Brevet FR2611548A1 — publié le 19880909

PORTE-OUTIL POUR OUTIL DE TOURNAGE L'invention concerne un porte-outil pour outil de tournage utilisé dans un tour pour l'usinage de pièces. Le porte-outil est destiné à porter un outil de tournage du type comportant une arête de coupe dont au moins une partie a la forme d'un arc de cercle. L'invention concerne particulièrement des moyens permettant d'orienter l'outil de tournage par rapport à une pièce à usiner. Parmi les différents outils de tournage, certains comportent un élément de coupe, rapporté et fixé rigidement à une extrémité du corps de l'outil de tournage. La partie de l'élément de coupe qui est en contact avec la pièce à tourner, pour l'usinage de cette dernier, est appelée l'arête de coupe. L'élément de coupe est constitué en un matériau de grande dureté, comme par exemple le carbure de tungstène, ou encore le diamant naturel qui est utilisé notamment pour le tournage de pièces en métaux non ferreux, comme l'aluminium par exemple. Généralement, au moins une partie de l'arête de coupe constitue un arc de cercle, dont seulement une portion est en contact avec la pièce à tourner. La longueur de la portion d'arc engagée dans la pièce à tourner est fonction de la profondeur de passe, et, généralement la longueur de l'arc de cercle formant l'arête de coupe entière est p#lusieurs fois supérieure à la longueur de la portion d'arc engagée dans la pièce à usiner. Il en résulte, que pour une orientation donnée de l'outil de tournage, l'usure de l'arête de coupe se produit uniquement sur la portion d'arc en contact avec la pièce. Compte tenu du coût élevé d'un tel outil de tournage, il est particulièrement intéressant de renouveler la portion d'arc destinée à être en contact avec la pièce à tourner, de sorte à user une -plus grande partie de la longueur disponible de l'arc d'arête de coupe, pour utiliser plus complètement l'outil de tournage.Il est à signaler que l'usure de l'arête de coupe, c est-à-dire la déformation de l'arc de cercle, est pratiquement invisible à l'oeil nu, de sorte que le positionnement de l'élément de coupe ou de outil de tournage, en vue de renouveler la portion d'arc en contact avec la pièce à usiner, constitue une opération qui peut exiger une manipulation et des vérifications nombreuses, longues et minutieuses, sans pour autant garantir parfaitement que le renouvellement de la portion d'arc ait été effectué dans les conditions nécessaires à la meilleure utilisation de la longueur d'arête disponible, ni garantir un repositionnement correct de l'outil de tournage par rapport à la pièce à usiner. La présente invention concerne l'agencement d'un porte-outil pour outil de tournage dans un tour, permettant de modifier une orientation de l'outil de tournage, et par conséquent de l'arête de coupe que comporte ce dernier, par rapport à une pièce à usiner, en vue de renouveler une zone de l'arête de coupe, d'une manière simple, rapide et précise.Un autre avantage du porte-outil conforme à l'invention, est qu'il permet le renouvellement d'une zone de l'arête de coupe en contact avec la pièce à usiner, aussi bien par une opération manuelle que d'une manière motorisée et par suite automatisée, qui peut s'effectuer lors d'un arrêt du tournage d'une pièce ou d'une manière continue en cours de tournage ; l'un des avantages de cette dernière méthode est qu'elle permet d'obtenir une usure uniforme de toute l'arête de coupe, de sorte que celle-ci peut être éventuellement utilisée avec plusieurs cycles de renouvellement. Selon l'invention, un porte-outil pour outil de tournage dans un tour, l'outil de tournage comportant une arête de coupe dont au moins une partie constitue un arc de cercle, l'outil de tournage étant fixé au porte-outil, le porte-outil étant déplaçable le long d'un axe de déplacement pour l'usinage d'une pièce avec laquelle une portion de l'arc de cercle est en contact, l'arc de cercle étant contenu dans un plan parallèle à l'axe de déplacement, est caractérisé en ce que le porte-outil comporte une tourelle à laquelle est fixée l'outil de tournage, la tourelle étant mobile en rotation autour d'un axe de rotation, par rapport à une semelle du porte-outil, l'axe de rotation passant sensiblement par un centre de l'arc de cercle et étant sensiblement perpendiculaire au plan contenant l'arc de cercle. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif, et aux quatres figures annexées parmi lesquelles ~ la figure 1 est une vue en perspective qui montre schématiquement un outil de tournage et une pièce à usiner, et illustre les positions relatives de ces deux éléments - la figure 2 montre partiellement l'outil de tournage par une vue symbolisée par une flèche 16 montrée à la figure 1, et représente particulièrement une arête de coupe de l'outil de tournage - la figure 3 représente un porte-outil conforme à l'invention par une vue de dessus, symbolisée sur la figure 1 par une flèche 25 - la figure 4 montre le porte-outil conforme à l'invention par une vue de côté, selon une flèche 50 montrée à la figure 3. La figure 1 illustre schématiquement les positions relatives d'un outil de tournage 1 et d'une pièce 7 à usiner par l'outil de tournage 1, dans un tour (non représenté). L'outil de tournage 1 est formé d'un corps 2 et d'un élément de coupe 3 ayant une arête de coupe 4 en forme d'arc de cercle 5. Dans l'exemple non limitatif décrit, l'élément de coupe 3 est en diamant, et il est encastré dans une extrémité 6 du corps 2, particulièrement dans le prolongement d'une face inférieure 8 de ce dernier.Mais, dans l'esprit de l'invention, l'élément de coupe peut tout aussi bien être constitué en un matériau différent, en carbure de tungstène par exemple, et être fixé au corps 2 d'une manière différente également, à laide d'organes de serrage (non représentés) en eux-mêmes classiques, et qui permettent notamment de fixer au corps 2 un élément de coupe en forme de pastille circulaire (non représentée) classique également. La pièce 7 à usiner est mise en rotation autour d'un axe de rotation 9, comme montré par la flèche 10. D'une manière conventionnelle, l'outil de tournage 1 dont l'arête de coupe 4 est en contact avec la pièce 7 pour l'usinage de cette dernière, est déplacé le long d'un axe de déplacement 11 ou axe de chariotage, dans le sens par exemple montré par une seconde flèche 12. Dans l'exemple non limitatif de la description, l'arête de coupe 4 est sensiblement centrée sur un axe longitudinal 13 du corps 2. L'arc de cercle 5 constitué par l'arête de coupe 4 est contenu dans un plan parallèle à l'axe de déplacement 11. Comme il est représenté sur la figure 1, la pièce 7 comporte le long de son axe de rotation 9, une première et une seconde partie 14,15 : la première partie 14 ayant déjà été soumise à l'action de l'outil de tournage 1, elle a un diamètre D1 inférieur au diamètre D2 de la seconde partie 15 ; la moitié de la différence entre ces deux diamètres D1,D2 correspond à une profondeur de passe qui définit une portion (non représentée sur la figure 1) de l'arête de coupe 4 qui est soumise à l'usure. La figure 2 représente partiellement l'outil de tournage 1 vue par sa face inférieure 8 selon une flèche 16 montrée à la figure 1, et représente particulièrement l'arête de coupe 4 dont l'arc de cercle 5 est contenu dans un même plan que celui que constitue la figure 2. En prenant pour exemple un outil de tournage 1 de type classique, ltarc de cercle 5 de l'arête de coupe 4 comporte un rayon rl de l'ordre de 2 millimètres. Dans l'exemple non limitatif décrit, l'élément de coupe 3 a une forme irrégulière, et un centre 18 de l'arc de cercle 5 ne constitue pas le centre de l'élément de coupe 3. Un angle oA sous-tendu au centre par l'arc de cercle 5 est de l'ordre de 900, cest-à-dire qu'avec le premier rayon ri passant par une première extrémité 19 de l'arc de cercle 5 et un second rayon