Brevet FR2739047A1 — publié le 19970328

MORS DE MANDRIN A VERROU A EXCENTRIOUE La présente invention a pour objet un mors de mandrin, un verrou à excentrique, une combinaison d'un tel mors, d'un tel verrou et d'un corps de mandrin. Elle concerne aussi un procédé de rattrapage du jeu de fonctionnement d'un mors par rapport à un corps de mandrin. L'invention concerne enfin l'application de ces éléments à l'usinage doux des mors de mandrin. I1 est utile, dans un mandrin à mors de pouvoir immobiliser les mors par rapport au corps de mandrin, et ce même en l'absence de pièces à maintenir dans le mors. Ceci est utile dans les mandrins de tout types, automatiques ou manuels, qu'ils soient à rampe, à spirale ou à levier. L'immobilisation des mors par rapport au corps de mandrin sert notamment en cas d'usinage en mors doux. Dans ce type de travail, qui peut représenter une proportion importante du travail effectué sur un mandrin, on effectue avant le travail sur la pièce proprement dite, un usinage des faces de serrage des mors, sans la pièce: on peut usiner les faces intérieures ou extérieures des mors, pour un serrage intérieur ou extérieur de la pièce. Cet usinage des mors doux présente les avantages suivants : il permet d'assurer une bonne concentricité des mors grâce à l'usinage des faces de serrage. Comme on usine les mors au diamètre de la pièce à serrer ensuite, on assure que la face de serrage présente un rayon correspondant à celui de la pièce à serrer. De la sorte, le contact ultérieur entre les mors et la pièce se fait suivant une surface cylindrique dont la section est un arc de cercle, et non pas suivant seulement une génératrice ou deux, ce qui est le cas lorsque le rayon de la face de serrage des mors est trop important ou trop faible, en serrage intérieur, ou l'inverse en serrage extérieur. L'usinage des mors permet ainsi d'éviter le marquage des pièces. Un des problèmes qui se pose pour l'usinage des mors doux est celui du rattrapage du jeu de fonctionnement entre les mors et le corps de mandrin. De fait, le réglage du mandrin pour le diamètre d'usinage prévu laisse subsister les jeux nécessaires au fonctionnement du mandrin; même dans le cas d'un mandrin à spirale précis, ce jeu peut attendre 2 ou 3 centièmes de millimètres. L'existence de ce jeu nuit à la précision de l'usinage des mors et compromet les avantages recherchés lors de l'usinage. Diverses solutions ont été proposées pour compenser ou supprimer le jeu de fonctionnement du mandrin lors de l'usinage des mors. Pour l'usinage des faces intérieures des mors, en cas de serrage intérieur, il a été proposé d'utiliser un dispositif appelé "étoile" et constitué de branches en nombre correspondant au nombre de mors, chacune muni d'un boulon ou d'un moyen de réglage équivalent permettant de changer sa longueur. Un tel dispositif s'utilise de la façon suivante. Pour un usinage des mors à un diamètre nominal donné, l'opérateur effectue un réglage grossier de l'étoile pour que ses extrémités définissent un cercle du diamètre nominal. I1 vérifie et affine ensuite ce réglage à l'aide d'un dispositif d'étalonnage plus précis. L'opérateur dispose alors l'étoile ainsi réglée entre les mors,et serre les mors sur l'étoile. De préférence, l'opérateur dispose l'étoile à l'intérieur du passage de broche dans le corps de mandrin, pour pouvoir usiner toute la face en saillie des mors. L'opérateur compense ainsi le jeu de fonctionnement du mandrin qui est serré sur l'étoile. Pour l'usinage de faces extérieures de mors, en cas de serrage extérieur sont prévues des dispositifs appelés "couronnes" et constituées d'un anneau sur lequel sont montés des vis ou boulons ou moyens de réglage équivalents en un nombre correspondant aux nombres de mors. Une couronne s'utilise comme une étoile, mais est montée autour du mandrin, à l'extérieur de celui-ci. Les inconvénients de ces dispositifs connus sont nombreux. Tout d'abord, il est nécessaire de disposer d'une pluralité d'étoiles ou de couronnes, pour couvrir l'ensemble de la plage de diamètres d'usinage possible. Le réglage du diamètre de l'étoile ou de la couronne est une opération longue et relativement peu précise. Le montage de l'étoile ou de la couronne sur le mandrin est difficile, en particulier pour les très grands ou très petits diamètres, d'autant plus que ces dispositifs sont montés au niveau du corps de mandrin, en arrière de la