Brevet FR2696667A1 — publié le 19940415

i Dispositif micrométrique pour la finition d'alésages La présente invention concerne, d'une manière générale, un dispositif micrométrique pour la finition d'alésages et, notamment, un perfectionnement apporté à un dispositif micrométrique de haute précision pour le réglage d'un outil en vue de la finition d'alésages traversants et/ou borgnes. On connaît des dispositifs micrométriques destinés à être utilisés en association avec des machines-outils à commande numérique conventionnelles pour la finition d'alésages. Toutefois, les dispositifs micrométriques pour la finition d'alésages selon la présente invention comportent des caractéristiques importantes absentes des dispositifs connus dans l'état actuel de la technique. La présente invention a pour but de rechercher une autre conception de construction du dispositif micrométrique pour la finition d'alésages, qui s'intéresse à la réduction des dimensions du dispositif afin de réduire au minimum un porte- à-f aux de l'outil et, par conséquent, d'augmenter la rigidité du dispositif, notamment lorsqu'il tourne à grande vitesse. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif micrométrique perfectionné pour la finition d'alésages, qui présente une structure plus simple comparativement à celle des dispositifs micrométriques existants, sans pour autant porter un quelconque préjudice au niveau de précision que le dispositif est capable d'atteindre. Ces buts sont atteints selon la présente invention grâce à un dispositif micrométrique pour la finition d'alésages, du type constitué de corps sensiblement cylindriques à l'intérieur desquels sont montés des moyens de déplacement qui agissent sur un porte- outil déplaçable dans la même direction que la composante radiale de la force de travail. Ces moyens de déplacement sont pourvus d'un système de suppression de jeu Il est prévu un mécanisme de transmission de mouvement pourvu d'un barillet gradué monté coaxialement d'une manière solidaire sur une vis micrométrique, vis micrométrique qui est supportée axialement et radialement par rapport au corps du dispositif micrométrique par un système de support comportant un prolongement supérieur fileté de la vis micrométrique, sur lequel est montée une tige cylindrique qui présente, au niveau de son extrémité supérieure, une partie oblique ou un prolongement oblique incliné(e) d'un angle p par rapport à l'axe longitudinal de la tige cylindrique, le prolongement étant logé d'une manière coulissante dans une traverse mobile déplaçable d'une manière transversale perpendiculairement à l'axe géométrique de la vis micrométrique pour permettre un déplacement radial forcé du porte-outil. Ce qui précède ainsi que d'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation spécifiques de celle-ci, donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan du dispositif micrométrique pour la finition d'alésages de la présente invention, sans outil; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif micrométrique de l'invention, réalisée suivant la ligne A-A de la figure 1, montrant des éléments destinés à convertir un mouvement de rotation d'une vis micrométrique en un mouvement linéaire longitudinal d'une tige cylindrique, mouvement linéaire longitudinal qui lui-même se convertit en un mouvement linéaire perpendiculaire à une traverse servant de base à des porte-outils; la figure 2 a est une vue schématique et agrandie d'un détail du dispositif micrométrique de la figure 2, illustrant une partie des éléments mécaniques destinés à convertir un mouvement de rotation en un mouvement linéaire longitudinal et perpendiculaire à l'axe géométrique de la vis micrométrique; la figure 3 est une vue en coupe transversale du dispositif, réalisée suivant la ligne B-B de la figure 1; la figure 4 est une vue en coupe du dispositif micrométrique, réalisée suivant la ligne C-C de la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale schématique, agrandie et partiellement découpée de l'extrémité libre d'un