r2 de ce dernier partant d'une seconde extrémité 78 de l'arc de cercle 5, un second angle formé entre les deux rayons rl,r2 est de l'ordre de 900. En supposant que pour l'usinage de la pièce 7 montrée à la figure 1, l'outil de tournage 1 ait été disposé de manière que l'axe longitudinal 13 soit perpendiculaire à l'axe de déplacement 11, une zone en contact avec la pièce à usiner constitue une portion 20 de l'arête de coupe 4, qui est centrée sur l'axe longitudinal 13, et dont une auteur h le long de l'axe longitudinal 13 représente la profondeur de passe précédemment mentionnée. En supposant que la profondeur de passe ait une valeur courante, de l'ordre de 0,06 millimètres, un second angle Qt 2 sous-tendu au centre par la portion 20 est de l'ordre de 280.Ceci montre que pour renouveler une zone de l'arête de coupe 4 en contact avec la pièce 7 à usiner, il est nécessaire de modifier l'orientation de l'élément de coupe 3 ou de l'outil de tournage 1 avec une grande précision, si l'on désire obtenir successivement, par exemple trois portions 20,21,22 qui sont mises au contact de la pièce 7 pour l'usiner, alors que l'arc 5 sous-tend au total un angle 0 Selon une caractéristique de la présente invention, ceci est obtenu par une rotation d'un porte-outil (non représenté sur la figure 2) auquel est fixé l'outil de tournage 1. La rotation du porte-outil steffectue autour d'un second - axe de rotation 23 passant par le centre 18 et qui est perpendiculaire au plan contenant l'arc de cercle 5, comme illustré par la flèche 70 le second axe de rotation 23 étant sur la figure 2 perpendiculaire au plan de cette dernière, il est confondu avec le centre 18 de l'arc 5. La figure 3 montre schématiquement et partiellement l'outil de tournage 1, par une vue de dessus telle que symbolisée par une flèche 25 sur la figure 1. L'outil de tournage 1 est fixé à un porte-outil 30 selon l'invention, d'un tour (non représenté), le tour étant par lui-même d'un type classique. L'outil de tournage 1 est serré entre des mâchoires d'un dispositif de serrage 31 conventionnel, du type cassette par exemple ; seule une mâchoire supérieure 32 étant visible sur la figure 3, une mâchoire située dans un plan plus profond, par rapport à la figure, que celui de l'outil de tournage 1, étant masquée par la mâchoire supérieure 31. L'outil de tournage 1 est disposé entre les deux, mâchoires du dispositif de serrage 31, qui sont assemblées l'une à l'autre de manière classique, par des vis 33 par exemple.Le dispositif de serrage 31 est lui-même fixé par des moyens conventionnels (non représentés) sur une partie mobile du porte-outil 30, qui constitue une tourelle 33, et qui apparaît sur la figure 3 dans un plan encore plus profond que celui du dispositif de serrage 31. Le porte-outil 30 comporte en outre une semelle 35 sur laquelle est fixée la tourelle 33. Selon une caractéristique de l'invention, la tourelle 33 est mobile en rotation, par rapport à la semelle 35, autour du second axe de rotation 23 précédemment mentionné, qui passe par le centre 18 de l'arc de cercle 5 constitué par l'arête de coupe 4 ; le second axe de rotation 23 étant dans un plan perpendiculaire à celui de la figure 3, il apparaît selon un point confondu avec le centre 18. Dans l'exemple non limitatif décrit, la tourelle 33 est creusée par une lumière 36 qui a la forme d'un arc de cercle dont le centre est situé sur le second axe de rotation 23, c'est-à-dire confondu avec ce dernier sur la figure 3.La semelle 35 comporte en regard de la lumière 36, des trous taraudés tels que le trou 38 qui apparaît dans la lumière 36 ; des vis 37, engagées dans la lumière 36, sont vissées dans les trous 38, pour fixer la tourelle 33 et l'immobiliser par rapport à la semelle 35. La tourelle 33 comporte en outre un indexe 39 qui, dans la rotation de la tourelle 33 autour de l'axe de rotation 23, est déplacé le long de graduations 40 que comporte la semelle 35 ; ces graduations 