Brevet FR2702981A1 — publié le 19940930

La présente invention concerne un dispositif porte-outil pour machine-outil, pour l'usinage, notamment le rasage de pièces. On sait que l'usinage de pièces comportant des parties de révolution peut être réalisé sur un tour au moyen d'outils variés montés sur des dispositifs porte-outils radialement mobiles par rapport à la pièce à usiner. A cet effet, chaque dispositif porte-outil peut être monté sur une glissière disposée latéralement par rapport à la pièce et s'étendant dans une direction radiale par rapport à cette dernière. Pour effectuer l'usinage, on déplace le porte-outil sur ses glissières en direction de la pièce, pour amener le ou les outils de coupe au contact de celle-ci. Dans le cas du rasage, où il s'agit de donner à la pièce à usiner son diamètre précis et définitif, un tel dispositif porte-outil comporte un bloc-support, monté par exemple sur des glissières solidaires du tour, et un chariot monté sur le bloc-support au moyen d'un mécanisme de liaison permettant audit chariot de coulisser par rapport au bloc-support dans une direction sensiblement perpendiculaire aux directions axiale et radiale de la pièce à usiner. Pour la clarté de l'explication, on admettra que ltorientation du dispositif porte-outil sur le tour est telle que les déplacements du chariot par rapport au bloc-support sont verticaux, le chariot se trouvant en position basse au repos et en position haute pendant l'usinage. Bien entendu, cette simplification n est aucunement limitative et l'invention concerne également des dispositifs porte-outils orientés différemment. Le chariot du dispositif porte-outil est muni d'un outil de coupe et d'un organe de contact avec la pièce, par exemple un galet monté fou sur un axe parallèle à ltaxe de la pièce. L'organe de contact et Outil de coupe sont réglés sur le chariot du dispositif porte-outil de sorte qu'ils se situent à une distance l'un de l'autre égale au diamètre que lton désire donner à la pièce à usiner. Le dispositif porte-outil est réglé sur ses glissières de sorte que, lorsque le chariot est en position basse sur le bloc-support, 11 organe de contact et Outil de coupe se trouvent dans une position légèrement décalée vers le bas par rapport à leur position de travail. Lorsque lton rapproche le dispositif porte-outil de la pièce à usiner, l'organe de contact vient s'appuyer sur la pièce, ce qui provoque le coulissement vers le haut du chariot par rapport au bloc-support. Ainsi, on obtient un positionnement optimal de l'outil de coupe par rapport à la pièce à usiner. Les dispositifs connus présentent l'inconvénient important que le mécanisme de liaison réunissant le bloc-support au chariot du dispositif porte-outil est exposé, pendant le fonctionnement du tour, à des risques de pollution par des copeaux ou des impuretés présentes dans lwhuile d'arrosage. Ces éléments polluants sont susceptibles de gêner le fonctionnement du mécanisme de liaison, voire de ltendommager. Pour prévenir ce risque, il est nécessaire d'arrêter périodiquement la machine-outil pour démonter le dispositif porte-outil et nettoyer le mécanisme de liaison. Ceci est préjudiciable à l'exploitation de la machine-outil, tant du point de vue technique, puisqu'il faut effectuer un nouveau réglage du dispositif porte-outil après chaque démontage, que du point de vue économique, dans la mesure où chaque arrêt de la machine se traduit par un défaut de production, c'est-à-dire par une diminution de la productivité. La présente invention vise à fournir un nouveau dispositif porte-outil du type décrit ci-dessus qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs connus et qui est d'une réalisation particulièrement simple et économique. La présente invention a pour objet un dispositif porte-outil pour machine-outil, permettant notamment de réaliser des parties de révolution sur une pièce à usiner, par rapprochement radial du dispositif porte-outil et de la pièce, le dispositif porte-outil comportant un bloc-support destiné à être monté sur la machine-outil, un chariot monté sur le bloc-support apte à recevoir au moins un organe de contact avec la pièce à usiner et au moins un outil d'usinage et un mécanisme de liaison entre le bloc-support et le chariot, ledit mécanisme étant agencé pour permettre un coulissement du chariot par rapport au bloc-support, caractérisé par le fait qu'il comporte un carénage de protection enveloppant au moins partiellement le mécanisme de liaison. Le carénage selon l'invention permet de protéger le mécanisme de liaison contre l'introduction d'éléments polluants susceptibles de l'endommager ou de gêner son fonctionnement. Le dispositif selon l'invention permet notamment de réaliser le rasage d'une pièce sur un tour, mais également tout travail d'usinage dans lequel un porte-outil est amené à coulisser selon une direction donnée pour venir se positionner convenablement par rapport à la pièce à usiner. Dans le cas du rasage, le chariot coulisse par rapport au bloc-support dans une direction sensiblement perpendiculaire aux directions axiale et radiale de la pièce. On comprend que le dispositif selon l'invention est particulièrement avantageux puisqu'il permet de prolonger la durée de vie du mécanisme de liaison du dispositif porte-outil, ainsi que d'augmenter la productivité d'une machine-outil équipée d'un dispositif porte-outil selon l'invention. