Brevet FR2690367A1 — publié le 19931029

"Dispositif de positionnement d'un outil ou d'une piè- ce sur une machine-outil" L'invention a pour objet un dispositif de positionnement d'un outil ou d'une pièce sur une ma- chine-outil, notamment d'une électrode sur une machine d'électro-érosion comportant au moins un porte-outil lié à la machine et une monture qui reçoit l'outil ou la pièce et qui peut être positionnée par rapport au porte-outil au moyen de deux goupilles cylindriques avec une très précise reproductibilité. Avec de tels dispositifs on peut, par exem- ple positionner et fixer des électrodes d'usinage sur une machine d'électro-érosion, avec exactitude et avec une reproductibilité très précise.15 Dans de tels dispositifs, comme par exemple celui représenté dans la revue "Werkstattechnik" 79 ( 1989), page A 13, l'électrode est équipée de deux ty- pes cylindriques en forme de goupilles, engagées dans des alésages calibrés du porte-outil monté lui-même de20 manière appropriée dans un mandrin de serrage Les deux goupilles et les trous calibrés correspondants assurent la reproductibilité de la corrélation entre le porte-outil solidaire de la machine et la monture recevant l'outil ou la pièce Sur le plan dimension-25 nel, la reproductibilité du positionnement est déter- minée par la qualité de l'ajustage, c'est-à-dire de l'accord entre les diamètres des goupilles et ceux des alésages, d'une part, ainsi que par leurs positions sur le porte-outil et la monture, d'autre part. Un tel dispositif de positionnement permet d'obtenir une reproductibilité de haut niveau, dans la mesure o son usinage a été réalisé avec une grande précision Cette exigence rend ces dispositifs très coûteux. Il a été également proposé de munir un seul des éléments à positionner d'organes d'accouplement très précis, tandis que l'autre élément est équipé d'organes d'accouplement de moindre précision C'est par exemple le cas du dispositif décrit dans le docu- ment EP-A O 267 352, dans lequel des galets porteurs sont en prise avec des blocs de réception ayant la forme de rainures trapézoïdales Les flancs de ces rainures sont rendus, par découpe, compressibles élas- tiquement et se déforment ainsi lorsque les galets porteurs sont introduits dans la rainure De cette ma- nière, on doit pouvoir obtenir une précision élevée du positionnement même après une certaine usure dans la mesure o celle-ci est répartie uniformément sur tous les organes d'accouplement. Mais un tel dispositif est également coûteux à fabriquer Si effectivement il suffit de réaliser et de positionner avec une haute précision un seul des organes d'accouplement, à savoir les galets porteurs, le coût reste élevé du fait de l'enlèvement de matière à effectuer sur les deux flancs de chaque rainure, pour obtenir l'effet élastique Il ne suffit pas de réaliser de simples entailles, celles-ci doivent dé- boucher à l'intérieur du bloc, dans une rainure dont le diamètre doit être supérieur à la hauteur de l'en- taille de manière à empêcher la formation et le déve- loppement de fissures. Les variantes de réalisation du bloc récep- teur, indiquées ans le document EP-A O 267 352 ne sont pas moins coûteuses, car elles utilisent des volumes creux assez compliqués, pour obtenir l'effet élasti- que. La présente invention a pour objectif de créer un dispositif du genre décrit, dépourvu des dé- fauts indiqués En particulier, il doit permettre de positionner un outil, par exemple une électrode, ou une pièce, au moyen d'une monture sur un porte-outil de la machine outil, avec un haut degré de précision, en utilisant des organes mécaniquement simples pour assurer le positionnement et l'accouplement. Cet objectif est atteint avec un dispositif caractérisé en ce que le porte-outil comporte une pre- mière butée de référence selon une première direction avec contact linéaire le long de la première goupille cylindrique de la monture, une seconde butée de réfé- rence selon la première, mais aussi selon une deuxième direction avec double contact linéaire le long de la seconde goupille cylindrique de la monture, un évide- ment dans lequel peut coulisser une mâchoire de ser- rage qui est appliquée par l'action d'un ressort sur un contre appui de la monture. Des formes avantageuses de réalisation de l'invention sont caractérisées en ce que: La première butée de référence est une bu- tée plane, tandis que la seconde butée de référence est constituée par une rainure en V. Les butées de référence sont des parties du contour externe du porte-outil. Le contre appui est une goupille cylindri- que. Les butées de référence sont des parties de l'évidement recevant la mâchoire. Au moins une des goupilles