Brevet FR2749202A1 — publié le 19971205

La présente invention concerne le domaine des machines-outils à portique utilisées pour l'usinage de pièces de grandes dimensions. Elle concerne plus précisément une machine-outil à portique comportant une traverse supérieure supportée par deux montants latéraux susceptibles d'être déplacés à l'unisson selon un axe horizontal X perpendiculaire au plan du portique, une tête d'usinage prévue à l'extrémité inférieure d'un premier coulant, ce premier coulant étant monté de manière à pouvoir coulisser selon un axe verticale Zi, sur une première cuirasse disposée sur la face avant de ladite traverse et mobile selon un axe horizontal Y1 perpendiculaire à l'axe X, I'un au moins desdits montants présentant en outre sa face avant une deuxième cuirasse mobile verticalement selon un axe Y2 et pourtant un deuxième coulant mobile horizontalement selon un axe Z2 parallèle à Y1, une commande numérique commandant les déplacements du portique selon l'axe des X, la translation des cuirasses selon les axes Y1 et Y2, et le coulissement des coulants selon les axes Z1 et Z2 en fonction des travaux d'usinage à exécuter. En général dans ce type de machine-outil, le deuxième coulant est également équipé d'une tête d'usinage. La pièce à usiner est fixée sur une table disposée entre les deux montants. Au cours des opérations d'usinage de la pièce, la tête d'usinage exerce des efforts sur l'extrémité inférieure du premier coulant. Ce dernier a tendance à fléchir sous l'action de la composante horizontale de ces efforts, ce qui diminue la précision de la position de la tête d'usinage dans le plan horizontal et entraîne des vibrations. Cette imprécision est d'autant plus perceptible que la course de plongée du coulant portant la tête d'usinage est importante. Dans les machines à portique de grandes dimensions actuelles, dans lesquelles la course du coulant peut atteindre trois mètres, il est pratiquement impossible d'obtenir la précision souhaitée, lorsque la course de plongée du coulant dépasse 1,5 mètre. Pour y remédier il faudrait augmenter de façon notable, les dimensions radiales du coulant porte-outil, ce qui en augmenterait le poids, et nécessiterait une augmentation conséquente de la rigidité et du poids du portique et des systèmes d'entraînement. Or, dans certaines industries, I'industrie aéronautique par exemple, il est demandé de pouvoir usiner avec précision des pièces de plus en plus volumineuses, telles que des portions de fuselage d'avion qui peuvent atteindre des diamètres de l'ordre de 6 à 10 mètres. On conçoit que pour usiner de telles pièces, il soit nécessaire de disposer de machines à portique dans lesquelles le coulant portant la tête d'usinage puisse atteindre une course de plongée de trois mètres ou plus sans subir de déformations préjudiciables à la précision de l'usinage. Le but de la présente invention est de proposer une machineoutil à portique du type mentionné ci-dessus, dans laquelle l'extrémité inférieure du premier coulant peut être rigidifiée dans le plan vertical au moins pendant les phases d'usinage. L'invention atteint son but par le fait qu'il est prévu des moyens pour lier l'extrémité inférieure du premier coulant au deuxième coulant, la commande numérique étant susceptible d'assurer la synchronisation des déplacements de la première cuirasse et du deuxième coulant (Y1=Z2) et la synchronisation des déplacements de la deuxième cuirasse et du premier coulant (Y2=Z1) lorsque les deux coulants sont liés entre eux. Grâce à cette disposition, la composante verticale des efforts d'usinage est supportée par le premier coulant qui est rigide selon l'axe verticale, la composante de ces efforts, parallèle à la traverse, est supportée par le deuxième coulant, et la composante longitudinale, parallèle à l'axe X, est supportée à la fois par le premier coulant et le deuxième coulant. Le premier coulant est donc très rigide dans le plan transversal YZ, et sa rigidité est augmentée dans le sens de l'axe X. Avantageusement le deuxième montant est équipé sur sa face avant d'une troisième cuirasse mobile verticalement selon un axe Y3, cette troisième cuirasse portant un troisième coulant mobile horizontalement selon un axe Z3 parallèle à Y1. Dans ce cas l'extrémité inférieure du premier coulant est susceptible d'être liée sélectivement au deuxième coulant ou au troisième coulant. Cette disposition permet de rigidier le premier coulant dans toute l'étendue de la zone d'usinage. Selon une variante de l'invention, la tête d'usinage est supportée par deux premiers coulants disposés respectivement face avant et face arrière de la traverse et dont les déplacements sont synchronisés par la commande numérique. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face d'une machine-outil selon l'invention; - la figure 2 montre différentes positions des coulants pendant différentes phases d'usinage d'un demi-cylindre; - la figure 3 est une coupe transversale d'un portique présentant des coulants sur sa face avant et sa face arrière. Le dessin montre une machine-outil 1 à portique qui comporte un portique 2 constitué d'une traverse supérieure 3 supportés par deux montants 4 et 5. Le portique est mobile sur un banc 6, selon un axe X perpendiculaire au plan vertical général du portique 2, au moyen d'une chaîne cinématique commandée par une commande numérique. Sur la face avant 7 de la traverse 3 est montée, mobile selon un axe horizontal Y1 perpendiculaire à l'axe X, une première cuirasse 8. La cuirasse 8 supporte un premier coulant 9, mobile selon l'axe vertical Z1. A l'extrémité inférieure 10 du premier coulant 9 est montée une tête d'usinage 11. Sur la face avant 12 du premier montant 4, est prévue une deuxième