Brevet FR2623430A1 — publié le 19890526

i Dispositif de montage à queue conique, en particulier au cône 7/24e, à application cône et face pour attachements, porte-outils et outils La présente invention concerne le domaine des accessoires de machines-outils, à commande numérique, centres d'usinage, cellules et ateliers flexibles, et a pour objet un dispositif de montage à queue conique, en e particulier au cône 7/24e, à application cône et face pour attachements, porte-outils et outils, destiné à de telles machines avec changeur automatique ou manuel d'outils. Actuellement la fixation ou le montage d'un attachement d'outils ou d'outillages dans les broches de machines à fraiser, à aléser, à commande numérique, de centres d'usinage ou de cellules et d'ateliers flexi- bles, est généralement réalisée au moyen de queues coni- e ques dont la conicité la plus courante est de 7/24e. Ces montage et fixation étaient jusqu'à ce jour satis- faisants et le sont encore actuellement pour certaines opérations. L'avènement des centres d'usinage au cône 7/24e, présentant la plupart du temps un arrière tron- qué et une collerette spéciale pour un changement auto- matique des outils, a entraîné une modification du cône 7/24e classique avec collerette simple et filetage ar- rière pour la fixation par tirant fileté. La majorité des broches de machines construi- tes actuellement sont prévues pour le montage d'outils présentant des cônes 7/24e et des collerettes corres- pondant aux normes usuelles, seules subsistant encore quelques machines avec des collerettes bien spécifiques à certains constructeurs. Le type de fixation connu, décrit plus haut, est encore satisfaisant pour certaines applications, mais, du fait de l'augmentation de puissance et de per- formance importante des machines et centres d'usinage, ainsi que des développements très importants réalisés dans les plaquettes et outils coupants, la fixation des cônes dans les broches n'est plus adaptée aux progrès réalisés par les machines et aux performances des outils et constitue donc un handicap important, la puissance développée par les machines et les forces résultantes pouvant être encaissées par les outils n'étant pas transmissibles au niveau du cône. En effet, le point critique et la faiblesse des fixations actuelles se situent le plus souvent à la sortie de broche,qui est un point affaiblissant tous les porte-outils ou outils, ces derniers devant respecter un diamètre spécifique de l'outil, qui est le grand diamè- tre de l'extrémité du cône relié par une portion cylin- drique de faible longueur à la collerette. Le même pro- blème se pose également, mais de façon moins cruciale, pour la fixation d'outils au cône 7/24e sur des tours. Par ailleurs, il a été proposé de réaliser la fixation d'outils au moyen d'une queue cylindrique avec application contre la face avant de la broche. Ce mode de réalisation permet, certes, de résoudre le problème du contact parfait entre les surfaces mais nécessite une modification des broches des machines. En outre,le poids de l'outil, important dans certains cas, risque de modi- fier son alignement par rapport à l'axe de la broche et le positionnement du changeur d'outils doit s'effectuer dans des tolérances extrêmement serrées en tous sens, afin de permettre un alignement parfait de l'axe de la broche et du porte-outils. Il a également été proposé, dans le cas o de hautes performances devaient être réalisées, pour obte- nir une application simultanée du cône et de la face de la broche, d'exécuter, au moyen de gabarits spécifiques à chaque broche, des cônes standards monoblocs. Un tel mode de réalisation entraîne, cependant, des prix de re- vient extrêmement élevés et nécessite des tolérances de fabrication qui ne peuvent être tenues pour une produc- tion en série. En outre, les outils ainsi obtenus sont absolument spécifiques à une broche donnée et ne peuvent en aucun cas être interchangeables avec des outils af- fectés à d'autres broches donc à d'autres machines. Ce mode de réalisation est donc uniquement valable pour ré- pondre à des problèmes spécifiques. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet, un dispositif de e montage à queue conique, en particulier au cône 7/24e, à application cône et face pour attachements, porte- outils et outils, caractérisé en ce qu'il est essentiel- lement constitué par un cône d'introduction dans la bro- chepar une partie avant centrée dans le cône et pourvue de la collerette d'application contre la face de la bro- che, par une tirette d'assemblage du cône et de la par- tie avant, par un ensemble élastique de pression du cône dans la broche en position de verrouillage, monté en compression entre le cône et la partie avant, et par un moyen de réglage dudit ensemble de pression. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réa- lisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques an- nexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en -élévation latérale et en coupe du dispositif conforme à l'invention; la figure 2 est une vue partielle en coupe re- présentant la tirette en position de blocage du disposi- tif, et les figures 3 à 7 sont des vues en élévation latérales, partiellement en coupe, de modes de réalisa- tion possibles de la partie avant centrée dans le cône. Conformément à l'invention et comme le montre plus particulièrement, à titre d'exemple, la figure 1 des dessins annexés, le dispositif de montage à queue conique en particulier au cône 7/24e, à application cône et face pour attachements, porte-outils et outils, est essentiellement constitué par un cône 1 d'introduc- tion dans la broche 2, par une partie avant 3 centrée dans le cône 1 et pourvue de la collerette 4 d'applica- tion contre la face de la broche 2, par une tirette 5 d'assemblage du cône 1 et de la partie avant 3, un en- semble élastique 6 de pression du cône 1 dans la broche 2 en position de verrouillage étant monté en compression entre ledit cône 1 et la partie avant 3, et par un moyen 7 de réglage dudit ensemble de pression. Le cône 1 présente une longueur réduite de quelques dixièmes de millimètres des deux côtés par rap- port aux cônes existants et est pourvu de deux alésages concentriques 8 et 9 de centrage de la partie avant 3 d'un alésage 10, d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage 9, destiné au logement de l'ensemble élastique 6, qui s'appuie à l'extrémité opposée à l'alésage 9 sur le moyen 7 de réglage logé au fond dudit alésage 10, ce dernier étant prolongé par un alésage 11 débouchant à l'extrémité opposée du cône 1 et servant au guidage de la tirette 5, qui est munie à ce niveau d'un joint tori- que 26 et qui s'appuie sur la face arrière du cône 1 au moyen d'un épaulement 27, et la face du cône 1 tournée vers la collerette 4 de la partie avant 3 est pourvue d'une gorge circulaire 15 de logement d'un joint torique 16. La longueur du cône 1 réduit de quelques di- xièmes de millimètres par rapport aux cônes existants a pour effet quer le cône 1, fixé dans la broche 2 de la machine, présente sa face avant légèrement en retrait de la face avant de la broche 2. En outre, lorsque le cône 1 est en place, sa face arrière est également légèrement plus près de la face avant de la broche 2 par rapport aux cônes connus. La partie avant 3, pourvue de la collerette 4, qui est plus large que les collerettes existantes,et qui réduit, de ce fait, la longueur de la portion cylindri- que de raccordement à la collerette, entraînant une ré- duction de la distance séparant la face arrière de la collerette à la face avant d'application contre la face de la broche 2, est centrée dans le cône 1 au moyen de deux parties cylindriques concentriques 8' et 9' péné- trant respectivement dans les alésages correspondants 8 et 9 du cône 1 et est serrée dans ledit cône 1 au moyen de la tirette 5 contre l'action de l'ensemble élastique 6, et la collerette 4 est munie en son milieu d'une gor- ge périphérique en V 12 de réception du bras d'un dispo- sitif de changement d'outils. La collerette 4 est pour- vue, en outre, de deux rainures 13 de réception des te- nons d'entraînement 14 de la broche. Les alésages 8 et 9 du cône 1, ainsi que les parties cylindriques concentriques 8' et 9' présentent des tolérances serrées permettant, toutefois, un léger déplacement axial. La collerette 4 est destinée à per- mettre un changement automatique du dispositif sur tous types de machines au moyen d'un bras changeur ou de tout autre dispositif. Bien entendu, le dispositif selon l'invention est également utilisable pour des machines sans chan- geur, c'est-à-dire avec montage manuel. La partie cylindrique 9' de la partie avant 3 est munie, en outre, de deux rainures 17 et 18 de récep- tion, d'une part, d'une clavette ou goupille cylindrique 19 de solidarisation