partie des mors en saillie. Les couronnes et étoiles présentent en rotation un danger certain, notamment en cas de montage défectueux. Enfin, ces dispositifs agissent sur chaque mors par un point d'appui unique, constitué par l'extrémité de la vis ou du boulon.Ceci risque de provoquer un rattrapage du jeu en biais, c'est-à-dire que le mors peut se retrouver désaxé dans sa glissière du corps de mandrin verticalement ou horizontalement. L'invention permet d'obvier ces différents inconvénients. Elle permet de n'utiliser qu'un dispositif unique intégré pour immobiliser les mors; I'invention évite le réglage et le montage nécessaires dans les dispositifs de l'antérieur, et est facilement et immédiatement utilisable. Elle s'adapte à tous les types d'usinage doux. Elle ne présente aucun danger en rotation, et assure que chaque mors est immobilisé parfaitement dans l'axe de la glissière. L'invention propose un mors pour mandrin, caractérisé en ce qu'il présente un alésage transverse destiné à recevoir un verrou à excentrique. Dans un mode de réalisation, L'alésage est traversant. Dans un autre mode de réalisation, L'alésage se trouve sensiblement au milieu du mors, dans la direction de déplacement de celui-ci. Avantageusement, L'alésage est disposé dans le mors de sorte à être partiellement masqué lorsque le mors est monté dans un corps de mandrin. L'invention concerne aussi un verrou à excentrique, comprenant un corps central destiné à être reçu dans un alésage transverse d'un tel mors, et au moins une saillie excentrique. Dans un mode de réalisation, le verrou à excentrique comprend deux saillies excentriques disposées chacune à une extrémité du corps central. Les deux saillies excentriques peuvent être symétriques par rapport à un plan de symétrie du corps central. Avantageusement, chaque saillie excentrique a la forme d'un cylindre de révolution dont l'axe est décalé par rapport à un axe du corps central. Le verrou comprend de préférence des moyens d'actionnement tels un six pans creux. Chaque saillie excentrique peut présenter une levée de came comprise entre 1 et 10 dixièmes de millimètres, et de préférence entre 2 et 4 dixièmes de millimètres. L'invention a aussi pour objet une combinaison d'un tel mors et d'un tel verrou à excentrique, ainsi qu'une combinaison d'un corps de mandrin, tel mors et d'un tel verrou à excentrique. Elle concerne aussi un procédé de rattrapage du jeu de fonctionnement d'un tel mors, par rapport à un corps de mandrin, dans lequel le mors est muni d'un tel verrou à excentrique, le procédé comprenant au moins une étape de mise en rotation du verrou à excentrique par rapport au mors, de sorte que chaque saillie excentrique du verrou à excentrique s'appuie sur le corps de mandrin jusqu'à blocage du mors. L'invention a enfin pour objet l'application à l'usinage doux des mors de mandrin, d'un tel mors, d'un tel verrou à excentrique, d'une de ces combinaisons, ou encore d'un tel procédé de rattrapage du jeu. L'invention pose et résout un problème technique nouveau : dans les dispositifs connus, il était proposé de remplacer la pièce à serrer par une étoile ou une couronne pour rattraper le jeu de fonctionnement du mandrin. Au contraire, l'invention propose de résoudre le problème nouveau d'immobilisation du mors directement par action sur le corps de mandrin. Pour résoudre ce problème nouveau, l'invention propose une solution originale et efficace, qui permet de rattraper les jeux aussi bien pour un usinage extérieur que pour un usinage intérieur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux figures qui montrent: - figure 1 une vue en perspective d'un mors de mandrin selon rinvention; - figure 2 une vue en perspective d'un verrou à excentrique pour mors de mandrin selon l'invention; - figure 3 une vue en perspective d'un corps de mandrin muni d'un mors et d'un verrou selon l'invention; - figure 4 une vue de côté d'un corps de mandrin muni d'un mors et d'un verrou selon l'invention, pour un usinage de mors doux pour un serrage extérieur; La figure 5 une vue de côté d'un corps de mandrin muni d'un mors et d'un verrou selon l'invention, pour un usinage de mors doux pour un serrage intérieur. Dans toute la suite, des pièces et éléments analogues seront désignés par les mêmes références sur toutes les figures. La figure 1 montre une vue en perspective d'un mors de mandrin selon l'invention. Le mors de la