Brevet FR2639564A1 — publié le 19900601

La présente invention concerne la construction de machines-outils et a notamment pour objet un mandrin à centrage automatique. Il est très avantageux d'utiliser la présente invention pour le serrage des pièces à usiner dans des machines-outils du type tour, dans des cha!nes automatiques d'usinage des métaux ainsi que dans des mécanismes utilisés pour le serrage des pièces dans des centres d'usinage ainsi que dans des modules industriels universels. On connaît un mandrin à centrage automatique (voir "Dispositifs pour machines-outils d'usinage des métaux par coupe" par M.A.Anserov, 1975, Mashinostroenie, pages 366 à 371) comportant un corps sur lequel sont pratiquées au moins deux rainures radiales disposées régulièrement suivant la périphérie, des saillies pricipales étant pratiquées dans chacune desdites rainures sur les surfaces du corps qui sont orientées vers la rainure ci-dessus mentionnée suivant le grand côté de la rainure et des coulisseaux avec mors étant montés de façon à pouvoir être déplacés par un mécanisme et ayant des rainures dans lesquelles sont logées les saillies principales du corps. Des rainures en croix sont pratiquées sur les coulisseaux, dans lesquelles sont logées les saillies en croix des mors. Les mors sont fixés sur les coulisseaux par des vis. Ce mode d'assemblage mors-coulisseau ne permet pas au coulisseau de se déplacer par rapport au mors dans un plan perpen- diculaire à l'axe de rotation du mandrin. Les mors sont déplacés au moyen d'un ensemble à spirale-crémaillère, la crémaillère de cet ensemble étant réalisée sur les coulisseaux et la spirale étant pratiquée sur un disque monté dans le corps du mandrin. Pendant l'usinage d'une pièce, par suite d'un écart de la forme d'une ébauche, de l'action de la force de coupe exercée sur une pièce à usiner et par suite de l'imprécision de la fabrication des pièces du mandrin, le plan de l'action de la force de serrage se déplace dans un sens opposé par rapport au plan de l'action de la réaction engendrée par cette force. En conséquence, un couple alterné est engendré par la force de serrage et sa réaction, qui agit dans le plan perpendiculaire à l'axe de rotation du mandrin et tente de faire tourner une came par rapport au point de son appui dans ce plan. Ce couple provoque une rotation alternée du mors qui, à son tour, provoque le déplacement alterné du coulisseau et, par conséquent, le décalage alterné des dents de la crémaillère du coulisseau par rapport à la spirale du disque. Les décalages des dents de la crémaillère par rapport à la spirale du disque conduisent à une usure intensive des surfaces de contact des dents et de la spirale. Cette usure diminue la précision du centrage de la pièce à usiner par rapport à l'axe du mandrin et, par conséquent, la précision de l'usinage d'une pièce. En outre, la force de serrage et la force de sa réaction créent un autre couple qui agit dans le plan de l'axe de rotation du tambour. Sous l'action de ce couple et à la suite d'une faible rigidité de l'ensemble mors-coulisseau, le couple agissant dans le plan de l'axe de rotation du mandrin fait tourner la came par rapport au point de son appui dans ce plan, ce qui provoque également une diminution de la précision du centrage d'une pièce à usiner par rapport à l'axe du mandrin et, par conséquent, une diminution de la précision de la pièce à usiner. On s'est donc proposé de mettre au point un mandrin à centrage automatique du type ci-dessus qui assurerait, grace au mode de réalisation des rainures radiales du corps et des mors avec coulisseaux, une augmentation de la précision de centrage d'une pièce à usiner dans le mandrin et donc une augmentation de la précision d'usinage de cette pièce. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un mandrin à centrage automatique comportant un corps sur lequel sont réalisées au moins deux rainures radiales disposées régulièrement suivant la périphérie du corps, des saillies principales étant prévues dans chacune de ces rainures sur les surfaces du corps vers la rainure le long du grand c8té de la rainure et des coulisseaux à monter de manière qu'ils puissent être déplacés dans les rainures par un mécanisme, ces coulisseaux possédant également des rainures dans lesquelles se trouvent les saillies principales du corps, le mandrin étant caractérisé selon l'invention en ce que, sur les surfaces du corps qui sont orientées vers les rainures, sont prévues des saillies supplémentaires, dont les axes sont parallèles aux axes des saillies principales et en ce que des rainures sont pratiquées dans les mors, dans lesquelles sont placées des saillies supplémentaires du corps, en ce que, pour la liaison des coulisseaux avec les mors, sont prévues, sur les surfaces des coulisseaux orientées vers les mors, des saillies dont les axes forment avec les axes des saillies principales et supplémentaires du corps des droites qui s'entrecroisent et en ce que, enfin, une rainure est pratiquée dans chaque mors, dans laquelle est logée la saillie du coulisseau. En réalisant des saillies supplémentaires sur le corps et des rainures correspondant à celles-ci dans les mors, on créé un assemblage rigide des mors avec le corps, qui encaisse le couple moteur résultant de la force de serrage et de sa réaction dans le plan de l'axe du mandrin. Cela permet de réduire la valeur de la rotation du mors dans ce plan par rapport au point de son appui grâce à une haute rigidité du corps, ce qui contribue en fin de compte à l'augmentation de la précision d'une pièce à usiner. En réalisant la saillie sur le coulisseau qui s'engage dans la rainure du mors, on offre la possibilité au mors d'effectuer un déplacement alterné dans le plan perpendiculaire à l'axe du mandrin par rapport au coulisseau sous l'action du couple moteur agissant dans ce plan. Cela exclut un décalage des dents de la crémaillère du coulisseau par rapport à la spirale du disque et supprime respectivement l'usure des surfaces de contact des dents de la crémaillère du coulisseau et de la spirale du disque, ce qui augmente, en fin de compte, la précision de la pièce à usiner. En outre, cet assemblage coulisseau-mors-corps a permis de supprimer la fixation des mors au coulisseau par des vis, ce qui simplifie la conception et diminue le temps nécessaire au remplacement et au réglage des mors. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un mandrin à centrage automatique, réalisé selon l'invention; et - la figure 2 représente une vue suivant la flèche A sur l'une des rainures radiales pratiquées dans le corps o doit être placé un coulisseau avec un mors. Le mandrin à centrage automatique selon l'invention comporte un corps 1 montré à la figure 1 dans lequel sont pratiquées au moins deux rainures radiales 2 disposées régulièrement suivant le pourtour du corps 1. Des saillies principales 3 et des saillies supplémentaires 4 sont réalisées dans chacune des rainures 2 sur les surfaces du corps 1 qui sont orientées vers la rainure 2, le long du grand côté de celle-ci. Les axes 01-01 des saillies prinicipales 3 sont parallèles aux axes 0 2-02 des saillies supplémentaires 4. Des coulisseaux 6 avec des mors 7 sont montés dans les rainures radiales 2 avec possibilité de se déplacer sous l'action d'un mécanisme 5 montré à la figure 1. Les coulisseaux 6 ont des rainures 8 dans lesquelles sont logées les saillies principales 3 du corps 1. Des rainures 9 sont pratiquées dans les mors 7 pour ies saillies supplémentaires 4 du corps 1. Sur les surfaces des coulisseaux 6 qui sont orientées vers les mors 7 sont prévues des saillies 10 dont l'axe 03-03 de chacune forme, avec les axes 01-01 et 0 2-02 des saillies principales 3 et supplémentaires 4 du corps 1, des droites qui s'entrecroisent. Une autre rainure 11 est pratiquée dans chaque mors 7 pour la saillie 10 du coulisseau 6. Le mécanisme 5 effectuant le déplacement des coulisseaux 6 a la forme d'un disque 12 sur les surfaces latérales duquel est ménagée une spirale 13 se trouvant en prise avec les dents 14 des crémaillères des coulisseaux 6. Le disque 12 est monté dans le corps 1 à l'aide de la bride 15 avec des vis 16. Le disque 12 entre en prise avec un pignon conique 17 qui est monté dans le corps 1. Une tige 18 est montée dans le