en rotation entre le cône 1 et la partie 3, pénétrant dans une rainure correspondante de i'alésage 9' du cône 1, et, d'autre part, d'une vis 20 de retenue de la partie avant 3. L'ensemble élastique 6, logé dans l'alésage 10 est avantageusement réalisé par un empilage de rondelles Belleville, par un ressort à boudin, par plusieurs res- sorts s'étendant parallèlement dans la chambre annulaire délimitée par l'alésage 10 et par la tirette 5, ou enco- re par un moyen hydraulique ou pneumatique ou par tout autre dispositif élastique, la force de compression de cet ensemble 6 étant réglée par l'intermédiaire du moyen 7 qui est avantageusement sous forme d'un manchon fileté coopérant avec un taraudage du fond de l'alésage 10, ce manchon étant bloqué en position de service au moyen d'une vis de pression 21. Le moyen 7 permet un réglage précis de la compression de l'ensemble 6, la vis de pression 21 assurant le maintien du réglage. La vis 20 de retenue de la partie avant 3, co- opérant avec la rainure 18 de la partie cylindrique 9' de ladite partie 3, est destinée à éviter un démontage accidentel de la partie 3 du cône 1 lors d'un changement éventuel de la tirette 5 sous l'effet de la pression exercée continuellement par l'ensemble 6. La partie avant 3 est munie, en outre, de deux alésages concentriques 22 et 23 dont l'un, 23, est ta- raudé et est destiné à la réception de l'extrémité file- tée de la tirette 5, l'autre alésage 22 étant lisse et coopérant avec un joint torique 24 logé dans une gorge circulaire correspondante de ladite tirette 5, qui est bloquée en position de service du dispositif par l'intermédiaire d'une vis radiale 25 pénétrant dans la partie avant 3 au'niveau de l'une des rainures 13 de ré- ception des tenons d'entraînement 14 de la broche 2. Cette vis 25 permet donc de réaliser un blocage de la tirette 5, tant en profondeur de pénétration dans la partie 3 qu'en rotation. La partie avant 3 peut être réalisée pour le montage de différents éléments tels que fraises, tous systèmes modulaires existants, mâles ou femelles, tour- teaux, barres d'alésage, têtes à aléser, outils spé- ciaux, ainsi que tous dispositifs pouvant être montés à l'avant 'd'une broche de machine à fraiser, de centre d'usinage, de cellule ou d'atelier flexible, pouvant re- cevoir un cône 7/24e ou autre. En position de montage du dispositif conforme à l'invention dans la broche 2, avant serrage par le ti- rant de la machine, il existe entre la face avant de la broche 2 et la face arrière de la collerette 4 un espace b réglable par serrage de la partie 3 dans le cône 1 au moyen de la tirette 5 contre l'action de l'ensemble 6 (figure 1). Cet espace. 2 est reporté, après fixation au moyen de la tirette 5, par serrage par le tirant de la machine, entre l'épaulement 27 et la face correspondante du cône 1 pour former l'espace a (figure 2). Lors de cette fixation, en effet, la tirette 5, par l'action du tirant de la machine, tire la partie avant 3, contre l'action de l'ensemble 6, en application, par la face arrière de la collerette 4, contre la broche 2, la réac- tion de compression de l'ensemble 6 ayant pour consé- quence une pression d'application supplémentaire du cône 1 dans son logement dans la broche 2. Selon une variante de réalisation de l'inven- tion, non représentée aux dessins annexés, la tirette 5 peut être munie à sa partie arrière, au lieu du profil de préhension 28, d'une partie cylindrique pourvue d'un taraudage, pour une fixation par tirant fileté. De manière connue, le dispositif conforme à l'invention peut être muni, soit de dispositifs de lu- brification, par l'extérieur de la broche, existants, nécessitant un appareil de lubrification spécifique, soit d'un circuit de lubrification passant par la tiret- te 5 sous forme d'un perçage axial 29 amenant le lubri- fiant dans un dégagement 30 communiquant avec des canaux ou ouvertures débouchant près de l'outil de coupe, soit d'une arrivée de lubrifiant par la face avant de la bro- che 2 coopérant avec la face correspondante de la colle- rette 4, par exemple au moyen de deux chambrages 31 dia- métralement opposés de ladite collerette 4, ces chambra- ges 31 communiquant au moyen de canaux 32 avec le déga- gement 30 pour rejoindre de la manière décrite plus haut l'outil de coupe. Bien entendu, dans ce dernier cas, la tirette 5 utilisée ne serait pas percée. Les joints toriques 16, 24 et 26 