cylindriques joue le rôle de contre appui de la mâchoire de serrage qui s'appuie sur cette goupille le long de la face de celle-ci opposée aux butées de référence. Les deux butées de référence sont consti- tuées par des rainures en forme de V, l'une d'elles faisant partie de la mâchoire de serrage qui s'appuie exclusivement par l'intermédiaire de cette butée de référence sur la goupille cylindrique correspondante qui joue également le rôle de contre appui. La mâchoire de serrage peut coulisser, con- tre l'action d'un ressort, par rotation d'une vis agissant sur sa face frontale et peut être bloquée 1.5 dans sa position relative par rapport au porte-outil. Le porte-outil est traversé par des alésages servant au passage de vis en prise avec des alésages filetés de la monture. L'idée sur laquelle est basée l'invention est de munir un des deux éléments à positionner, de préférence la monture de l'outil ou de la pièce, sim- plement de deux goupilles cylindriques, sans exigence particulièrement élevée en ce qui concerne leurs posi- tions sur le support Les goupilles coopèrent avec des butées de référence réalisées avec une haute précision sur le porte-outil de la machine En utilisant une mâ- choire de serrage mobile sur le porte-outil et appli- quée par l'effet d'un ressort de pression sur un con- tre appui de la monture, celle-ci se trouve appliquée contre les deux butées de référence par ses goupilles cylindriques avec une force d'application constante et exactement reproductible, définie par la tension du ressort Les deux butées de référence assurent un po- sitionnement selon deux directions principales (direc- tions X et Y). De cette manière, l'opération de positionne- ment se trouve considérablement facilitée, car il suf- fit de placer sous pression les organes de positionne- ment l'un par rapport à l'autre, la position finale étant obtenue automatiquement par la mâchoire de ser- rage à pression élastique La nécessité d'une approche précise de la position d'engagement disparaît totale- ment, par ailleurs l'usure des organes de positionne- ment se trouve réduite car, d'une part, un coincement comme cela peut se produire avec les goupilles et les trous calibrés est pratiquement exclu, d'autre part, les organes de positionnement, pendant leur mise en place réciproque, subissent beaucoup moins de forces de frottement que n'en subissent les galets porteurs lorsqu'on les introduit dans les rainures à flancs élastiques. L'objet de l'invention est expliqué plus en détail ci-après, sous la forme de différents exemples de réalisation représentés de manière schématique par les dessins annexés. la figure 1 est une vue, par dessous, en plan, du dispositif d'une première forme de réalisa- tion, la figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne A-A de la figure 1, la figure 3 est une vue, par dessous, d'une seconde forme de réalisation, la figure 4 est une vue en coupe, selon la ligne B-B de la figure 3, la figure 5 est une vue en plan d'une troisième forme de réalisation. Sur les figures 1 et 3, le porte-outil est simplement indiqué par son contour, sous forme d'une ligne en tirets Les goupilles cylindriques qu'il por- te sont indiquées par des hachures. Le dispositif de positionnement est consti- tué essentiellement d'un porte-outil 10, fixé de ma- nière amovible, par des moyens non représentés, à la machine outil 1 Sur le porte-outil 10 peut être monté et fixé une monture 20, dans une position relative va- riable La monture 20 reçoit, d'une manière non repré- sentée, l'outil, par exemple une électrode, ou bien une pièce à usiner. La monture 20 est équipée de deux goupilles cylindriques 21, 22, montées par exemple à la presse et constituant des goupilles de calibrage Leurs posi- tions sur la monture 20 peut être relativement impré- cise, une tolérance dans leur positionnement allant jusqu'à 0,2 mm n'ayant pas d'influence sur le fonc- tionnement du dispositif. La monture 20 est percée d'au moins deux alésages filetés recevant des vis 30 qui traversent le porte-outil 10 dans des alésages de passage 19 et assurent, après positionnement de la monture, sa fixa- tion sur le porte-outil. A cette fin, l'alésage traversant 19 doit présenter un diamètre suffisant pour permettre à la vis 30 un passage sans difficulté et sa venue en prise dans le filetage 29 de la monture 20 L'alésage tra- versant 19 a été élargi par laminage à sa partie supé- rieure de manière que la tête de la vis 30 soit entiè- rement noyée dans le porte-outil 10 Les vis 30 assu- rent, de manière connue, la fixation et également le positionnement exact, selon la direction Z, de la mon- ture 20, étant donné que les faces en regard par