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le carénage du mécanisme de liaison comprend une première partie solidaire du chariot et une seconde partie solidaire du bloc-support, les première et seconde parties s'appuyant l'une contre l'autre pour réaliser un contact glissant. Le mécanisme de liaison est de préférence muni d'un moyen de rappel qui permet, d'une part, d'assurer que le chariot se trouve bien en position basse lors du rapprochement du dispositif porte-outil et de la pièce, et d'autre part, d'éviter les vibrations du chariot lors de l'usinage de la pièce. Avantageusement, le mécanisme de liaison comporte au moins un axe de guidage solidaire du bloc-support et une partie solidaire du chariot définissant un logement de forme correspondante dans lequel l'axe de guidage est libre de coulisser axialement. Selon une variante préférée, le logement de l'axe de guidage est garni intérieurement d'une bague auto-lubrifiante réalisée de préférence en bronze. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple et sans aucun caractère limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un dispositif porte-outil selon l'invention en coupe selon I-I de la figure 3, - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 du dispositif en position de travail, - la figure 3 est une vue de dessus du dispositif porte-outil en coupe selon 111-111 de la figure 1, - la figure 4 représente à plus grande échelle le capot supérieur du dispositif des figures 1 à 3, et - la figure 5 représente à plus grande échelle le couvercle du dispositif des figures 1 à 3. Le dispositif porte-outil représenté au dessin comporte une semelle 1 qui est destinée à être assujettie à un tour sur lequel on désire réaliser le rasage de pièces de révolution. La fixation de la semelle 1 sur le tour peut s'effectuer par des moyens usuels, non représentés, tels que des cales vissées. Une plaquette 2 est solidarisée à l'une des extrémités de la semelle 1 (à droite sur le dessin), par exemple par soudage. La plaquette 2 comporte à sa partie supérieure un découpage en U dont les branches 2a et 2b sont dirigées vers le haut. Une vis de réglage 3 traverse transversalement la plaquette 2 pour pénétrer dans un bloc-support 4. A cet effet, le bloc-support 4 comporte un trou taraudé 4a. Un épaulement 3a est prévu sur la vis 3 à une distance de la tête de vis sensiblement égale à l'épaisseur de la plaquette 2. Ainsi, en manoeuvrant la vis 3, on déplace le bloc-support 4 dans une direction parallèle à l'axe de la vis 3, ce qui permet de régler l'avancement du porte-outil sur le tour, la semelle 2 y étant assujettie fixement. Une fois positionné convenablement à l'aide la vis 3, le bloc-support 4 est fermement solidarisé à la semelle 2 à l'aide de moyens connus, non représentés. Le bloc-support 4 présente extérieurement la forme d'un parallélépipède rectangle traversé longitudinalement par un orifice cylindrique 4 sensiblement situé au centre des faces frontale 4c et arrière 4d dudit bloc-support 4. Un arbre cylindrique 5, de diamètre très légèrement inférieur à celui de l'orifice cylindrique 4b du bloc-support 4, traverse ce dernier de part en part. L'arbre cylindrique 5 est maintenu dans l'orifice cylindrique 4b par des moyens non représentés. L' extrémité de l'arbre 5, située du côté de la face arrière 4d du bloc-support 4, comporte deux méplats parallèles 5b situés symétriquement de part et d'autre de l'axe de l'arbre 5. En regard de l'un des deux méplats 5b, le bloc-support 4 comporte deux trous taraudés 4e situés tous les deux d'un même côté du bloc-support 4, mais de part et d'autre de l'axe de l'arbre 5. Grâce à des vis de réglage non représentées engagées dans les trous taraudés 4e, on peut régler l'orientation de l'arbre 5 par rapport au bloc-support 4. La symétrie des deux méplats 5b permet de mettre l'arbre 5 dans toute position angulaire obtenue par pivotement par rapport à son axe. A son autre extrémité, l'arbre 5 est prolongé, au-delà de la face frontale 4c du bloc-support 4, par un épaulement cylindrique 8a qui permet de le positionner