Brevet FR2733927A1 — publié le 19961115

TETE DE BROCHE L'invention concerne une tête de broche pour outils à alimentation interne en réfrigérant qui est insérable dans un plateau porte-outil d'une tourelle porte-outil et dont la broche, présentant des moyens de serrage de la tige de l'outil, est montée de manière rotative, à l'intérieur du carter de la tête de broche, dans une deuxième section faisant suite à une première section terminale recevant la tige de l'outil. Outre les têtes de broches équipées d'un gicleur qui dirigent un jet de réfrigérant sur le point d'usinage, on connaît aussi des têtes de broches du genre mentionné dans l'introduction qui comportent des tiges d'outils conformes à la norme DIN 69880 permettant l'utilisation d'outils à transmission interne du réfrigérant. Dans ce cas, sur les têtes de broches rectilignes, la transmission du réfrigérant s'effectue entre les deux paliers de l'arbre d'outil. Ceci présente l'inconvénient qu'en cas d'inétanchéité, même peu importante, sur le trajet de transmission du réfrigérant, les paliers de la tête de broche entrent en contact avec ce réfrigérant et de ce fait subissent des dommages à court ou à long terme. Sur les têtes de broches coudées connues, la transmission du réfrigérant est placée derrière les paliers de l'arbre d'outil. Toutefois, à cause du risque de collision avec d'autres outils, il y a peu d'espace disponible en cet endroit, de telle sorte qu'il est nécessaire de faire des compromis lorsqu'on procède à la mise en place des outils sur la tourelle. Par conséquent l'invention est basée sur le problème de créer une tête de broche pour outils avec apport interne du réfrigérant, qui exclut la nécessité de faire de tels compromis et qui garantit, notamment, que le palier de la broche ne peut pas être mis en danger. Ce problème est résolu par une tête de broche présentant les caractéristiques de la revendication 1. En l'occurrence la transmission du réfrigérant s'effectue avant les paliers de la broche sur le côté outil. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'étanchéité du point de transfert du réfrigérant s'effectue au moyen d'un joint à labyrinthe. Il n'y a aucun autre joint d'étanchéité en direction de l'espace de travail, c'est-à-dire du côté outil. Entre le joint à labyrinthe intérieur et le palier de la broche est prévu un joint de contact. En outre, entre le côté du joint de contact orienté vers le joint du labyrinthe et le côté extérieur de la culasse de la tête de broche s'étend un canal de drainage. La très faible quantité de réfrigérant qui peut passer à travers le joint à labyrinthe interne vient toucher le joint de contact. Grâce à la présence du canal de drainage, il est toutefois impossible qu'une pression s'établisse sur ce joint de contact, de telle sorte que normalement il est impossible que du réfrigérant puisse passer entre le joint de contact et la broche. Pour tenir compte du fait qu'un joint de contact est exposé à une certaine usure et que par conséquent son effet d'étanchéité diminue au cours du temps, il est possible de prévoir entre le joint de contact et le palier de broche un deuxième joint de contact tandis que, avantageusement, un deuxième canal de drainage passe entre l'espace intermédiaire entre les deux joints de contact et le côté extérieur de la culasse de la tête de broche, afin qu'en cet endroit aussi se trouve empêchée toute pressurisation à l'intérieur du réfrigérant. Il est donc possible d'assurer que pendant des périodes très longues aucune quantité de réfrigérant ne parvient jusqu'au palier de la broche. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'axe longitudinal du canal d'amenée du réfrigérant débouchant dans la rainure annulaire renferme un angle aigu avec l'axe longitudinal de la broche et traverse le côté frontal de la culasse, dont émerge l'outil, à une distance de l'alésage contenant la broche telle que le canal d'amenée du réfrigérant peut être percé à partir de ce côté frontal. On évite ainsi d'avoir à obturer ce perçage, ce qui aurait été nécessaire s'il avait été pratiqué sur la face enveloppante extérieure de la culasse. Le canal d'amenée du réfrigérant relie, dans un mode de réalisation préférentiel, la rainure annulaire à un