barillet gradué, montrant deux broches de positionnement; la figure 5 a est une vue frontale d'une face circulaire de l'extrémité libre du barillet gradué, montrant plusieurs dents réparties d'une manière uniforme autour de la face et convergeant vers son centre; la figure 6 est une vue en coupe longitudinale partielle de la partie supérieure du dispositif micrométrique, montrant le montage de support d'un outil de coupe; la figure 7 est une vue en coupe longitudinale de la partie avant du dispositif micrométrique de l'invention, réalisée suivant la ligne F-F de la figure 6; la figure 8 est une vue en coupe longitudinale agrandie de la partie avant du dispositif micrométrique muni d'un autre type de porte-outil, réalisée suivant la même ligne F-F de la figure 6; et la figure 9 est une vue avant du dispositif micrométrique de l'invention, réalisée suivant la flèche E de la figure 6. Conformément à ces figures, le dispositif micrométrique pour la finition d'alésages, objet de la présente invention, présente une structure simplifiée introduite dans le dispositif micrométrique de réglage d'outil pour la finition d'alésages de très haute précision. Le dispositif micrométrique perfectionné pour la finition d'alésages de la présente invention peut être utilisé pour la finition d'alésages tant traversants que borgnes. Grâce au dispositif micrométrique 100 pour la finition d'alésages selon la présente invention, un outil de coupe 102 peut, lorsqu'il est serré directement sur un porte-outil 101, réaliser la finition d'alésages de dimensions importantes ou d'alésages de dimensions faibles égales au plus petit diamètre d'une tige de prolongement 102 a qui porte l'outil de coupe 102, la tige de prolongement étant serrée sur un porte- outil l Ola visible sur la figure 8. Il convient, dès le début, de prendre en considération et de définir le concept de flancs de f iletage actifs et passifs de vis, de manchons filetés intérieurement et/ou extérieurement, et d'autres éléments mécaniques filetés. On considère comme un flanc actif d'un f iletage, le flanc de ce filetage qui coopère avec l'un des flancs d'un autre f iletage, ces flancs étant maintenus en contact l'un avec l'autre, tandis que l'on considère comme un flanc passif d'un f iletage, le flanc de ce f iletage, qui est opposé et adjacent à un flanc passif correspondant, de sorte qu'il existe un jeu entre les deux flancs passifs L'état de flancs actifs et passifs est très bien représenté sur la figure 2 a. Le dispositif micrométrique 100 est pourvu d'un mécanisme de transmission de mouvement constitué d'un barillet gradué 104 monté coaxialement et solidairement autour d'une vis micrométrique 105, moyennant quoi la rotation du barillet 104 peut provoquer la rotation de la vis micrométrique 105. La vis micrométrique 105 est maintenue en étant supportée axialement et radialement par rapport au corps du dispositif micrométrique 100 par un système de support constitué de bagues 106,106 a et 106 b maintenues ensemble par des vis de fixation 109, système de support qui lui-même est fixé par des vis de fixation 107 à un corps intérieur 108 sensiblement cylindrique et creux visible sur la figure 2, ce dernier étant maintenu d'une manière cohérente et fixé coaxialement par un filetage extérieur 108 c à un corps cylindrique extérieur complémentaire 134 pourvu d'un filetage intérieur 134 d, le cylindre complémentaire 134, le barillet gradué 104 et le cylindre 108 formant un ensemble monobloc monté coaxialement autour de la vis micrométrique 105, comme cela est illustré sur les figures 2 et 3. Au niveau de la partie extrême inférieure de la vis micrométrique 105, il est prévu un écrou 105 a destiné à maintenir le barillet gradué 104 contre la vis micrométrique 105. Au niveau du prolongement supérieur de la vis micrométrique 105, à l'intérieur du corps cylindrique 108, il est prévu un filetage 105 b, qui s'étend coaxialement avec un manchon inférieur 121 et un manchon supérieur 122 tous deux pourvus de filetages intérieurs et extérieurs, qui