figure 1 est un mors pour mandrin à spirale mais l'invention s'applique aussi bien à tous les autres types de mandrins. Le mors 1 de la figure 1 présente une forme généralement parallélépipèdique rectangle, avec des faces d'extrémité internes et externes 2 et 3 pour un serrage intérieur ou extérieur. Sur ses faces principales, le mors 1 présente des rainures 4 destinées à coopérer avec les glissières d'un corps de mandrin. On reconnaît sur le corps de mandrin la denture 5 nécessaire pour un mors à spirale; l'usinage 6 permet un équilibrage dynamique d'un jeu de mors vis à vis de l'axe du corps de mandrin destiné à les recevoir. Selon l'invention, le mors 1 de la figure 1 présente un alésage 7 pour recevoir un verrou à excentrique tel que celui représenté à la figure 2. L'alésage 7 est de préférence transverse au mors, c'est-à-dire que son axe 8 est perpendiculaire à l'axe de déplacement du mors et orthogonal aux faces principales du mors; de la sorte l'axe 8 de l'alésage 7 se trouve sensiblement parallèle à la face plane d'extrémité du corps de mandrin dans lequel le mors peut être monté. Dans un mode de réalisation, l'alésage 7 est traversant, ce qui permet d'utiliser un verrou à excentrique dépassant des deux côtés du mors. Dans un mode de réalisation, L'alésage 7 se trouve sensiblement au milieu du mors, dans la direction de déplacement de celui-ci. Ce positionnement assure un serrage optimal du mors; l'alésage peut aussi être disposé différemment, notamment au cas de mors destinés à faire saillie en dehors du corps de mandrin. Avantageusement l'alésage 7 se trouve disposé dans le mandrin de sorte à être partiellement masqué par le corps de mandrin lorsque le mors est disposé dans la glissière du corps de mandrin. ceci assure, comme expliqué ci-dessous, une pleine sûreté d'utilisation du dispositif de l'invention. La figure 2 montre une vue en perspective d'un verrou à excentrique 10 pour mors de mandrin selon l'invention. Le verrou 10 de la figure 2 est destiné à coopérer avec un mors de mandrin, tel que le mors de la figure 1. Le verrou 10 comprend un corps central 11 cylindrique de révolution, d'axe 12 et présentant une longueur sensiblement égale à la longueur de l'alésage du mors avec lequel le verrou 10 est destiné à coopérer. Si le verrou 10 est destiné à coopérer avec un mors présentant un alésage 7 traversant, la longueur du corps central correspond sensiblement à la largeur du mors. Le diamètre de la section transversale du corps central. 11 est égal au diamètre de l'alésage 7 du mors avec lequel le verrou 10 est destiné à coopérer, aux jeu de montage près. Sur au moins une de ses extrémités, et de préférence sur les deux, le verrou 10 présente une saillie excentrique 13. Cette saillie présente par exemple la forme d'un cylindre de révolution dont l'axe 14 est légèrement décalé par rapport à l'axe 12 du corps central 11. Le décalage entre les deux axes peut prendre des valeurs sur une plage assez étendue, par exemple de O à 6 millimètres; bien entendu, par 0 mm, on entend une valeur légèrement supérieure à 0, de sorte à assurer un excentrique. Dans un mode de réalisation préféré, le décalage entre les axes 12 et 14 est de l'ordre de 1 à 2 dixièmes de millimètres de sorte à assurer lors de la rotation du verrou 10 une levée de came de l'ordre de 2 à 4 dixièmes de millimètres. Lorsque le verrou 10 présente une saillie excentrique sur ses deux extrémités, ces saillies sont de préférences parfaitement symétriques par rapport à un plan de symétrie transverse à l'axe 12 du corps central 11. Les saillies excentriques peuvent présenter une forme ou une configuration différente: elle peuvent être constitués d'un simple arc de cercle, ou d'un cylindre dont la génératrice est une courbe différente d'un cercle, ou présenter toute autre forme assurant lors de la rotation du verrou 10 une fonction ou action de came. Avantageusement, le verrou 10 présente à l'une ou l'autre de ses extrémités, voire aux deux, des moyens d'actionnement, qui dans l'exemple de la figure sont constitués par un six pans creux 15 susceptible de recevoir une clé de type Allen pour six pans creux. Les moyens d'actionnement peuvent être constitués par tout moyen équivalent, comme par exemple une fente de serrage, l'usinage d'une tête hexagonale, etc. La figure 3 une vue en perspective d'un corps de mandrin muni d'un mors et d'un verrou selon l'invention. On