perçage prévu dans le carter de la tête de broche, ce dernier perçage étant en liaison avec un perçage destiné à une fiche du plateau porte-outil enfichable dans une prise du carter de la tête de broche. Ce perçage prévu dans la tête de broche débouche de préférence dans le côté frontal de la culasse dont émerge l'outil. Dans cette embouchure il est possible d'insérer par exemple un gicleur obturable, de telle sorte que la tête de broche puisse être utilisée au choix, tant des outils réfrigérés par un apport extérieur ainsi que pour des outils équipés d'un apport interne en réfrigérant. Ci-après,l'invention est décrite plus en détail en référence à un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé. La figure unique représente une coupe longitudinale de cet exemple de réalisation. Une broche 1 est montée de manière rotative dans un carter de tête de broche 4, dans sa section centrale 2 au moyen de deux paliers à roulement 3 montés à distance dans le sens axial. L'une des sections terminales 5 de la broche 1 s'étend à travers une tige creuse 6 et la déborde sur son extrémité libre, cette tige creuse 6 étant conformée sur le carter 4 de la tête de broche et faisant suite à une face frontale de ce carter. Le perçage enfichable 7 et la tige creuse 6 sont réalisés de telle sorte que cette dernière peut être introduite dans un plateau porte-outil conforme à la norme DIN 69880. La section terminale dentée de la tige 1, qui déborde de la tige creuse 6, est accouplable à un arbre d'entraînement. L'autre section terminale 8 de la broche 1 est disposée dans un alésage de la culasse 25 de la tête de broche, le diamètre de cet alésage étant tel que la face enveloppante extérieure de la section terminale 8 et la face enveloppante intérieure de cet alésage forment un interstice d'étanchéité. La section terminale 8 et la section centrale 2 de la broche 1 contiennent un dispositif de serrage pour la tige d'un outil 9, par exemple d'un foret. En l'occurence il s'agit en l'occurrence de préférence d'un outil muni d'un canal interne 10 pour le réfrigérant. Si la tige de l'outil 9 est complètement insérée dans le mandrin de serrage et reliée de manière solide et étanche à la broche 1 au moyen de ce mandrin, le canal à réfrigérant interne 10 est en liaison, à son extrémité intérieure, avec la chambre à fluide 11 qui se trouve, comme le montre la figure, dans la section centrale 2 de la broche. La section terminale 8 de la broche 1 déborde au-delà du côté frontal 12 de la culasse 25 au-delà de laquelle déborde également l'outil 9. Dans cet exemple de réalisation la région émergeant du côté frontal 12 est munie d'une surface 13 d'application d'une clé, permettant de maintenir la broche 1 en place pendant que l'on tourne une vis de serrage 14 destinée au serrage de la tige d'outil. Cette vis de serrage 14 est munie de trous parallèles à son perçage central, non représentés et destinés à l'application d'une clé. Le perçage enfichable 7 est relié par le canal 15 à un gicleur 26 qui se trouve dans le côté frontal 12 de la culasse 25 de la tête de broche. Ce gicleur 26 est fermé de manière étanche si l'on utilise un outil à canal interne 10 pour réfrigérant. Si on procède, à l'aide des moyens de serrage, à la mise en place d'un outil dépourvu d'un canal interne pour le réfrigérant, on ouvre le gicleur 26 et on dirige le jet de réfrigérant sur le point d'usinage. A une certaine distance du côté frontal 12 de la culasse 25, est prévue une rainure annulaire 16 dans la paroi intérieure de ladite culasse entourant la section terminale 8 de la broche 1, rainure qui, comme le montre la figure, présente dans cet exemple de réalisation une section transversale en forme de triangle rectangle, dont l'hypoténuse constitue le côté de la rainure annulaire 16 ouvert en direction de la broche. Dans cette rainure annulaire 16 débouche un canal 17 d'amenée du réfrigérant lequel sur son autre côté débouche dans le canal 15. Comme le montre la figure, la rainure annulaire 16 est étanchéisée vers l'extérieur, donc vers le côté frontal 12, par un joint à labyrinthe extérieur 18, et vers l'intérieur, donc vers les paliers à roulements 3, par un joint à labyrinthe intérieur 19. Une fuite éventuelle à travers le joint à labyrinthe