sont destinés à éviter toute pénétration d'impuretés et d'huile de lu- brification à l'intérieur du dispositif. Le montage du dispositif conforme à l'inven- tion s'effectue de la manière suivante: Dans l'alésage 10 du cône 1 est inséré, par vissage, le moyen 7 de réglage de la compression de l'ensemble 6, qui est introduit à la suite et le joint torique 16 est inséré dans la gorge circulaire 15 de la face avant du cône 1, puis la partie avant 3 est intro- duite dans le cône 1 avec centrage de ses parties cylin- driques 8' et 9' dans les alésages correspondants 8 et 9. Après mise en place des joints toriques 24 et 26 dans les logements correspondants sur la tirette 5, cette dernière est introduite par la face arrière du cône 1 et vissée dans la partie 3 par l'intermédiaire du taraudage 23 de celle-ci. La tirette 5 est alors serrée jusqu'à obten- tion de l'épaisseur de l'espace b, pouvant être mesuré au moyen d'une cale, nécessaire par la suite au montage et au serrage du dispositif dans la broche 2 de la ma- chine. La vis 20 est alors introduite dans la rainure 18 correspondante afin d'éviter tout démontage accidentel de l'ensemble formé par le cône 1 et la partie avant 3 en cas de dévissage de la tirette 5. Le positionnement de la vis 20 est toujours parfaitement assuré en face de la rainure 18 grâce à la coopération de la clavette ou goupille cylindrique 19 avec la rainure 17. Par le montage conforme à l'invention, il est possible d'assurer, en position de fixation du disposi- tif, par le tirant de la machine, un placage de la col- lerette 4 contre la broche 2 et une application avec pression du cône 1 dans le cône de ladite broche 2. Ain- si, tout l'effort développé en cours d'usinage par la broche 2 est transmis grâce à l'application de la colle- rette 4 contre la broche 2 et à la pression d'applica- tion du cône 1 dans ladite broche 2 due à la traction sur la tirette 5 par le tirant de la machine, ainsi que par l'entraînement réalisé directement au moyen des te- nons 14 de la broche 2 coopérant avec les rainures 13 de la collerette 4. Cette application directe de la partie avant 3 sur la face avant de la broche 2 permet d'utiliser toute la puissance de la machine car tous les points faibles, engendrant en général des vibrations, ont été éliminés, le cône 1 ne servant plus que comme centrage de la par- tie 3, ce centrage étant complété par la coopération entre les surfaces 8, 9 et 8', 9', par l'intermédiaire de l'ensemble 6 et de la force de serrage du système de tirant de la machine. Comme le montrent les figures 3 à 7 des des- sins annexés, la partie avant 3 peut présenter des con- figurations très diverses. Ainsi, la figure 3 représente un montage modu- laire par un alésage, tout autre système modulaire pou- vant cependant lui être substituer. La figure 4 représente également un montage modulaire, mais de type mâle, également cité simplement à titre d'exemple non limitatif. La figure 5 montre l'utilisation de la partie avant 3 comme support d'une fraise tourteau avec fixa- tion au moyen de vis axiales périphériques. Dans ce cas également, un autre montage tel que, par exemple, par vis centrale avec centrage dans l'alésage de la fraise, tel que représenté à la figure 6, est possible. Dans un tel cas, l'ensemble obtenu peut présenter une plus fai- ble longueur, en particulier en cas d'utilisation de te- nons de fraise positionnés frontalement, comme représen- té à la figure 5. La figure 7 représente une fraise hérisson mo- nobloc avec la partie 3. Il est également possible de fixer une telle fraise au moyen d'une vis et d'un cen- trage centraux. Grâce à l'invention, il est possible de réa- liser un dispositif de montage à queue conique, en par- e ticulier au cône 7/24e, permettant une application cô- ne et face, pour des attachements, des porte-outils et outils, sans nécessiter une modification des broches des machines existantes, donc utilisables sans frais de transformation supplémentaires, l'application de la face de la collerette contre la face de la broche de la ma- chine s'effectuant sans nécessiter de tolérances serrées en longueur. En outre, le dispositif conforme à l'invention peut être utilisé de manière interchangeable sur toute machine et peut équiper le magasin de la machine mélangé à des porte-outils standards. De même, l'utilisation de changeurs d'outils existants est possible ainsi que cel- le du système du mécanisme de serrage par tirette et ti- rant de la broche de la machine. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins an- nexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. RE V E N D IC AT IONS 1. Dispositif de montage à queue conique, en e particulier au cône 7/24e, à application cône et face pour attachements, porte-outils et outils, caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué par un cône (1) d'introduction dans la broche (2), par une partie avant (3) centrée dans le cône (1) et pourvue de la col- lerette (4) d'application contre la face de la broche (2), par une tirette (5) d'assemblage du cône (1) et de la partie avant (3), par un ensemble élastique (6) de pression du cône (1) dans la broche (2) en position de verrouillage, monté en compression entre le cône (1) et la partie avant (3), et par un moyen (7) de réglage du- dit ensemble de pression (6). 2. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cône (1) présente une longueur réduite de quelques dixièmes de millimètres des deux côtés par rapport aux cônes existants et est pourvu de deux alésages concentriques (8 et 9) de centrage de la partie avant (3), d'un alésage (10), d'un diamètre inférieur à celui de l'alésage (9), destiné au logement de l'ensemble élastique (6), qui s'appuie à l'extrémité opposée à l'alésage (9) sur le moyen (7) de réglage logé au fond dudit alésage (10), ce dernier étant prolongé par un alésage (11) débouchant à l'extrémité opposée du cône (1) et servant au guidage de la tirette (5), qui est munie à ce niveau d'un joint torique (26) et qui s'appuie sur la face arrière du cône (1) au moyen d'un épaulement (27), et la face du cône (1) tournée vers la collerette (4) de la partie avant (3) est pourvue d'une gorge circulaire (15) de logement d'un joint torique (16). 3. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie avant (3), pourvue de la collerette (4) d'application contre la face de la broche (2), est centrée dans le cô- l12 ne (1) au moyen de deux parties cylindriques concentri- ques (8' et 9') pénétrant respectivement dans les alésa- ges correspondants (8 et 9) du cône (1) et est serrée dans ledit cône (1) au moyen de la tirette (5) contre l'action de l'ensemble élastique (6) et la collerette (4) est munie en son milieu d'une gorge périphérique en V (12) de réception du bras d'un dispositif de change- ment d'outils. 4. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie cylindrique (9') de la partie avant (3) est munie, en outre, de deux rainures (17 et 18) de réception, d'une part, d'une clavette ou goupille cylindrique (19) de so- lidarisation en rotation entre le cône (1) et la partie (3), pénétrant dans une rainure correspondante de l'alé- sage (9') du cône (1), et, d'autre part, d'une vis (20) de retenue de la partie avant (3). 5. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, l'ensem- ble élastique (6), logé dans l'alésage (10) est avanta- geusement réalisé par un empilage de rondelles Bellevil- le, par un ressort à boudin, par plusieurs ressorts s'étendant parallèlement dans la chambre annulaire déli- mitée par l'alésage (10) et par la tirette (5), ou enco- re par un moyen hydraulique ou pneumatique ou par tout autre dispositif élastique, la force de compression de cet ensemble (6) étant réglée par l'intermédiaire du moyen (7) qui est avantageusement sous forme d'un man- chon fileté coopérant avec un taraudage du fond de l'alésage (10), ce manchon étant bloqué en position de * service au moyen d'une-vis de pression (21). 6. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie avant (3) est munie, en outre, de deux alésages concen- triques (22 et 23) dont l'un (23) est taraudé et est destiné à la réception de l'extrémité filetée de la ti- rette (5), l'autre alésage (22) étant lisse et coopérant avec un joint torique (24) logé dans une gorge circulai- 262343.0 re correspondante de ladite tirette (5), qui est bloquée en position de service du dispositif par l'intermédiaire d'une vis radiale (25) pénétrant dans la partie avant (3) au niveau de l'une des rainures (13) de réception des tenons d'entraînement (14) de la broche (2). 7. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5 et 6, caractérisé en ce que la tirette (5) est munie à sa partie arrière, au lieu du profil de préhension (28), d'une partie cylindrique pourvue d'un taraudage, pour une fixation par tirant fi- leté.