reconnait sur la figure 3 un corps de mandrin 20 à trois mors, présentant un axe 21, un passage de broche ou alésage de mandrin 22, une face d'extrémité 23 sensiblement plane, et trois glissières 24, 25 et 26 dans lesquelles peuvent être placés des mors. Bien évidemment l'invention s'adapte à des mandrins présentant un nombre quelconque de mors, comme ceci apparaît clairement dans la suite. On a représente à la figure 1 dans le corps de mandrin 20 un seul mors 1, muni d'un verrou d'un verrou à excentrique 10. Le montage de cet ensemble est le suivant: le verrou à excentrique 10 est disposé dans l'alésage 7 du mors, de sorte que le corps central du verrou 10 se trouve dans l'alésage 7. Le mors 1 et le verrou 10 sont ensuite introduits dans la glissière correspondante du corps de mandrin, comme un mors classique. Comme on le voit sur la figure 3, la configuration relative du corps de mandrin 20, du mors 1 et du verrou 10 est telle que dans une position de repos du verrou 10, la ou les saillies excentriques 13 du verrou à excentrique 10 ne portent pas sur la face d'extrémité 23 du corps de mandrin 20; en revanche, lorsque l'on fait tourner le verrou 10 dans l'alésage 7, grâce aux moyens d'actionnement 15, la ou les saillies excentriques 13 s'appuient sur la face d'extrémité 23 du corps de mandrin, et immobilisent le mors 1 par rapport au corps de mandrin, en assurant le rattrapage du jeu de fonctionnement du mandrin. On donne maintenant un exemple d'utilisation de l'invention, dans le cas de l'usinage en mors doux pour un serrage intérieur. L'opérateur monte dans le corps de mandrin un nombre approprié de mors, chacun muni de son verrou à excentrique. Il règle ensuite le mandrin pour la valeur nominale du diamètre à usiner, ou pour une valeur légèrement inférieure compte tenu de la dépouille lors de l'usinage du mors. Il agit ensuite sur les moyens d'actionnement de chacun des verrous de mors, ce qui permet de rattraper facilement et immédiatement le jeu de fonctionnement du mors, sans nécessiter d'autre outillage qu'une simple clé, et sans nécessiter de mesure ou de réglage. L'opérateur peut ensuite usiner les faces des mors. il travaille dans la plus grande sécurité: dans un mode de réalisation préféré, l'alésage 7 du mors 1 est partiellement masqué par le corps de mandrin, de telle sorte que lorsque le mors 1 est engagé dans le corps de mandrin, le verrou 10 soit maintenu dans le mors 1 par l'action des glissières du corps de mandrin. Le passage de broche du corps de mandrin reste libre, tout comme le tour du corps de mandrin, et on évite les inconvénient d'encombrement des étoiles et couronnes classiques. Après avoir usiné les faces du mors, il suffit à l'opérateur de desserrer chacun des verrous, pour pouvoir immédiatement et sans action autre procéder à l'usinage de la pièce. On comprend que les mêmes mors peuvent facilement être utilisés pour différents diamètres, sans qu'il soit nécessaire entre chaque usinage de procéder à un démontage des mors. Si le verrou présente deux saillies excentriques symétriques, I'invention permet d'assurer un positionnement du mors parfaitement précis: en effet le mors ne risque pas d'être décalé par rapport à l'axe de la glissière, ni horizontalement, ni verticalement. Si l'alésage 7 se trouve au voisinage du milieu du mors 1, la ou les saillies excentriques portent au milieu des glissières du corps de mandrin, pour une utilisation classique des mors, ce qui assure une immobilisation parfaite. L'invention assure un excellent rattrapage de jeu, sans induire sur les mors de masse supplémentaire importante, avec une excellente sécurité pour l'opérateur; elle simplifie la procédure d'usinage, et permet un meilleur rendement. Elle assure un dégagement maximal des faces des mors, rien ne venant gêner l'opérateur. Comme expliqué en référence aux figure 4 et 5, l'invention s'applique aussi bien en serrage intérieur qu'en serrage extérieur. La figure 4 montre une vue de côté d'un corps de mandrin 20 muni d'un mors 1 et d'un verrou 10 selon l'invention, pour un usinage de mors doux pour un serrage extérieur, i.e. sur la face 3 du mors; dans le cas d'un tel usinage, il suffit d'agir sur le verrou 10 dans le sens indiqué par la flèche 30 sur la figure 4, pour rattraper le jeu de fonctionnement du mandrin en appliquant au mors une force dirigée vers l'axe du corps de mandrin. La flèche 30 correspond