sont agencés pour alimenter le dispositif de serrage hydraulique de celle-ci. 4 - Kachine-outil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les moyens de déblocage des outils (26) sont agencés pour ne libérer un outil (26) que lorsque l'outil (26) utilise dans l'opération précédente a été mis en place dans le magasin (23). 5 - Kachine-outil selon l'une des revendications 1 å 4, caractérisée par le fait crie le ma#g.asin d'outils (23) comporte des moyens de sélection du système de lubrification qui doit être mis en service lors d'une opération d'usinage donnée. 6 - Xachine-outil selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisée par le fait que les moyens commandant le déblocage des outils (?6) consistent en des moyens électriques portés par le bati (2) de ladite machine-outil (1 > , complémentaires de moyens portés par une partie mobile de ladite machine (1). 7 - Machine-outil selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la partie mobile est constituée par un bélier (8) comportant la (ou les) broche(s) (lO;ll) destinée (s) å recevoir les outils (26). 8 - Machine-outil selon l'une des revendications 1 7, caractérisée par le fait que les moyens de commande du déblocage des outils (26 > consistent en autant de microcontacts (32) qu'il y a d'outils . 9 - Machine-outil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que le magasin à outils (23) comporte un présentoir (27) dans une paroi horizontale duquel débouchent des alvéoles (28) capables de recevoir les outils (26), à chaque alvéole (2 & étant associés un commmjtateur (29) pour l'affichage de la broche (10;11) associée, ainsi qu'au moins un interrupteur (30) de commande d'un tuyau (14;15;16;17) pour l'arrosage de l'outil associé (26), alors qu'il est en service, par le liquide de lubrification. 10 - Machine-outil selon la revendication 9, caractérisée par le fait que le présentoir (27 > présente un plan vertical de symétrie et est capable de pivoter sur lui-méme. 11 - Magasin d'outils programmable à changement manuel, destiné à équiper une machine-outil (1) pour un usinage de pièces mécaniques devant s'effectuer suivant une succession donnée d'opérations d'usinage, nécessitant à chaque fois l'installation d'un outil (26) donné dans une broche (10;11) de ladite machine-outil (1), caractérisé par le fait qu'il est agencé pour recevoir lesdits outils (26) en vue de la succession des opérations d'usinage, des moyens étant prévus pour bloquer lesdits outils