cuirasse 13 mobile verticalement selon l'axe Y2. Cette deuxième cuirasse 13 supporte un deuxième coulant 14, mobile horizontalement selon l'axe Z2 parallèle à l'axe Y2. Le deuxième montant 5 présente également sur sa face avant 15 une troisième cuirasse 16, mobile verticalement selon l'axe Y3, qui porte un troisième coulant 17 mobile selon un axe horizontal Z3 parallèle à l'axe Y2. Les déplacements des cuirasses 8, 13 et 16 et des coulants 9, 14 et 17 sont commandés par la commande numérique en fonction des travaux à exécuter sur une pièce d'usinage fixée entre les montants 4 et 5 sur le banc 6. Les axes des trois coulants 9, 14 et 17 sont situés dans le même plan vertical. Selon la présente invention, il est prévu des moyens 19 pour lier rigidement l'extrémité inférieure 10 du premier coulant 9 à l'extrémité frontale 20 soit du deuxième coulant 14 soit du troisième coulant 17 et la commande numérique est susceptible d'assurer la synchronisation des déplacements de la première cuirasse 8 et du deuxième ou troisième coulant 14, 17, ainsi que la synchronisation des déplacements du premier coulant 9 et de la deuxième ou troisième cuirasse 13, 16, lorsque les deux coulants sont liés entre eux. Sur la figure 1 on a séparé la surface délimitée par la traverse supérieure 3 et les montants 4 et 5 en une bande supérieure S1 située au voisinage de la traverse 3 et deux espaces inférieurs S2 et S3 situés sous la bande S1 et de part et d'autre du plan longitudinal 21 de symétrie du portique 2. Lorsque l'extrémité inférieure 10 du premier coulant 9 se trouve dans la bande S1, la course de plongée Z1 du premier coulant 9 est faible, et le premier coulant n'a alors pas besoin d'être lié à l'un des coulants 14 ou 17. Lorsque l'extrémité inférieure 10 du premier coulant 9 se trouve dans l'espace S2, le premier coulant 9 est lié au deuxième coulant 14. Le premier coulant 9 est en revanche lié au troisième coulant 17 lorsque son extrémité inférieure 10 se trouve dans l'espace S2. La figure 2 montre différentes positions des coulants 9, 14 et 17 lors de l'usinage d'un demi-cylindre 22 de grande dimension fixée sur le banc 6, entre les montants 4 et 5. Pendant de l'usinage de la partie gauche du demi-cylindre 22, le premier coulant 9 est lié au deuxième coulant 14. Le premier coulant 9 porte seul la tête d'usinage 11, lors de l'usinage de la partie supérieure du demi-cylindre 22; puis il est lié au troisième coulant 17, lors de l'usinage de la partie droite du demi-cylindre 22. Les figures 1 et 2 montrent un portique 2 qui présente trois coulants 9, 14 et 17 sur sa face avant. Ce même portique 2 peut également comporter sur sa face arrière un autre premier coulant 9a monté coulissant verticalement sur une autre première cuirasse 8a mobile horizontalement. Les déplacements des deux premières 8, 8a et les deux premiers coulants 9, 9a sont synchronisés par la commande numérique, et la tête d'usinage 11 est articulée aux extrémités inférieures 10, 10a des deux premiers coulants 9, 9a. Il va de soit que les deux montants 4 et 5 peuvent également entre équipés sur leur face arrière de coulants horizontaux se déplaçant en synchronisme avec les deuxième et troisième coulants 14, 17, et susceptibles d'être liés à l'autre premier coulant 9a. La commande numérique comporte évidemment des programmes spécifiques pour assurer la liaison de deux coulants, et leur déplacement conjugué lorsqu'ils sont liés entre eux. REVENDICATIONS 1. Machine-outil à portique comportant une traverse supérieure (3) supportée par deux montants latéraux (4, 5) susceptibles d'etre déplacés à l'unisson selon un axe horizontal X perpendiculaire au plan du portique (2), une tete (11) d'usinage prévue à l'extrémité inférieure (10) d'un premier coulant (9), ce premier coulant (9) étant monté de manière à pouvoir coulisser selon un axe vertical Z1, sur une première cuirasse (8) disposée sur la face avant (7) de ladite traverse (3) et mobile selon un axe horizontal Y1 perpendiculaire à l'axe des X, l'un au moins desdits montants (4, 5) présentant en outre sur sa face avant (12, 15) une deuxième cuirasse (13, 16) mobile verticalement selon un axe Y2 et portant un deuxième coulant (14, 17) mobile horizontalement selon un axe Z2 parallèle à Y1, une commande numérique commandant les déplacements du portique (2) selon l'axe des X, la translation des cuirasses (8, 13, 16) selon les axes Y1 et Y2, et le coulissement des coulants (9, 14, 17) selon les axes Z1 et Z2 en fonction des travaux d'usinage à exécuter, caractérisée par le fait qu'il est prévu des moyens pour lier I'extrémité inférieure (10) du premier coulant (9) au deuxième coulant (14), la commande numérique étant susceptible d'assurer la synchronisation des déplacements de la première cuirasse (8) et du deuxième coulant (14) (Y1=Z2) et la synchronisation des déplacements de la deuxième cuirasse (13) et du premier coulant (9) (Y2=Z1) lorsque les deux coulants (9, 14) sont liés entre eux. 2. Machine-outil selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'autre desdits montants (5) est équipée sur sa face avant (15) d'une troisième cuirasse (16) mobile verticalement selon un axe Y3, cette troisième cuirasse (16) portant un troisième coulant (17) mobile horizontalement selon un axe Z3 parallèle à Y1, et par le fait que ltextrémité libre du premier coulant (9) est susceptible d'être liée sélectivement au deuxième coulant (14) ou au troisième coulant (17). 3. Machine-outil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la tête d'usinage (11) est supportée par deux premiers coulants (9, 9a) disposés respectivement face avant (7) et face arrière de la traverse (3) et dont les déplacements sont synchronisés par la commande numérique.