à un mouvement de rotation des excentriques 13 pour les faire rouler sur la face d'extrémité 23 du corps de mandrin, de l'extérieur de celui-ci vers le passage de broche 22. A l'inverse, la figure 5 montre une vue de côté d'un corps de mandrin 20 muni d'un mors 1 et d'un verrou 10 selon l'invention, pour un usinage de mors doux pour un serrage intérieur, i.e. sur la face 2 du mors. Dans ce cas, il suffit d'agir sur les verrous dans le sens indiqué par la flèche 35 sur la figure 5, pour rattraper le jeu de fonctionnement du mandrin en appliquant au mors une force dirigée vers l'extérieur du corps de mandrin. La flèche 35 correspond à un mouvement de rotation des excentriques 13 pour les faire rouler sur la face d'extrémité 23 du corps de mandrin, du passage de broche 22 vers l'extérieur du corps de mandrin. L'invention s'adapte ainsi sans aucune difficulté aux différents types d'usinage, sans qu'il soit nécessaire de modifier les mors, ou l'outillage. Elle s'adapte sans modification aucune à tous les types de corps de mandrin. Bien entendu, des variations sont possibles par rapport au mode de réalisation préféré décrit ci-dessus à titre d'exemple: ainsi, il est possible de faire varier la forme, la taille ou l'emplacement du verrou. On peut aussi disposer un ou deux verrous, dans des alésages non nécessairement traversant du mors. Chaque verrou dans ce cas ne présente qu'une saillie excentrique. L'alésage 7 peut être transverse sans nécessairement être exactement perpendiculaire à la face principale du mors. REVENDICATIONS 1.- Mors (1) pour mandrin, caractérisé en ce qu'il présente un alésage transverse (7) destiné à recevoir un verrou à excentrique. 2.- Mors selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alésage (7) est traversant. 3.- Mors selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'alésage (7) se trouve sensiblement au milieu du mors, dans la direction de déplacement de celui-ci. 4.- Mors selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alésage (7) est disposé dans le mors de sorte à être partiellement masqué lorsque le mors (1) est monté dans un corps de mandrin (20). 5.- Verrou à excentrique (10), comprenant un corps central (11) destiné à être reçu dans un alésage transverse (7) d'un mors, et au moins une saillie excentrique (13). 6.- Verrou à excentrique (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux saillies excentriques disposées chacune à une extrémité du corps central (il). 7.- Verrou à excentrique (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux saillies excentriques sont symétriques par rapport à un plan de symétrie du corps central (11). 8.- Verrou à excentrique (10) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que chaque saillie excentrique (13) a la forme d'un cylindre de révolution dont l'axe (14) est décalé par rapport à un axe (12) du corps central (11). 9.- Verrou à excentrique (10) selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé par des moyens d'actionnement (15) tels un six pans creux. 10.- Verrou à excentrique (10) selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que chaque saillie excentrique (13) présente une levée de came comprise entre 1 et 10 dixièmes de millimètres, et de préférence entre 2 et 4 dixièmes de millimètres. 11.- Combinaison d'un mors selon l'une des revendications 1 à 4 et d'un verrou à excentrique selon l'une des revendications 5 à 10. 12.- Combinaison d'un corps de mandrin, d'un mors selon l'une des revendications 1 à 4 et d'un verrou à excentrique selon l'une des revendications 5 à 10. 13.- Procédé de rattrapage du jeu de fonctionnement d'un mors (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, par rapport à un corps de mandrin (20), dans lequel le mors est muni d'un verrou à excentrique (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, comprenant au moins une étape de mise en rotation du verrou à excentrique (10) par rapport au mors (1), de sorte que chaque saillie excentrique (13) du verrou à excentrique (10) s'appuie sur le corps de mandrin (20) jusqu'à blocage du mors (1). 14.- Application à l'usinage doux des mors de mandrin, d'un mors (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, d'un verrou à excentrique (10) selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, d'une combinaison selon la revendication 11 ou 12, ou encore d'un procédé de rattrapage du jeu selon la revendication 13.