Brevet FR2724859A1 — publié le 19960329

FRAISEUSE A COMMANDE NUMÉRIQUE AUTONOME La présente invention a pour objet une fraiseuse à commande numérique autonome. Elle est destinée surtout aux établissements d'enseignement technique, mais peut également trouver des applications dans tous les ateliers mécaniques, particulièrement pour l'usinage de pièces de faibles dimensions. Les machines de ce type réalisées à ce jour comportent le plus souvent un bâti extrêmement lourd pour être à même d'assurer une rigidité suffisante à l'ensemble, ledit bâti étant complété par un habillage encombrant destiné à éviter les projections d'huile de coupe ou de copeaux. En outre ces appareils comportent un système de commande numérique non dissociable, inutilisable en cas de panne de la partie mécanique. Le brevet français NO 2 694 512 du même inventeur, décrit un tour d'usinage associé à une unité électronique de programmation dissociable, mobile et autonome, et constitué d'un châssis porteur formant bac de récupération du liquide d'usinage et des copeaux et pourvu d'un capot supérieur monobloc démontable intégrant une porte coulissante, ledit châssis supportant un banc formé d'une poutre métallique remplie de béton armé sur laquelle sont montés une poupée fixe entraînée par un moteur d'axe à courant continu, le chariot mobile porteoutils et une contre-poupée amovible. I1 est apparu que la structure de cette machine pourrait avantageusement être utilisée pour d'autres types de machines-outils. Toutefois, la poutre remplie de béton s'est avérée à l'usage difficile à mettre en oeuvre et peu efficace. Le dispositif selon la présente invention supprime ces inconvénients. I1 consiste en fait en un perfectionnement et une adaptation du brevet ci-dessus. En effet, il permet d'obtenir une fraiseuse extrêmement compacte, d'un poids raisonnable, capable d'effectuer des opérations de fraisage, de perçage ou de taraudage, et dont l'unité de programmation peut être utilisée même en cas de défaillance de la partie mécanique. I1 est constitué par la combinaison d'une unité mécanique et d'une unité électronique de programmation dissociable, mobile et autonome, l'unité mécanique étant elle-même constituée d'un châssis porteur fait d'une feuille d'acier pliée et soudée formant bac de récupération du liquide d'usinage et des copeaux, pourvu d'un capot supérieur démontable intégrant une porte coulissante, et supportant une poutre métallique en acier plein sur laquelle est montée une fraiseuse verticale avec contrepoids équilibrant la masse de la partie mobile verticalement, et dont le bâti est formé d'un banc en fonte en deux parties liées entre elles par deux joues usinées. Sur les dessins schématiques annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 représente l'unité mécanique vue de face et en élévation, la figure 2 représente dans les mêmes conditions l'unité électronique de commande, la figure 3 montre l'unité mécanique vue de côté, selon la flèche A de la figure 1, et la figure 4 représente, à une échelle différente, la fraiseuse proprement dite vue de côté, sans châssis ni capot. Le dispositif, figures 1 à 4, est constitué d'un ensemble mécanique 1 et d'une unité électronique autonome 2 de commande et de programmation. L'ensemble mécanique 1 se compose de trois éléments distincts non dissociables: - Un châssis porteur 3 récupérant sur toute sa surface le liquide d'usinage et les copeaux, et sur lequel repose toute la mécanique. Ce châssis est réalisé par formage en "U" et soudage d'une feuille d'acier 4. - L'unité d'usinage proprement dite, formant un tout homogène reposant sur une poutre métallique 5 transversale, en acier plein d'une épaisseur voisine de 50 mm, soudée sur un nervurage latéral interne du châssis porteur 3 prévu à cet effet, afin d'éviter les contraintes possibles de ce dernier sur le bâti de la fraiseuse. Ce bâti est formé d'un banc horizontal 12 fixé par vissage sur la poutre métallique 5, et d'un banc vertical 13 rendu solidaire du banc horizontal grâce à deux joues 14 usinées en acier, fortement dimensionnées et boulonnées sur les deux bancs. - Un capot supérieur 7 monobloc en tôle couvrant l'ensemble et intégrant une porte coulissante 8. La fraiseuse est de type vertical à tête mobile. La table de travail 9 est une table à mouvements croisés horizontaux, constituée d'un élément porte-pièce 10 et d'un élément coulissant 11 intermédiaire portant des patins à billes inférieurs coulissant sur des rails solidaires du banc horizontal 12, et des patins à billes supérieurs inversés coulissant sur des rails fixés à la partie inférieure de l'élément porte-pièce 10. Les mouvements longitudinaux et transversaux de la table de travail 9 sont obtenus grâce à des petits moteurs à courant continu pour la motorisation des axes permettant, de par leur dimensions réduites, une réduction notable de l'encombrement de la machine. Ces moteurs sont reliés au systèmes d'entraînement par des courroies crantées utilisées non seulement comme organes de transmission traditionnels, mais servant également de point de rupture en cas de surcharge ou de choc violent. Cette caractéristique est obtenue grâce à un rapport bien déterminé entre le couple moteur et la section desdites courroies crantées. L'amplitude de tous les mouvements d'axe est limitée au moyen d'une butée mécanique par sens de déplacement; cette disposition inhabituelle et originale est directement liée à la rupture des courroies crantées en cas de choc violent ne provenant pas du fonctionnement de la machine. La broche 15 porte-fraise est actionnée par un moteur de broche 16 à courant continu de type "moteur d'axe" monté sur un flasque