40 étant disposées le long d'un second arc de cercle 41 dont le centre est également situé sur le second axe de rotation 23. Connaissant la valeur du rayon rl que comporte l'arête de coupe 4, il est simple de positionner l'outil de tournage 1 pour que le centre 18 soit sur l'axe de rotation 23, et que par exemple l'axe longitudinal 13 soit sensiblement perpendiculaire à l'axe de déplacement 11 ou axe de chariotage. Ceci peut être accompli à l'aide de moyens en eux-mêmes - classiques (non représentés), permettant par exemple d'ajuster une distance dl parallèle à l'axe longitudinal 13, entre une extrémité 45 du dispositif de serrage 31 et un point 47 situé à l'intersection de l'axe longitudinal 13 et de l'arc de cercle constitué par l'arête de coupe 4 ; la position du dispositif de serrage 31, par rapport au second axe de rotation 23, pouvant être défini par exemple de construction, ou par un ajustage également. Dans ces conditions, en supposant que l'outil de tournage 1 soit placé de manière que son axe longitudinal 13 soit perpendiculaire à l'axe de déplacement 11, l'orientation de l'outil de tournage 1 correspond à une position centrale dans laquelle l'arête de coupe 4 est en contact avec la pièce 7 par une portion centrale d'arête 20 (montrée à la figure 2) l'indexe 39 pouvant alors être en vis à vis d'une graduation centrale C.Connaissant l'orientation de départ de l'outil de tournage 1, et connaissant la profondeur de passe H (montrée à la figure 2), il est possible par la rotation de la tourelle 33 autour du second axe de rotation 23, dans l'un ou l'autre des sens montrés par des flèches 46, de modifier l'orientation de l'outil de tournage 1 de sorte à remplacer une portion 20,21,22 usée de l'arête de coupe 4 ; ceci pouvant être réalisé avec une grande précision, éventuellement meilleure que 10, grâce aux graduations 40, portées sur le second arc de cercle 41 dont un rayon r3 est très supérieur au premier rayon rl de l'arc de cercle 5 de l'arête 4. Dans l'exemple non limitatif de la description, comme représenté à la figure 3, la tourelle 33 et la semelle 35 sont en dépassement par rapport à l'arête de coupe 4 (dans des plans plus profonds que la pièce 7 à usiner), de manière à comporter des moyens (non représenté sur la figure 3) disposés selon le second axe de rotation 23, pour permettre la rotation de la tourelle 3 autour du second axe de rotation 23. Mais dans l'esprit de l'invention, une telle rotation de la tourelle 33 peut être obtenue de manière différente, par exemple à l'aide d'un dispositif de glissière (non représenté) permettant de guider la tourelle dans son mouvement circulaire autour du second axe de rotation virtuel 23. La figure 4 montre le porte-outil 30 par une vue de côté, telle que symbolisée par une flèche 50 sur la figure 3. Comme le montre la figure 4, la tourelle 33 comporte une base 51 sur laquelle le dispositif de serrage 31 est fixé par des moyens classiques (non représentés) ; l'outil de tournage 1 étant porté par le dispositif de serrage 31, de sorte que l'arête de coupe 4 soit en vis à vis de la pièce 7 à tourner. La base 51 de la tourelle 33 est fixée sur la semelle 35 par les vis 37 montrées à la figure 3 ; la semelle 35 étant elle-même portée par un plateau 53, de manière conventionnelle. Dans l'exemple non limitatif décrit, pour échapper à la pièce 7 à usiner : d'une part, la base 51 de la tourelle 33 est prolongée, du côté du second axe de rotation 23, par un bras 54 courbé vers la semelle 35 ; d'autre part, la semelle 35 comporte, dans le prolongement d'une face inférieure 55 orientée vers la table 53, et du côté du second axe de rotation 23, une partie 56 dont l'épaisseur El est plus faible qu'une épaisseur E2 du corps de la semelle 35 ; la partie en prolongement 56 étant ainsi en vis à vis d'une extrémité inférieure 58 du bras 54. Dans l'exemple non limitatif décrit, la partie en prolongement 56 comporte un arbre 57 disposé