eux- mêmes s'étendent coaxialement avec une tige cylindrique 120 logée d'une manière coulissante à l'intérieur d'un trou coaxial du corps cylindrique intérieur 108. La tige cylindrique 120 ainsi que le manchon inférieur 121 et le manchon supérieur 122 forment un ensemble monobloc monté coaxialement autour de la partie supérieure ou du prolongement supérieur de la vis micrométrique 105 et à l'intérieur du corps cylindrique intérieur 108, comme illustré sur la figure 2. La tige cylindrique 120 comporte, au niveau de sa partie extrême supérieure, une partie oblique ou un prolongement oblique 123 dont l'axe géométrique est décalé d'un angle p par rapport à l'axe géométrique de la vis micrométrique 105, ce qui garantit qu'une rotation engendrée par le barillet gradué 104 et transmise à la vis micrométrique 105 est convertie en un mouvement linéaire de la tige cylindrique 120 qui elle-même, grâce à son prolongement oblique 123, déplace une traverse mobile 103 perpendiculairement à l'axe géométrique de la vis micrométrique 105, pour ainsi permettre un déplacement radial d'un porte-outil 101 ou l Ola. Pendant la conversion du mouvement de rotation du barillet gradué 104 et de la vis micrométrique 105 fixée étroitement à celui-ci, en un mouvement linéaire de la tige cylindrique 120, il est très important de se souvenir de la résolution de la vis micrométrique 105, résolution qui est définie comme étant égale au plus faible déplacement possible de la tige cylindrique 120, ce déplacement étant égal au quotient de la division du pas du filetage de la vis micrométrique 105, par le nombre de lignes (divisions) du barillet gradué 104. Le déplacement radial de la traverse mobile 103 qui tire son origine du déplacement longitudinal du prolongement oblique 123 est fonction de la résolution de la vis micrométrique 105 et également de la tangente de l'angle A, fonction selon laquelle tan P = déplacement radial de la traverse mobile 103 / déplacement longitudinal du prolongement 123. Comme on peut le voir sur les figures 1, 2 et 6, la traverse mobile 103 qui joue le rôle d'une base de support pour le porte-outil 101, se déplace sur la partie supérieure du dispositif micrométrique 100 en étant guidée par des rainures ou des gorges en forme de "V" horizontal 103 a et 133 a respectivement prévues sur les parois extérieures supérieures de la traverse mobile 103 et sur la portion intérieure supérieure de la partie supérieure 133 du dispositif micrométrique 100. Dans ces gorges, sont disposées des billes 131 qui, conjointement avec des billes 132 disposées respectivement entre les glissières planes formées par des bords latéraux extérieurs inférieurs 103 b de la traverse mobile 103 et des glissières planes formées par des bords latéraux intérieurs inférieurs 133 b de la partie supérieure 133 du corps du dispositif micrométrique 100, permettent un déplacement perpendiculaire à l'axe géométrique de la vis micrométrique 105, de la traverse mobile 103 par rapport au corps supérieur 133, sans jeu et avec un minimum de frottement. Les glissières en forme de "V" horizontal qui logent les billes 131 ainsi que les glissières planes qui logent les billes 132 s'étendent parallèlement entre elles et à une certaine distance les unes des autres dans la direction d'un plan perpendiculaire et passant par l'axe géométrique de la vis micrométrique 105, cet axe étant coaxial avec l'axe du dispositif micrométrique 100 Ce dispositif de glissières permet le déplacement de la traverse mobile 103 dans une direction perpendiculaire à l'axe géométrique de la vis micrométrique 105 ce qui, par conséquent, se traduit par le déplacement du porte-outil 101 ou l Ola dans la direction radiale du dispositif micrométrique 100 Les figures 1 et 6 montrent également que les billes 131 et 132 sont contenues dans un périmètre sensiblement trapézoïdal ayant pour sommet le centre des billes, cet état permettant une stabilité maximale de la traverse mobile 103 à l'encontre d'une tendance à une rotation par rapport à un plan