corps 1 pour prévenir la chute inopinée du pignon conique 17. Pour mettre le pignon conique 17 en rotation, dans celui-ci est pratiquée une cavité 19 dans laquelle s'engage un arbre (non représenté sur le dessin) de la commande (non représentée sur le dessin). Le mandrin à centrage automatique fonctionne de la manière suivante. Avant de procéder au serrage d'une pièce, les mors 7 sont déplacés en position de serrage. Ceci fait, l'arbre de la commande est engagé dans la cavité 19 du pignon conique 17, puis on met la commande en marche. Le pignon conique 17 entraîne le disque 12 à spirale en rotation. La spirale 13 du disque 12 coopère avec les dents 14 des coulisseaux 6 et déplace ceux-ci dans une direction imposée. Les coulisseaux 6 se déplacent dans les rainures radiales 2 du corps 1 suivant les saillies principales 3 s'engageant dans les rainures 8 des coulisseaux 6. En agissant par les saillies 10 sur les rainures 11 des mors 7, les coulisseaux les font se déplacer. Les mors 7 se déplacent dans les rainures radiales 2 suivant les saillies supplémentaires 4, s'engageant dans les rainures 9 des mors 7. Après le déplacement des mors 7 en position arrière, la commande est mise au repos. A l'amenée de la pièce à usiner dans la zone de serrage, la commande se met en marche et effectue le serrage en agissant par l'intermédiaire du pignon conique 17, du disque à spirale 12, du coulisseau 6 avec les mors 7. Lorsque les mors 7 sont venus en contact avec la pièce, les charges sont transmises à la commande qui s'arrête, après que la force de serrage a atteint une valeur imposée. Pour remplacer les mors 7, l'arbre de la commande est introduit dans la cavité 19 du pignon conique 17, puis on le met en rotation. En faisant tourner le disque à spirale 12 par le pignon conique 17, on fait sortir les coulisseaux 8 du corps 1 conjointement avec les mors 7. Ceci fait, les mors 7 sont remplacés puis on effectue de nouveau leur réglage. Les saillies 10 des coulisseaux 6 sont dégagées des rainures 11 des mors 7. Les saillies 10 du coulisseau 6 sont introduites dans les rainures 7 a y monter. Ensuite, on met une paire coulisseau-mors ainsi assemblée dans les rainures radiales 2 du corps 1. Les coulisseaux 6 doivent être posés dans les rainures radiales 2 de manière que les saillies principales 3 du corps 1 se trouvent dans les rainures 8 des coulisseaux 6 et les mors 7 doivent être mis dans les rainures radiales 2 de façon que les f639564 saillies supplémentaires 4 du corps i soient engagées dans les rainures 9 des mors 7. Après cela, on met la commande en marche et à la suite de la rotation du disque 12, les coulisseaux 6 s'engagent dans les rainures radiales 2 du corps 1 conjointement avec les mors 7. R E V E N D I C A T I ON Mandrin à centrage automatique du type comportant un corps sur lequel sont pratiquées au moins deux rainures radiales, qui sont disposées régulièrement suivant la périphérie du corps, des saillies pricipales étant prévues dans chacune desdites rainures sur les surfaces du corps, orientées vers la rainure le long du grand c8té de celle-ci, et des coulisseaux à mors montés de façon qu'ils puissent être déplacés dans lesdites rainures radiales par un mécanisme, lesdit coulisseaux possédant également des rainures dans lesquelles se trouvent les saillies principales du corps, caractérisé en ce que sur les surfaces du corps qui sont orientées vers les rainures (2) sont prévues des saillies supplémentaires (4), dont les axes ( 02-2) sont parallèles aux axes (O O1) des saillies principales (3) et en ce que des rainures (9) sont pratiquées dans les mors (7) dans lesquelles sont logées les saillies supplémentaires du corps (1), en ce que pour l'assemblage des coulisseaux (6) avec les mors (7) sont prévues, sur les surfaces des coulisseaux (6) qui sont orientées vers les mors (7), des saillies (10), dont les axes (03-03) forment avec les axes (01-01), (02-02) des saillies principales et supplémentaires (3,4) du corps (1), des droites qui s'entrecroisent et en ce qu'enfin une rainure (11) est pratiquée dans chaque mors (7) dans laquelle se trouve la saillie (10) du coulisseau (6).