selon le second axe de rotation 23.Le bras 54 est lui-même muni d'un trou circulaire 59 (illustré en traits pointillés) dont l'axe est constitué par le second axe de rotation 23 ; l'arbre 60, solidaire de la semelle 35, étant engagé dans le trou 59 du bras 54 qui lui est solldaire de la tourelle 33. Cette disposition constitue un moyen de guidage simple, permettant de réaliser la rotation de la tourelle 33, par rapport à la semelle 35, autour du second axe de rotation 23. Mais ainsi qu'il a été précédemment expliqué, dans l'esprit de l'invention, des moyens différents peuvent être utilisés pour obtenir la rotation de la tourelle 33 autour d'un axe de rotation 23, passant par le centre de l'arc de cercle constitué par l'arête de coupe 4. Ainsi par exemple, la rotation de la tourelle 38 peut également être motorisée : une telle construction permettant le renouvellement automatique de la partie d'arête de coupe usée au contact de la pièce å usiner, au moyen d'une orientation motorisée en cours de cycle d'usinage, on entre deux cycles d'usinage. La motorisation à la rotation de la tourelle 38 peut s'effectuer de différentes manières, à l'aide de moyens en eux-mêmes connus, tels que par exemple une crémaillère en forme d'arc de cercle qui remplacerait par exemple la lumière 36, et qui serait mise en mouvement par un pignon lui-même actionné à partir d'un motor (non représenté). REVENDICATIONS 1. Porte-outil pour outil de tournage dans un tour, l'outil de tournage (1) comportant une arête de coupe (4) dont au moins une partie constitue un arc de cercle (5), l'outil de tournage (1) étant fixé au porte-outil (30), le porte-outil étant déplaçable le long d'un axe de déplacement (11) pour l'usinage d'une pièce (7) avec laquelle une portion (20 > 21,22) de l'arc de cercle (5) est en contact, l'arc de cercle (5) étant contenu dans un plan sensiblement parallèle à l'axe de déplacement (11), caractérisé en ce que le porte-outil (30) comporte d'une part, une semelle (35) et, d'autre part, une tourelle (33) à laquelle est fixé l'outil de tournage (1), la tourelle (33) étant mobile en rotation autour d'un axe de rotation (23), par rapport à la semelle (35), l'axe de rotation (23) passant sensiblement par un centre (18) de l'arc de cercle (5) et étant sensiblement perpendiculaire au plan contenant l'arc de cercle (5). 2. Porte-outil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un arbre (57) disposé selon l'axe de rotation (23), et en ce que la rotation de la tourelle (33) s'effectue autour de l'arbre (57). 3. Porte-outil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tourelle (33) comporte un trou (59) dont l'axe est constitué par l'axe de rotation (23), et en ce que l'arbre (57) est solidaire de la semelle (35), l'arbre (57) étant engagé dans le trou (59). 4. Porte-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un indexe (39) et des graduations (40) permettant de connaître l'orientation de Itoutil de tournage (1), les graduations (40) étant disposées le long d'un second arc de cercle (41) dont le centre est sur l'axe de rotation (23). 5. Porte-outil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'indexe (39) est solidaire de la tourelle (33), et en ce que les graduations (40) sont portées par la semelle (35). 6. Porte-outil selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le second arc de cercle (41) comporte un rayon (r3) plus grand qu'un rayon (ri) du premier arc de cercle (5) constitué par l'arête de coupe (4). 7. Porte-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tourelle (33) est fixée å la semelle (35) par des vis (37) traversant une lumière (36) en forme d'arc de cercle dont le centre est sur l'axe de rotation (23). 8. Porte-outil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la lumière (36) est formée dans la tourelle (33). 9. Porte-outil selon l'une des revendications 1 A 6, caractérisé en ce que la rotation de la tourelle (38) est motorisée.