axialement par rapport au bloc-support 4, puis par une partie parallélépipédique 6 qui comporte trois trous traversants cylindriques 6a, 6b d'axes parallèles et s'étendant orthogonalement à l'axe de l'orifice 4b du bloc-support 4. Les deux trous traversants latéraux 6a reçoivent chacun un axe de guidage cylindrique 7 de diamètre très légèrement inférieur, chaque axe de guidage 7 étant maintenu en place par une vis de blocage non représentée engagée dans un trou taraudé 6c ménagé sur la face latérale correspondante de la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5. Chaque axe de guidage 7 comporte un méplat en regard du trou taraudé 6c. Le trou traversant central 6b de la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5 comporte une partie supérieure taraudée destinée à recevoir une vis de réglage 8 de la tension d'un ressort hélicoïdal, non représenté, dont l'intérêt sera expliqué ultérieurement. La partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5, ainsi que les deux axes de guidage 7 immobilisés dans les trous traversants 6e, constituent la partie fixe d'un mécanisme de liaison reliant, au sens de l'invention, le bloc-support 4 à un chariot 9 mobile par rapport au bloc-support 4. L'avant 9a du chariot 9 constitue la partie porte-outil proprement dite du dispositif selon l'invention, tandis que l'arrière 9b du chariot 9 constitue la partie mobile du mécanisme de liaison reliant le chariot 9 au bloc-support 4. A l'arrière 9b, le chariot 9 comporte une cavité 10 ouverte du côté du bloc-support 4 et recevant la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5. Sur les figures 1 et 2, on voit clairement que la hauteur de la cavité 10 est supérieure à celle de la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5, de sorte que le chariot 9 peut se déplacer parallèlement aux axes de guidage 7 entre la position représentée à la figure 1 et celle représentée à la figure 2. Le guidage du chariot 9, lors de son déplacement, est assuré du fait que les parois supérieure 10e et inférieure lOb de la cavité 10 comportent des perçages 11 dans lesquels coulissent les axes de guidage 7. Les perçages 11 sont garnis de bagues autolubrifiantes 12 qui améliorent le coulissement des axes de guidage 7 et empêchent l'usure desdits perçages 11. Avantageusement, les bagues 12 sont réalisées en bronze. Le ressort hélicoïdal logé dans le trou traversant central 6b de la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5 est comprimé entre la paroi inférieure lOb de la cavité 10 et un épaulement réalisé sur la tige de la vis 8 dont la position par rapport à la partie 6 peut être réglée par vissage ou dévissage. Ce ressort ramène en permanence le chariot 9 dans la position basse représentée sur la figure 1. On comprend que, grâce à un tel mécanisme de liaison, le chariot 9 peut coulisser entre la position basse représentée à la figure 1 et la position haute représentée à la figure 2. Selon l'invention, le mécanisme de liaison est caréné par les parois supérieure 10e et inférieure lOb de la cavité 6 ainsi que par les flasques latéraux 13 solidaires de l'arrière 9b du chariot 9. On voit, sur la figure 3, que chaque flasque 13 comporte un orifice 13a en regard de chaque trou taraudé 6c de la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5. Ces orifices 13a permettent l'introduction et le serrage des vis de blocage dans les trous taraudés 6c, après que les axes de guidage 7 aient été engagés au travers des perçages 12 du chariot 9 et des trous traversants 6a de la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5. Dans le mode de réalisation représenté, le carénage du mécanisme de liaison est complété par un capot supérieur 14, qui vient coiffer l'arrière 9b du chariot 9, et par un couvercle 15 qui ferme la cavité 10 du côté du bloc-support 4. Le capot supérieur 14 est représenté à plus grande échelle sur la figure 4. Ce capot supérieur 14 comporte un orifice central 14a permettant le passage de la tête de la vis de réglage 8 du ressort hélicoïdal. Conformément à l'invention, il est très important que le jeu existant entre la tête de la vis 8 et l'orifice 12a, jeu qui est nécessaire pour permettre la rotation de la vis 8, soit le plus faible possible de manière à conserver ltétanchéité du carénage vis-à-vis des éléments polluants extérieurs. Quatre trous fraisés 14b recevant des vis à tête fraisées, non représentées, permettent d'assujettir le capot supérieur 14 à la paroi supérieure 10e de la cavité 10. Le couvercle 15 représenté à plus grande échelle sur la figure 5 comporte un découpage central circulaire 15a dont le diamètre correspond à celui de l'épaulement Sa de l'arbre 5. Le couvercle 15 est assujetti à la partie 6 de l'arbre 5 au