extérieur 18 n'est pas gênante. Par contre il est nécessaire d'empêcher que du réfrigérant puisse parvenir aux paliers à roulements 3. Pour cette raison une première bague d'étanchéité 20 fait suite au joint à labyrinthe intérieur 19, en direction des paliers à roulements 3, cette bague étant placée dans une rainure de la paroi de la culasse et s'applique sur la face enveloppante extérieure de la broche 1. Entre cette première bague d'étanchéité et les paliers à roulements 3 est disposée, à une faible distance axiale de la première bague 20, une deuxième bague d'étanchéité 21 laquelle est également disposée dans une rainure annulaire de la paroi de la culasse 25 et qui s'applique sur la surface enveloppante extérieure de la section terminale 8 de la broche 1. En outre, la figure montre que de l'espace intermédiaire, entre le labyrinthe intérieur 19 et la première bague d'étanchéité 20, un premier canal de drainage 22 conduit radialement vers l'extérieur et débouche dans la face enveloppante extérieure de la culasse 25. Un deuxième canal de drainage 23 conduit de l'espace intermédiaire entre la première bague 20 et la deuxième bague 21, radialement vers l'extérieur en direction de la face enveloppante extérieure de la culasse 25. Le premier canal de drainage 22 empêche que du réfrigérant, qui passe à travers le joint à labyrinthe intérieur 19, établisse une pression s'exerçant sur la première bague 20. Ceci a pour résultat d'améliorer considérablement l'effet d'étanchéité de la bague 20. Toutefois dans le cas o, en particulier après des temps de service très longs, une quantité minime de réfrigérant devait parvenir entre la première bague 20 et la broche 1, ce réfrigérant serait évacué à travers le deuxième canal de drainage 23. C'est principalement la deuxième bague d'étanchéité qui subit des sollicitations minimales et par conséquent est apte à empêcher de manière efficace pendant des périodes très longues tout accès de réfrigérant aux paliers à roulements 3. Dans la section terminale 8 de la broche 1 se trouve un canal de liaison 24 dont l'orifice, situé dans la face enveloppante extérieure de la section terminale 8 de la broche 1, est étanchéisé en direction de la rainure annulaire 16. L'autre extrémité de ce canal 24 débouche dans la chambre à fluide 11, à partie de laquelle le réfrigérant est comprimé, sous la pression requise, dans le canal interne 10 de l'outil 9. Cette chambre à fluide 11 est alimentée au réfrigérant de manière continue. Du fait que cette chambre 11 est décalée, dans le sens axial, par rapport à la rainure annulaire 16, le canal de liaison 24 formé par un perçage s'étend en angle aigu par rapport à l'axe longitudinal de la broche. Bien entendu l'invention ne se limite pas à des têtes de broches rectilignes. Même sur des têtes de broches coudées il est possible d'amener le réfrigérant vers le canal interne. Il est possible, notamment, que le transfert du réfrigérant entre la culasse 25 et la broche 1 s'effectue de manière correspondante et que l'étanchéité de ce point de transmission présente une conformation correspondante. REVENDICATIONS 1) Tête de broche pour outils équipée intérieurement d'une alimentation en réfrigérant, ladite tête de broche étant insérable dans un plateau porte-outil muni de perçages de réception conformes à la norme DIN 69880, et dont la broche munie de moyens de serrage pour la tige de l'outil, est montée de manière rotative dans le carter de la tête de broche, à l'intérieur d'une deuxième section faisant suite à la première section terminale recevant la tige de l'outil, caractérisée en ce que a) la transmission du réfrigérant se trouve, à l'intérieur d'une culasse (25) de la tête de broche placée du côté de l'outil devant les paliers (3) de la broche, b) dans la culasse (25) de la tête de broche est prévue une rainure annulaire (16) ouverte en direction de la section terminale (8), dans laquelle débouche un canal (17) d'amené du réfrigérant, c) la section terminale (8) de la broche (1) est munie d'un canal de liaison (24) dont l'une des extrémités débouche dans la zone annulaire, alignée sur la rainure annulaire (16) de la surface enveloppante de la section terminale (8), et dont l'autre extrémité débouche dans une chambre