perpendiculaire aux glissières qui logent les billes. Comme on peut le voir sur les figures 2, 5 et 5 a, l'extrémité libre du barillet gradué 104 est pourvue de plusieurs dents 104 a et espaces vides 104 b sur lesquels agissent au moins deux broches de positionnement 104 c, de telle façon que l'extrémité libre de chacune des broches 104 c est contrainte à venir en prise soit dans un espace vide 104 b entre deux dents 104 a quelconques, soit sur la crête d'une dent 104 a quelconque. Comme cela ressort de la description précédente et comme cela est illustré sur les figures 2, 5 et 5 a, l'action de ressorts 104 d sur les broches 104 c est destinée à établir un état de pression élastique afin que les broches 104 c agissent en exerçant la fonction effective d'organes de positionnement pour le barillet gradué 104. Comme le montrent les figures 1 et 3, un accès manuel au barillet 104 s'effectue à travers des ouvertures latérales 134 a prévues sur le corps cylindrique extérieur complémentaire 134, ce qui permet une rotation manuelle du barillet gradué 104. Une rotation du barillet 104 peut également s'effectuer par l'intermédiaire de plusieurs moyens extérieurs non manuels (non représentés), le barillet utilisé, dans ce cas, étant adapté pour se voir impartir un mouvement à partir des moyens d'actionnement extérieurs. Le serrage des porte-outils 101 et l Ola sur la traverse mobile 103 se fait par juxtaposition d'une partie dentée 103 d existant au niveau de la surface supérieure de la traverse mobile 103 et de parties dentées existant respectivement au niveau de la partie inférieure des porteoutils 101 et l Ola, ce serrage étant réalisé par l'intermédiaire de vis 103 f visibles sur les figures 7, 8 et 9. Comme on peut le voir sur la figure 2, la traverse mobile 103 est pourvue d'un trou fileté 103 'c ménagé perpendiculairement à l'axe géométrique du dispositif micrométrique 100, trou 103 'c dans lequel se trouve logée une vis 103 'a qui exerce une pression sur un ressort 103 'b qui lui-même comprime un coin 103 'e de section trapézoïdale, lequel coin réagit à son tour en comprimant la surface cylindrique du prolongement 123 pour, par conséquent, supprimer tout jeu susceptible d'exister entre la tige cylindrique 120 et le corps cylindrique 108 et/ou même entre la traverse mobile 103 et ledit prolongement 123. A l'intérieur de la paroi cylindrique du corps extérieur complémentaire 134 du dispositif micrométrique 100, il est prévu un conduit de refroidissement 135 qui s'étend longitudinalement par rapport au corps extérieur 134 pour se terminer au niveau d'une chambre circulaire 134 b prévue sur la partie supérieure de l'extrémité supérieure du corps extérieur 134, chambre circulaire 134 b qui communique avec un conduit de refroidissement 103 c prévu sur la traverse mobile 103 par un trou traversant 108 a relié à un renfoncement circulaire 108 b disposé perpendiculairement sur le bord périphérique du corps cylindrique intérieur 108 du dispositif micrométrique 100, comme illustré sur la figure 2. Grâce à ce dispositif du conduit de refroidissement 135, de la chambre 134 b et des conduits 108 a,108 b et 103 c ainsi que des conduits (non représentés) existant sur les porte- outils 101 et l Ola, un refroidissement efficace de l'outil de coupe 102 peut être effectué à l'aide d'un fluide de refroidissement approprié pendant l'exécution d'un usinage. Le diamètre du renfoncement circulaire 108 b est légèrement supérieur au déplacement transversal total de la traverse mobile 103 de sorte qu'il existe toujours une communication possible pour le fluide de refroidissement entre le corps cylindrique inférieur 108 et la traverse mobile 103 qui supporte les porte-outils 101 et l Ola ainsi que l'outil de coupe 102 correspondant. Bien que la description précédente ait porté sur des modes de réalisation préférés de la présente invention, il est bien entendu que celle-ci ne se limite pas aux exemples particuliers décrits et illustrés ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif micrométrique