les- quelles le porte-outil 10 et la monture 20 sont en contact, ont été usinées avec une haute précision. Une première forme de réalisation est repré- sentée par les figures 1 et 2 La butée de référence 11 est une butée plane Elle s'étend sur toute la hau- teur du porte-outil 10, parallèlement à l'axe Y Elle est en contact linéaire avec la goupille cylindrique 21 et constitue ainsi une première butée de référence dans la direction X. La seconde butée de référence 12 s'étend sensiblement au même niveau, mais du côté opposé du porte-outil 10 Elle a la forme d'une rainure en V, dont les deux faces forment un angle d'environ 90 ou- vert selon la direction de l'axe des X La butée 12 occupe également toute la hauteur du porte-outil 10, chacune de ses faces est en contact linéaire avec la goupille cylindrique 22 Ainsi est obtenu un double positionnement, selon les directions X et Y, par la disposition en V des flancs de la rainure. Par ailleurs, le porte-outil 10 présente sur toute sa hauteur un évidement 13 sensiblement rectan- gulaire dans lequel est montée une mâchoire de serrage 14, pouvant coulisser selon la direction X, d'une ma- nière non représentée Cette mâchoire s'appuie, contre l'action d'un ressort de poussée 15, sur le porte- outil et se trouve au contact d'une contre appui de la monture 20, constituée par une goupille cylindrique 23 constituant goupille de calibrage également emmanchée à la presse dans la monture. La tension du ressort 15 assure que les bu- tées de référence 11, 12 et les goupilles cylindriques 21, 22 sont en appui les unes sur les autres avec une pression définie. Le porte-outil est de plus équipé d'une vis 16 dont l'extrémité de la tige filetée est en appui sur la face frontale 141 de la mâchoire de serrage 14. La rotation de la vis 16 provoque le coulissement de la mâchoire 14. Pour positionner la monture 20 par rapport au porte-outil 10, on fait tourner la vis 16 dans le porte-outil de manière à enfoncer au maximum la mâ- choire 14 Puis la monture 20 est amenée par un mouve- ment ascendant selon la direction Z au contact du por- te-outil 10, sans que les goupilles cylindriques 21, 22 se trouvent en contact avec les butées de référence 11, 12 La goupille cylindrique 23 servant de contre appui se trouve introduite avec jeu dans l'encoche 17 du porte outil Par rotation de la vis 16, la mâchoire de serrage 14 se déplace en sens contraire de la di- rection X, la partie inférieure de sa face frontale 141 vient s'appuyer sur la goupille cylindrique 23 et amène finalement en appui les unes sur les autres, les butées de référence 11, 12 du porte-outil et les gou- pilles cylindriques 21, 22. Afin d'obtenir une pression d'appui repro- ductible, la vis 16 est desserrée jusqu'à ce qu'elle se libère totalement de la face frontale 141 de la mâ- choire 14 qui se trouve alors exclusivement au contact de la goupille cylindrique 23. Pour bloquer la monture 20 ainsi positionnée et également pour la positionner selon la direction Z, les vis 30 sont introduites dans les alésages traver- sants 19 du porte-outil et vissées dans les alésages filetés 29 de la monture 20. Pour séparer la monture 20 du porte-outil , il suffit de procéder en sens inverse. La disposition des butées de référence 11, 12 près du bord externe du porte-outil 10 présente l'avantage de permettre leur usinage d'une manière simple, avec une grande accessibilité La mise en pla- ce, à la main, de la monture 20 sur le porte-outil 10 apporte l'avantage supplémentaire de rendre particu- lièrement simple pour l'opérateur, le pré- positionnement, du fait de la parfaite visibilité des zones de butée. Le deuxième exemple de réalisation, repré- senté par les figures 3 et 4, conserve le même princi- pe de positionnement, mais présente l'avantage d'une construction plus simple Ceci étant essentiellement dû au fait que l'on utilise comme contre appui de la mâchoire de serrage 14, au moins une des deux goupil- les cylindriques 21, 22 prévues pour le positionne- ment Il n'est donc plus besoin d'une goupille supplé- mentaire, telle que la goupille 23 de l'exemple de réalisation précédent. Les butées de référence 11, 12 sont à nou- veau, l'une plane, l'autre en V, avec contacts linéai- res le long des goupilles cylindriques 21, 22 de ma- nière à réaliser le positionnement selon les direc- tions X et Y, comme décrit précédemment Il est prévu également une mâchoire de serrage 14 coulissante met- tant en appui, sous l'action d'un ressort 15, le por- te-outil sur la monture 20. Dans ce mode de réalisation, les butées de référence 11, 12 font partie de l'évidement 13 dans lequel est montée la mâchoire 14, dont la face fronta- le 141 est en appui