réglable lui-même fixé directement sur le support de broche. Ce type de moteur permet d'obtenir une large plage de vitesses d'entraînement de la broche sans nécessiter aucun des systèmes de transmission annexes habituellement utilisés pour les diverses opérations de fraisage ou de perçage, tels que boîte à vitesse ou poulies à écartement variable. Le mouvement vertical de la broche 15 est assuré, comme les mouvements de la table de travail, par un moteur à courant continu et une courroie crantée, avec limitation de l'amplitude par butées mécaniques. L'effort fourni par le moteur est limité par un contrepoids 17 équilibrant la masse de la tête mobile, ce qui permet d'utiliser un moteur de puissance et d'encombrement réduits, la puissance mise en jeu n'étant employée que pour la seule poussée verticale. Le contrepoids 17 est relié à un élément coulissant 21 portant la broche 15 au moyen de chaînes 20 passant sur des pignons de renvoi 19 montés sur un support 18 fixé à la partie supérieure du banc vertical 13. L'unité électronique 2 de commande et de programmation est complétement autonome de la partie mécanique 1 de la machine, ce qui permet son utilisation comme poste de programmation entièrement séparé. La commande numérique proprement dite est montée dans un châssis roulant intégrant les circuits électriques de puissance de la machine. L'unité électronique 2 est raccordée à l'unité mécanique 1 par un unique câble multiconducteurs 22 équipé d'un connecteur débrochable 23. Les caractéristiques décrites peuvent être adaptées aisément à une fraiseuse à broche horizontale, ou de type universel (broche orientable). Sur ces machines la tête porte-broche est fixe et la table de travail 9 est montée sur une console à coulissement vertical, assurant ainsi les mouvements selon trois axes. Le contrepoids 17 sera alors utilisé pour équilibrer la masse de ladite table de travail. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. Fraiseuse à commande numérique autonome, destinée surtout aux établissements d'enseignement technique mais pouvant également trouver des applications dans tous les ateliers mécaniques pour l'usinage de pièces de faibles dimensions, constituée d'une part, d'une unité électronique (2) de programmation dissociable, mobile et autonome, montée dans un châssis roulant intégrant les circuits électriques de puissance de la machine et, d'autre part, d'un ensemble mécanique (1) composé d'un châssis porteur (3) de l'unité d'usinage, formant bac de récupération du liquide d'usinage et des copeaux, et pourvu d'un capot supérieur (7) monobloc démontable intégrant une porte coulissante (8), ledit ensemble mécanique étant raccordé à l'unité électronique (2) par un unique câble multiconducteurs (22) équipé d'un connecteur débrochable (23), caractérisée en ce que l'unité d'usinage est une fraiseuse comportant un bâti en fonte formé d'un banc horizontal (12) avec table de travail (9) et d'un banc vertical (13) portant la tête porte-broche, ledit bâti étant fixé par vissage sur une poutre métallique (5) transversale en acier plein, d'une épaisseur voisine de 50 millimètres, soudée sur un nervurage latéral interne du châssis porteur (3) prévu à cet effet, la masse de l'élément mobile verticalement de ladite fraiseuse étant équilibrée par un contrepoids (17) relié audit élément mobile par des chaînes (20) passant sur des pignons de renvoi (19) montés sur un support (18) fixé à la partie supérieure du banc vertical (13). 20. Fraiseuse selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le banc vertical (13) est rendu solidaire du banc horizontal (12) grâce à deux joues (14) usinées en acier et boulonnées sur les deux bancs. 3 . Fraiseuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la broche (15) est actionnée par un moteur à courant continu (16) de type "moteur d'axe" monté sur un flasque réglable lui-même fixé directement sur le support de broche. 40. Fraiseuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la table de travail (9) est une table à mouvements croisés horizontaux, constituée d'un élément porte-pièce (10) et d'un élément coulissant (11) intermédiaire portant des patins à billes inférieurs coulissant sur des rails solidaires du banc horizontal (12), et des patins à billes supérieurs inversés coulissant sur des rails fixés à la partie inférieure de l'élément porte-pièce (10). 50. Fraiseuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait qu'elle est de type vertical à tête porte-broche mobile montée sur un élément coulissant (21), le contrepoids (17) équilibrant la masse de ladite tête porte-broche. 60. Fraiseuse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, se caractérisant par le fait qu'elle est de type à broche horizontale, ou de type universel à broche orientable, la tête porte-broche étant fixe et la table de travail (9) étant montée sur une console à coulissement vertical, le contrepoids (17) étant utilisé pour équilibrer la masse de ladite table de travail. 7". Fraiseuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les mouvements longitudinaux et transversaux de la table de travail (9), ainsi que les mouvements verticaux de la tête porte-broche ou la table de travail (9), sont obtenus grâce à des petits moteurs à courant continu reliés aux systèmes d'entraînement par des courroies crantées dont la section est déterminée en fonction du couple moteur de manière à ce qu'elles se rompent en cas de surcharge ou de choc violent, l'amplitude de tous les mouvements étant limitée au moyen de butées mécaniques aptes à provoquer la rupture desdites courroies en cas de choc violent ne provenant pas du fonctionnement de la machine.