pour la finition d'alésages, du type constitué de corps sensiblement cylindriques à l'intérieur desquels sont montés des moyens de déplacement qui agissent sur un porte-outil déplaçable dans la même direction que la composante radiale de la force de travail, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de transmission de mouvement pourvu d'un barillet gradué monté coaxialement d'une manière solidaire sur une vis micrométrique, et en ce que la vis micrométrique est supportée axialement et radialement par rapport au corps du dispositif micrométrique par un système de support comportant un prolongement supérieur fileté ( 105 b) de la vis micrométrique ( 105) sur lequel est montée une tige cylindrique ( 120) qui présente, au niveau de son extrémité supérieure, une partie oblique ou un prolongement oblique ( 123) incliné(e) d'un angle P par rapport à l'axe longitudinal de la tige cylindrique ( 120), le prolongement ( 123) étant logé d'une manière coulissante dans une traverse mobile ( 103) déplaçable d'une manière transversale perpendiculairement à l'axe géométrique de la vis micrométrique ( 105), pour permettre un déplacement radial forcé du porte-outil ( 101,101 a) et ladite traverse mobile ( 103) étant pourvue d'un système de suppression de jeu. 2 Dispositif micrométrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongement supérieur ( 105 b) de la vis micrométrique ( 105) à l'intérieur d'un corps cylindrique ( 108) qui constitue le dispositif micrométrique ( 100), s'étend coaxialement avec un manchon inférieur ( 121) et un manchon supérieur ( 122) tous deux pourvus de filetages intérieurs et extérieurs, qui eux-mêmes s'étendent coaxialement avec la tige cylindrique ( 120) logée d'une manière coulissante dans un trou coaxial du corps cylindrique intérieur ( 108). 3 Dispositif micrométrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige cylindrique ( 120) ainsi que le manchon inférieur ( 121) et le manchon supérieur ( 122) forment un ensemble monobloc monté coaxialement autour de la partie supérieure ou du prolongement supérieur ( 105 b) de la vis micrométrique ( 105) et à l'intérieur du corps cylindrique intérieur ( 108). 4 Dispositif micrométrique selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce qu'une rotation du barillet gradué ( 104) monté coaxialement sur la vis micrométrique ( 105) provoque par son action un déplacement longitudinal de l'ensemble constitué par le manchon inférieur ( 121), le manchon supérieur ( 122) et la tige cylindrique ( 120), la résolution de la vis micrométrique ( 105) étant égale au plus faible déplacement possible dudit ensemble, résolution qui est déterminée par le quotient de la division du pas du filetage de la vis micrométrique ( 105) par le nombre de lignes (divisions) du barillet gradué ( 104). Dispositif micrométrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison f existant entre l'axe géométrique de la tige cylindrique ( 120) et l'axe géométrique du prolongement oblique ( 123) détermine conjointement avec la résolution de la vis micrométrique ( 105) le taux de déplacement de la traverse mobile ( 103) par rapport au déplacement de la tige cylindrique ( 120) et de son prolongement oblique ( 123). 6 Dispositif micrométrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle P se situe à l'intérieur d'un plan qui s'étend parallèlement à des glissières en forme de "VI' horizontal dans lesquelles est logée une série de billes ( 131), de telle façon que les glissières en forme de "V" horizontal s'étendent forcément perpendiculairement à l'axe géométrique de la vis micrométrique ( 105). 7 Dispositif micrométrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la traverse mobile ( 103) est déplacée en étant guidée par les glissières en forme de "V" horizontal définies par des rainures ou des gorges ( 103 a,133 a) respectivement prévues au niveau des parois extérieures supérieures de la traverse mobile ( 103) et au niveau des parois intérieures supérieures d'une partie supérieure ( 133) du dispositif micrométrique ( 100). 