sur au moins une des goupilles cy- lindriques 21, 22 avec contact linéaire sur le côté de la goupille opposé à la butée de référence 11, 12 On peut prévoir un appui d'un seul côté sur une des deux goupilles cylindriques 21, 22, mais d'autres configu- rations permettent d'obtenir l'appui de la face fron- tale sur les deux goupilles 21, 22. Le dispositif comporte également une vis 16 agissant sur la face frontale 141 de la manière décri- te précédemment. Dans cet exemple de réalisation, afin de réduire le coût, il est prévu simplement deux vis 30 pour assurer à la fois le blocage et le positionnement selon la direction Z. La figure 5 montre un autre exemple de ré- alisation Dans celui-ci, on utilise comme contre appui de la mâchoire 14, une des deux goupilles cylin- driques 21, 22 servant au positionnement A la diffé- rence du deuxième exemple de réalisation, une des deux butées de référence, la butée 12, fait partie de la mâchoire 14 qui, à cette fin, comporte une rainure continue 12 en V assurant un double contact linéaire avec la goupille cylindrique 22. La butée de référence 11 est également cons- tituée par une rainure en V, avec double contact li- néaire le long de la goupille cylindrique 21 De même, une vis 16 agit, comme indiqué précédemment, sur la face frontale 141 de la mâchoire 14. Des variantes et d'autres formes de réalisa- tion peuvent être dérivées des exemples décrits, en particulier, il est possible d'adopter une disposition inverse des organes de positionnement décrits, en échangeant le porte-outil et la monture. il 12 16 22 NOMENCLATURE DU DESSIN Machine outil Porte-outil Butée de référence Butée de référence Evidement Mâchoire de serrage Face frontale de la mâchoire de serrage Ressort Vis Encoche Alésage traversant Monture Goupille cylindrique Goupille cylindrique Goupille cylindrique (contre appui) Alésage fileté Vis REVENDICATIONS 1. Dispositif de positionnement d'un outil ou d'une pièce sur une machine-outil, notamment d'une électrode sur une machine d'électroérosion comportant au moins un porte-outil lié à la machine et une montu- re qui reçoit l'outil ou la pièce et qui peut être po- sitionnée par rapport au porte-outil au moyen de deux goupilles cylindriques avec une reproductibilité très précise, caractérisé en ce que le porte-outil ( 10) comporte une première butée de référence ( 11) selon une première direction avec contact linéaire le long de la première goupille cylindrique ( 21) de la montu- re, une seconde butée de référence ( 12) selon la pre- mière, mais aussi selon une deuxième direction avec double contact linéaire le long de la seconde goupille cylindrique ( 22) de la monture ( 20), un évidement ( 13) dans lequel peut coulisser une mâchoire de serrage ( 14) qui est appliquée par l'action d'un ressort ( 15) sur un contre appui ( 23) de la monture ( 20). 2 Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la première butée de référence ( 11) est une butée plane, tandis que la seconde butée de référence ( 12) est constituée par une rainure en V. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les bu- tées de référence sont des parties du contour externe du porte-outil. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le contre appui ( 23) est une goupille cylindrique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que Les bu- tées de référence ( 11, 12) sont des parties de l'évi- dement ( 13) recevant la mâchoire ( 14). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une des goupilles cylindriques ( 21, 22) joue le rôle de contre appui de la mâchoire de serrage ( 14) qui s'appuie sur cette goupille le long de la face de celle-ci opposée aux butées de référence ( 11, 12). 7. Dispositif selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les deux butées de référence ( 11, 12) sont constituées par des rainures en forme de V, l'une d'elles ( 11 ou 12) faisant partie de la mâchoire de serrage ( 14) qui s'appuie exclusivement par l'in- termédiaire de cette butée de référence ( 11 ou 12) sur la goupille cylindrique ( 21 ou 22) correspondante qui joue également le rôle de contre appui. 8. Dispositif selon les revendications 1 à 7 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que la mâchoire de serrage peut coulisser, contre l'action d'un ressort ( 15), par rotation d'une vis ( 16) agis- sant sur sa face frontale ( 14) et peut être bloquée dans sa position relative par rapport au porte-outil ( 10). 9. Dispositif selon les revendications 1 à 8 prises dans leur ensemble, caractérisé en ce que le porte-outil ( 10) est traversé par des alésages ( 19) servant au passage de vis ( 30) en prise avec des alé- sages filetés ( 29) de la monture ( 20).