Brevet FR2715336A1 — publié le 19950728

La présente invention concerne les machines outils de grandes capacités et notamment les fraiseuses à broches horizontales et à montants mobiles ainsi que les fraiseuses à broches verticales et à portiques mobiles. Elle concerne plus précisément une machint-outil comportant un banc rigide, une structure mobile portée par ledit banc, des moyens pour déplacer ladite structure mobile sur ledit banc selon un axe X, une broche porte-outil susceptible de tourner autour d'un axe Z perpendiculaire à l'axe X, une cuirasse portant ladite broche, des moyens de montage de ladite cuirasse sur ladite structure mobile qui autorisent le déplacement de ladite cuirasse par rapport à ladite structure mobile selon ledit axe Z et selon un axe Y perpendiculaire aux axes X et Z, et une commande numérique pour commander les déplacements dc ladite cuirasse par rapport à ladite structure mobile selon les axes Y et Z. L'usinage de précision à grande avance, jusque 15 ou 20 m/mn ou plus, est impossible avec les grandes machines à montants ou portiqucs mobiles, compte tenu des masscs importantes des montants ou des portiques. Ces structures mobiles qui peuvent atteindre 15 à 30 tonnes, voire plus, et qui supportent les têtes d'usinage, ne peuvent être entrailles, dans la direction de l'axe X, à de grandes avances avec de grandes accélérations, comptc tenu dc Icur masse et des ngidités des chaines cinématiques. Avec ces parametres, il est impossible d'atteindre des fréquences propres d'au moins 25 ou 30 Hz qui sont absolument nécessaires pour obtenir une trajectoire précise de l'outil. En réalité sur ces grandes machines, seul le déplacement de la structure mobile et pas Ic fait même de l'outil selon l'axe X est cn cause, car les déplacements de l'outil selon les axes Y et Z qui corspondent aux déplacements de la cuirasse et du coulant, peuvent être conçus avec des masses mobiles limitées à quelques tonnes et des chaînes cinématiques rigides, en général des vis à billes, qui permettent d'atteindre des fréquences propres de plus dc 30 Hz. Dans les machines-outils actuelles de grandes capacités, I'axc X n'est donc pas, et ne peut en aucun cas être homogène aux autres axes Y ct Z. Le but de la présente invention est de proposer une machine-outil de grandes capacités, telle que définie ci-dessus qui permet un usinage dc précision à très grande avance. L'invention atteint son but par le fait que les moyens de montage de la cuirasse sur la structure mobile autorisent également le déplacement de la cuirasse par rapport à la structure dans une direction parallèle à l'axe X afin de permettre l'usinage dans une zone tridimensionnelle limitée sans déplacement de ladite structure, ledit déplacement étant commandé par la commande numérique. Grâce à cette nouvelle disposition, le déplacement selon l'axe X de la cuirasse par rapport à la structure, entraîne le déplacement d'une faible masse, ce qui va entraîner un usinage rapide dans une zone limitée de la pièce à usiner. Le déplacement traditionnel de la structure mobile selon l'axe X ne sert que pour les changements de zones à usiner. Selon un mode de raalisation préféré, les moyens de montage de ladite cuirasse sur ladite structure mobile comportent deux chariots disposis de part et d'autre de ladite structure mobile perpendiculairement à l'axe X et entraînés en synchronisme selon l'axe Y par ladite commande numérique, un porte-cuuasse présentant selon un plan perpendiculaire à l'axe Y une section en U définie par deux ailes parallles reliées par une âme dispose latéralement à ladite structure mobile, lesdites deux ailes étant montées coulissantes sur les fates opposées desdits deux chariots et entant entraînées en synchronisme selon l'axe Z par ladite commande numérique, et ladite cuirasse est montée coulissante sur l'âme dudit porte-cuirasse et est entraînée dans la direction parallèle à l'axe X par ladite commande numérique. Cette disposition permet un guidage précis du porte-cuirasse. De plus, la largeur de l'âme