8 Dispositif micrométrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les billes ( 131) logées dans les glissières en forme de "V" horizontal permettent, conjointement avec des billes ( 132) disposées entre des glissières planes ( 103 b) formées par des bords latéraux extérieurs inférieurs de la traverse mobile ( 103) et des glissières planes ( 133 b) formées par des bords latéraux intérieurs inférieurs de la partie supérieure ( 133) du corps cylindrique intérieur ( 108), le déplacement de la traverse mobile ( 103) perpendiculairement à l'axe géométrique de la vis micrométrique ( 105), ledit axe étant coaxial avec l'axe géométrique du dispositif micrométrique ( 100). 9 Dispositif micrométrique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les glissières en forme de "V" horizontal et les glissières planes sont disposées parallèlement entre elles et à une certaine distance les unes des autres de telle façon que les billes ( 131, 132) sont contenues dans un périmètre sensiblement trapézoïdal ayant pour sommet le centre des billes. Dispositif micrométrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un accès manuel au barillet gradué ( 104) s'effectue grâce à des ouvertures latérales ( 134 a) ménagées sur un corps cylindrique extérieur complémentaire ( 134), afin de permettre une rotation manuelle du barillet gradué ( 104). 11 Dispositif micrométrique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une rotation du barillet gradué ( 104) est accomplie grâce à plusieurs moyens d'actionnement extérieurs non manuels, le barillet ( 104) utilisé, dans ce cas, étant adapté pour se voir impartir un mouvement à partir des moyens d'actionnement extérieurs. 12 Dispositif micrométrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et 5 à 8, caractérisé en ce que le serrage des porte-outils ( 101,l Ola) sur la traverse mobile ( 103) s'effectue par une juxtaposition de parties dentées ( 103 b) existant au niveau de la surface supérieure de la traverse mobile ( 103) et au niveau de la partie inférieure des porte-outils ( 101,l Ola), les porte- outils ( 10 l,101 a) étant serrés d'une manière solidaire sur la traverse mobile ( 103) grâce à des vis ( 103 f). 13 Dispositif micrométrique selon la revendication 1 ou 12, caractérisé en ce que la traverse mobile ( 103) est pourvue d'une vis ( 103 'a) logée dans un trou fileté horizontal ( 103 'c), de telle façon que la vis agit sur un ressort ( 103 'b) qui lui-même exerce une pression sur un coin ( 103 'e) de section trapézoïdale, le trou horizontal ( 103 'c) étant ménagé sur la surface latérale de la traverse mobile ( 103) de manière à permettre à la vis ( 103 'a), au ressort ( 103 'b) et au coin ( 103 'e) d'agir contre la paroi latérale du prolongement oblique ( 123) pour supprimer un jeu mécanique quelconque. 14 Dispositif micrométrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 5 à 7 et 13, caractérisé en ce que l'intérieur du corps extérieur complémentaire ( 134) du dispositif micrométrique ( 100) est pourvu d'un conduit de refroidissement ( 135) qui s'étend longitudinalement le long de la paroi du corps extérieur ( 134), conduit de refroidissement ( 135) qui se termine au niveau d'une chambre circulaire ( 134 b) et maintient une communication avec la traverse mobile ( 103) et son conduit de refroidissement ( 103 c) correspondant par un trou traversant ( 108 a) relié à un renfoncement circulaire ( 108 b) prévu perpendiculairement sur un bord périphérique du corps cylindrique intérieur ( 108) du dispositif micrométrique ( 100). Dispositif micrométrique selon la revendication 14, caractérisé en ce que le diamètre du renfoncement circulaire ( 108 b) est légèrement supérieur au déplacement transversal total de la traverse mobile ( 103) le long de ses glissières, de sorte qu'il existe toujours une communication possible pour le fluide de refroidissement entre le corps cylindrique ( 108) et la traverse mobile ( 103) qui supporte le porte-outil ( 101,10 la) et un outil de coupe ( 102) correspondant.