moyen de quatre vis à tête fraisées, non représentées, qui traversent chacune un trou fraisé 15b pour se visser dans un trou taraudé 6d réalisé dans la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5. Ainsi fixé sur la partie parallélépipédique 6 de l'arbre 5, le couvercle 15 se trouve en contact étanche vis-à-vis des éléments polluants avec, d'une part les flasques 13 qui comportent sur leur bord d'extrémité une découpe longitudinale 13b dans laquelle s'engagent les bords du couvercle 15, et d'autre part les faces des parois supérieure 10e et inférieure lOb de la cavité 10 en regard du bloc-support 4. En outre, le bord supérieur 15c du couvercle 15 est biseauté pour évacuer, lors du coulissement vers le haut du chariot 9, d'éventuels éléments polluants collés à la face de la paroi supérieure 10e de la cavité 10 en regard du bloc-support 4. Grâce à un tel carénage, le dispositif selon l'invention permet de réaliser l'usinage d'une pièce 16 sans que le mécanisme de liaison reliant le chariot 9 au bloc-support 4 risque d'âtre endommagé. Dans le mode de réalisation représenté, l'avant 9a du chariot 9 supporte un galet 17 monté fou autour d'un axe 17a, et un outil à raser 18. Grâce à un système de réglage connu, désigné globalement par 19, on peut régler la position du galet 17 de manière à positionner son axe à la verticale de l'arête coupante 18a de l'outil à raser 18, la génératrice inférieure du galet 17 étant à une distance de l'arête 18a égale au diamètre que l'on désire donner à la pièce 16. Lors de l'usinage, la pièce 16 est entraînée en rotation autour de son axe longitudinal 16a. Le dispositif selon l'invention se trouve en retrait par rapport à la pièce 16, comme représenté à la figure 1. Le chariot 9 est en position basse. Pour usiner la pièce 16, on approche le dispositif selon l'invention par translation vers la gauche par rapport à la figure 1. Au cours de la translation, le galet 17 entre en contact avec la pièce 16 et s'appuie sur celle-ci, ce qui provoque le coulissement du chariot 9 vers le haut. L'outil à raser 18, solidaire du chariot 9, arrive alors au contact de la pièce 16 et commence à l'usiner. Lorsque le dispositif a atteint la position représentée à la figure 2, la pièce 16 a été totalement usinée par l'outil à raser 18 et son diamètre a été réduit à la valeur voulue correspondant à l'écart entre le galet 17 et l'outil à raser 18. Le retrait du dispositif porte-outil s'effectue par translation en sens inverse, pour le remettre dans la position représentée à la figure 1. Il est bien entendu que le mode de réalisation qui vient d'être décrit ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toute modification désirable sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, le mécanisme de liaison décrit pourrait comporter d'autres organes que les axes de guidage 7. En outre, bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un dispositif porte-outil comportant un outil à raser, il est bien entendu qu'elle s'applique à tout dispositif porte-outil comportant une partie fixe et une partie mobile par rapport à la partie fixe. REVENDICATIONS 1. Dispositif porte-outil pour machine-outil, permettant notamment de réaliser des parties de révolution sur une pièce à usiner, par rapprochement radial du dispositif porte-outil et de la pièce, le dispositif porte-outil comportant un bloc-support (4) destiné à être monté sur la machine-outil, un chariot (9) monté sur le bloc-support (4) apte à recevoir au moins un organe de contact (17) avec la pièce à usiner (16) et au moins un outil d'usinage (18), et un mécanisme de liaison entre le bloc-support (4) et le chariot (9), ledit mécanisme étant agencé pour permettre un coulissement du chariot (9) par rapport au bloc-support (4), caractérisé par le fait qu'il comporte un carénage de protection (lOa,lOb,13,14,15) enveloppant au moins partiellement ledit mécanisme de liaison. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit carénage du mécanisme de liaison comprend une première partie (IOa,iOb,13,14) solidaire du chariot (9), et une seconde partie (15) solidaire du bloc-support (4), lesdites première (lOa,lObl3,14) et seconde (15) parties s'appuyant l'une contre l'autre pour réaliser un contact glissant. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le mécanisme de liaison comporte au moins un axe de guidage (7) solidaire du bloc-support (4) et une partie (10e, lOb) solidaire du chariot (9) définissant un logement (11,12) de forme correspondante dans lequel l'axe de guidage (7) est libre de coulisser. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le logement (11) de l'axe de guidage (7) est garni intérieurement d'une bague autolubrifiante (12), réalisée de préférence en bronze.