du porte-cuirasse étant nettement supérieure à l'épaisseur de la structure mobile prise dans la direction de l'axe X, qui est déjà appréciable dans les machines-outils de grande capacités, I'outil peut entre déplace avec une grande précision et une grande avance dans une zone tridimensionnelle limitée de volume appréciabLe sans déplacement de la structure mobile. La nouvelle conception s'applique ainsi bien à une machine-outil à broche horizontale et montant mobile qu'à une machinefflutil à broche verticale et portique mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressoreront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en rtfrence aux dessins annexes dans lesquels: - La figure 1 est une vue de face d'une machine-outil à broche horizontale et montant mobile selon l'invention. - La figure 2 est une vue de côté de la machineoutil de la figure 1. - La figure 3 est une coupe horizontale selon les lignes m m de la machine-outil des figures 1 et 2 et de la machine-outil des figures 4 et 5. - La figure 4 est une vue de face d'une machine-outil à broche verticale et portiquc mobile. - La figure 5 est une vue latérale de la machine-outil de la figure 4. Sur les figures 1 et 2 on a représenté par la référence 1 une fraiseuse à brochc horizontale ct montant mobile qui comporte, dc manière connue, un banc rigide 2 sur lequel est monté mobile, selon un axe X, un montant vertical 3. le montant vertical 3 portc une broche portc-outil 4 qui est susceptible de tourner autour d'un axe Z horizontal perpendiculaire à l'axe X ct qui est déplaçable verticalement selon L'axe Y et horizontalement selon l'axe Z. Une commande numérique, non-représentée sur Ic dessin, commande le déplacement de la broche porte-outil par rapport au montant 3 selon les axes Y et Z. Le montant 3 est déplacé selon l'axe X par une chaine cinématique traditionnelle non représentée. Les figurcs 4 et 5 montrcnt une fraiseuse 1 à broche vcrticalc ct portiquc mobile. Cette fraiseuse 1 comporte également un banc rigide 2 sur Icqucl est monté mobile, selon un axe horizontal X, un portiquc 10 qui présente deux montants verticaux 11a, 11b reliés par une traverse supérieure 13 définissant un axe Y perpendiculaire à l'axe X. Sur la traverse 13 est montée une brochc porte-outil 4 qui est susceptible dc tourner autour d'un axe Z vertical ct qui est déplaçable verticalement selon l'axe Z et horizontalement selon l'axe Y. les déplacements de la broche porte-outil 4 selon les axes Y et Z sont commandés par une commande numérique. Une chaîne cinématique traditionnelle permet Ic déplacement du portiquc 10 sur la base 2. La référence 5 représente une tablc de support dc la pièce à usiner. La présente invention concerne les moyens de montage 20 dc la broche porte-outil 4 sur le montant vertical 3 de la fraiseuse 1 représentée sur les figures 1 et 2 ou sur la traverse 13 du portiquc 10 de la fraiseuse représentée sur les figures 4 et 5. Pour plus de clarté, Ic montant vertical 3 et la traverse 13 seront dénommés sous Ic terme générique de structure mobile dans la suitc dc l'exposé. Commc on le voit clairement sur la figure 3, ces moyens de montage 20 comportent deux chariots 21a ct 21b disposés dc part et d'autre dc la structure mobile 3 ou 13 sur les faces 20a ct 20b de ladite structure, perpendiculaires à l'axe X. Ces chariots 21a ct 21b sont montés coulissants au moyens dc glissières 21c parallèles à l'axe Y et sont entraînés par deux chaînes cinématiques rigides 22a et 22b parfaitement synchronisées par la commande numérique. Les deux chariots 21a et 21b entraînent ct guident, dans la direction de l'axe Y, un porte-cuirasse 23. Le porte-cuirasse 23 a une forme cn U et présente deux ailes 24a et 24b parallèles reliées par une âme 25 disposez latéralement à la structure mobile 3 et 13 et perpendiculairement à l'axe Z. Les deux ailes 24a et 24b sont montées coulissantes sur les faces opposées des deux chariots 21a et 21b au moyen de glissières parallèles à l'axe Z et sont entraînées par rapport aux chariots 21a et 21b par