à fluide (11) de la broche (1), cette chambre étant en liaison avec l'orifice d'entrée, prévu dans l'extrémité de la tige de l'outil (9), du canal à réfrigérant (10) qui traverse ledit outil (9), et en ce que d) la rainure annulaire (16) est étanchéisée vers l'extérieur par un joint à labyrinthe extérieur et vers l'intérieur en direction des paliers de la broche par un joint à labyrinthe intérieur (18, 19), chacun de ces joints extérieurs et intérieurs (18, 19) étant délimité par la face enveloppante extérieure de la broche (1) d'une part et la face enveloppante intérieure de la culasse (25) de la tête de broche d'autre part. 2) Tête de broche selon la revendication 1, caractérisée en ce que, entre le joint à labyrinthe intérieur (19) et le palier (3) de la broche est prévu un joint de contact (20) et en ce que, un canal de drainage (22) s'étend entre le côté du joint de contact (20) orienté vers le joint à labyrinthe intérieur (19) et le côté extérieur de la culasse (25) de la tête de broche. 3) Tête de broche selon la revendication 2, caractérisée en ce que, entre le joint de contact (20) et le palier (3) de la broche est disposé un deuxième joint de contact (21) et en ce qu'un deuxième canal de drainage (23) s'étend entre l'interstice entre les deux joints de contact (20, 21) et le côté extérieur de la culasse (25) de la tête de broche. 4) Tête de broche selon les revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que, chaque joint de contact existant (20, 21) est constitué par une bague placée dans une rainure annulaire de la culasse (25) de la tête de broche et en ce que chaque canal de drainage existant (22, 23) est constitué par un alésage traversant la paroi de la culasse (25). ) Tête de broche selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, l'axe longitudinal du canal (17) d'amenéedu réfrigérant, débouchant dans la rainure annulaire (16), renferme un angle aigu avec l'axe longitudinal de la broche et traverse le côté frontal (12) de la culasse (25), dont émerge l'outil (9), à une distance du bord de l'alésage contenant la broche (2) telle que le perçage du canal (17) puisse s'effectuer à partir de ce côté frontal (12). 6) Tête de broche selon la revendication 5, caractérisée en ce que, l'axe longitudinal du canal (17) d'amenéedu réfrigérant s'étend perpendiculairement à une première face de limitation, conique par rapport à l'axe longitudinal de la broche, de la rainure annulaire (16), et en ce que l'autre face de limitation de la rainure annulaire (16), également conique par rapport à l'axe longitudinal de la broche, fait suite, en angle droit, à la première face de délimitation. 7) Tête de broche selon la revendication 6, caractérisée en ce que, le canal de liaison (24) prévu dans la première section terminale (8) de la broche (1) est constitué par un alésage dont l'axe longitudinal renferme un angle aigu avec l'axe longitudinal de la broche. 8) Tête de broche selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que, le canal (17) d'amenéedu réfrigérant relie la rainure annulaire (16) avec un alésage (15) prévu dans le carter (4) de la tête de broche, ledit alésage (15) étant en liaison avec un alésage prévue pour une fiche du plateau porte-outil enfichable dans une prise (7) du carter (4) de la tête de broche. 9) Tête de broche selon la revendication 8, caractérisée en ce que, l'alésage (15) prévu dans le carter de la tête de broche débouche dans le côté frontal (12) de la culasse (25) dont émerge l'outil et en ce qu'un gicleur obturable (26) est insérable dans cette embouchure. 10) Tête de broche selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que, la broche dépasse le côté frontal (12) de la culasse (25) dont émerge l'outil, qu'elle reçoit une vis de serrage (14) et est munie, dans sa section de dépassement d'une face (13) permettant l'application d'une clé. 11) Tête de broche selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que, au lieu de la vis de serrage (14), est prévu un mécanisme de serrage agissant radialement à l'axe longitudinal de la broche (1). 1l1 12) Tête de broche selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la culasse (25) de la tête de la broche est intégrée dans le carter (4) de ladite tête de broche.