deux chaines cinématiques rigides 26a, 26b parfaitement synchronisées par la commande numérique. L'âme 25 pote sur sa face 27 opposée à la structure mobile 3 ct 13, des glissières 28 parallèles à l'axe X qui assurent le guidage d'une cuirasse 29 sur laquelle est montée rotative la boche porte-outil 4. Le déplacement de la cuirasse 29 par rapport au porte-cuirasse 23 est réalisé par une chaîne cinématique rigide 30 commandée par la commande numérique. La structure des moyens de montage 20 décrite ci-dcssus permet de déplacer la broche porte-outil 4 dans un espace tridimensionnelle sans déplacement de la structure mobile 3 ou 13. Le volume de cet espace est défini par le déplacement maximum selon l'axe des Y des chariots 21a et 21b, le déplacement maximum selon l'axe Z du porte-cuirasse 23 en forme de U et le déplacement dans la direction de l'axe des X de la cuirasse 29. Le deplacement de la cuirasse seule 29 dans la direction de l'axe des X peut erre réalisé avec une grande avanoe et avec une grande accélération du fait de la faible masse de la cuirasse 29, par rapport à la masse globale de la structure mobile 3 ou 13 qu'il est nécessaire de déplacer dans les machines-outils actuelles de grandes capacités pour déplacer l'outil dans la dixection de l'axe X. De plus, les chaînes cinématiques rigides 22a, 22b, 26a, 26b et 30 sont homogènes et permettent le déplacement précis et rapide des chariots 21a, 21b, du pottesuitasse 23 et de la cuirasse 29 respectivement selon les axes Y, Z et X. REVENDICATIONS 1. Maehine-outil comportant un banc rigide (2), une structure mobile (3, 13) portée par ledit banc (2), des moyens pour déplacer ladite structure mobile(3, 13) sur ledit banc (2) selon un axe X, une broche porte-outil (4) susceptible de tourner autour d'un axe Z perpendiculaire à l'axe X, une cuirasse (29) portant ladite broche (4), des moyens de montage (20) de ladite cuirasse (29) sur ladite structure mobile (3, 13) qui autorisent le déplacement de ladite cuirasse (29) par rapport à ladite structure mobile (3, 13) selon ledit axe Z et selon uo axe Y perpendiculaire aux axes X et 5 et une commande numérique pour commander les déplacements de ladite cuirasse (29) par rapport à ladite Structure mobile (3, 13) selon les axes Y et Z, caradérisée en ce que lesdits moyens de montage (20) autorisent en outre le déplacement de ladite cuirasse (29) par rapport à ladite Structure mobile (3, 13) dans une direction parallle à l'axe X, ledit déplacement étant commande par la commande numérique, afin de permettre un usinage rapide et précis dans une zone tridimensionnelle limitée sans déplacement de ladite structure mobile (3, 13). 2. Machine-outil selon la revendication 1, caractérisee en ce que les moyens de montage (20) de ladite cuirasse (29) sur ladite structure mobile (3, 13) comportent deux chariots (21a, 21b) disposés de part et d'autre de ladite structure mobile (3, 13) perpendiculairement à l'axe X et entraînés en synchronisme selon l'axe Y par ladite commande numérique, un porte-cuirasse (23) présentant selon un plan perpendiculaire à l'axe Y une section en U définie par deux ailes (24a, 24b) parallèles reliées par une âme (25) disposée latéralement à ladite structure mobile (3, 13), lesdites deux ailes (24a, 24b) étant montées coulissantes sur les ks opposées desdits deux chariots (21a, 21b) et étant entraînées en synchronisme selon l'axe Z par ladite commande numérique, et en ce que ladite cuirasse (29) est montée coulissante sur l'âme (25) dudit portesuixasse (23) et est entraînée dans la direction parallèle à l'axe X par ladite commande numérique. 3. Machine-outil selon la revendication 2, caractérisée en ce que la structure mobile comporte un montant vertical sur lequel lesdits deux chariots sont montés mobiles verticalement. 4. Machine outil selon la revendication 2, caractérisée en ce que la structure mobile comporte un portique présentant deux montants reliés par une traverse supérieure, lesdits deux chariots étant montés mobiles horizontalement sur ladite traverse.