Brevet FR2765820A1 — publié le 19990115

BROCHE DE MACHINE D'USINAGE La présente invention a pour objet une broche de machine d'usinage de: perçage, alésage, fraisurage, taraudage etc., pouvant être montée sur une grille, dont le mouvement d'avance et le mouvement de rotation sont obtenus, à partir d'un moteur unique par un ensemble vis-écrou et une machine munie d'une telle broche. Dans ces dispositifs connus, un mouvement rotatif provenant d'un moteur électrique ou pneumatique est transformé en mouvement d'avance de la broche qui reste entraînée en rotation. Le mécanisme d'avance est généralement constitué par un écrou, la broche étant filetée à gauche à cet effet. Un système de pignons entraîne cette vis ou noix en rotation et induit une vitesse différentielle entre la vitesse de rotation du système d'entraînement en rotation et la rotation de la vis. Cette vitesse différentielle préalablement déterminée par un choix de pignons permet soit de faire avancer, soit de faire reculer la broche en faisant craboter ou décraboter les pignons d'avance. Ces mécanismes d'avance se retrouvent beaucoup dans l'industrie aéronautique (principalement avec des moteurs pneumatiques). En complément aux dispositifs mécaniques d'avance, est généralement associée une butée montée sur la broche, soit à l'avant, soit à l'arrière de celle-ci. Dans la configuration objet de l'invention, la butée se situe à l'arrière de la machine. Cette butée se positionne très précisément à une distance préréglée sur la broche en fonction de la course désirée de celle-ci. Cette butée vient, en fin de course, en contact avec un élément de la machine 2 2765820 fixe ou mobile, servant de référence, tel qu'un canon palpeur, le corps de la machine ou autre. Ce contact, par réaction sur le mécanisme intérieur, provoque un retour automatique en arrière de la broche. Cela implique que pour une machine avec réglage de course à l'arrière l'encombrement de la machine est égal à la longueur de la course plus la longueur de la butée. Or, ceci peut être incompatible avec l'espace nécessaire pour procéder à un usinage déterminé, notamment dans les angles et, dans l'aéronautique au niveau de la jonction voilure- caisson. En effet, l'extrémité arrière de la broche peut venir toucher la pièce à usiner. Comme cela apparaît sur la figure 1, certaines machines actuelles sont inaptes à exécuter un usinage. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, si la broche doit avoir une course C pour effectuer le travail désiré, cela implique que l'encombrement de la partie arrière est égal à E (somme de la course C + longueur de la butée B). L'encombrement total A est égal à E plus la longueur du corps de la machine et du canon. Cet encombrement total est parfois incompatible avec l'espace disponible. Un objet de l'invention est de limiter cet encombrement en utilisant une broche télescopique ce qui permet l'utilisation de la machine dans les endroits les plus exigus. Selon l'invention, la machine d'usinage dans laquelle une broche porte-outil est entraînée en rotation et en translation par un moteur, par l'intermédiaire de jeux de pignons, est caractérisée en ce que la broche comprend, à partir de la tête porte-outil, une première section cylindrique filetée se prolongeant à l'arrière par une seconde section de diamètre plus faible, ladite extrémité 3 2765820 étant mobile dans un fourreau, le fourreau étant d'un diamètre extérieur au plus égal au diamètre de la première section, une butée étant montée sur la broche ou sur le fourreau. Ainsi, la broche télescopique permet de réduire l'encombrement de la machine de la valeur d'une course de compensation qui sera appelée Cl. Le réglage précis de la course C2 complémentaire est effectué par déplacement de la butée arrière sur le fourreau ou sur l'extrémité arrière de la broche. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent: - La figure 1, un schéma montrant la difficulté rencontrée, dans certains cas, avec les machines de l'art antérieur; - la figure 2, une vue de principe d'une broche selon l'invention en position arrière; - la figure 3, dans les mêmes conditions, la broche en position avant; - la figure 4, une première variante de montage de la partie arrière de la broche; - la figure 5 une seconde variante de montage. Sur la figure 2, la broche est en position arrière la plus reculée. La broche filetée peut se déplacer sur sa longueur filetée d'une course C qui peut être décomposée en une course réglable C2 et une course de compensation Cl. On distingue sur cette figure la tête de broche 1 destinée à recevoir un outil, se prolongeant vers l'arrière de la machine M par une première section de broche cylindrique filetée 2 de diamètre 4 2765820 D. La référence 2a indique une rainure longitudinale. Sur la figure, la machine n'est que partiellement représentée dans la mesure o elle sert de référence aux différents mouvements d'avance et de recul. L'arrière de la machine est à droite sur les figures 2 et 3. La tige 2 se prolonge par une queue 3 de diamètre D1 plus petit que le diamètre D1. A l'extrémité de la queue 3 est vissé un écrou épaulé 10, de préférence par un filetage à gauche lorsque l'outil tourne à droite pour éviter tout desserrage accidentel. L'écrou 10 est monté coulissant ou glissant dans la cavité interne d'un fourreau 8 fileté extérieurement. Le diamètre extérieur D2 du fourreau 8 est au plus égal au diamètre D de la tige 2 de manière à pouvoir entrer à l'intérieur du corps de la machine comme cela sera expliqué ci-après. De préférence, le filetage extérieur est à pas fin de manière à recevoir une butée 11 dont la position, définissant la longueur de la course peut ainsi être réglée de manière très précise. Sur la tige 2, est monté un pignon 7 commandant les déplacements en translation de la tige 2, le pignon d'entraînement en rotation n'étant pas représenté dans un souci de clarté. A cet effet, le pignon 7 comprend un filetage intérieur en prise avec le filetage 17 de la tige 2. Le pignon n'est entraîné qu'en rotation et il conserve une position fixe à l'intérieur du corps de la machine. Sa partie arrière tourne, par exemple, sur deux roulements à billes 6. Le corps de la machine M est symbolisé par une surface de référence 4. A l'extérieur de la tige 2 est montée une butée 12 de limitation vers l'avant de la butée micrométrique 11. Dans l'exemple représenté, la butée 12 est une butée à aiguilles solidaire d'un canon palpeur. On retrouve ces mêmes éléments, portant les mêmes références sur la figure 3, mais après un déplacement de la broche vers l'avant de la machine. A partir de la position représentée sur la figure 2, lorsqu'une commande de mouvement en avant de la broche est appliquée par l'intermédiaire du pignon 7, la broche se déplace vers la gauche de la figure 2. La tige 2 entraîne en rotation et en translation l'écrou épaulé 10 qui glisse selon un mouvement hélicoïdal à l'intérieur du fourreau 8 qui, au cours de cette étape, ne bouge pas. Ce mouvement se poursuit jusqu'à ce que l'épaulement 19 de l'écrou 10 vienne en contact avec la collerette 9 du fourreau 8. Cette course C1, effectuée par la broche, sera dite course de compensation. Lorsque la course de la broche se poursuit, la broche entraîne le fourreau 8 vers l'intérieur du corps de la machine par le contact de la surface inférieure 19 de la tête de l'écrou 10 avec une collerette 9 prévue à la partie avant du fourreau 8. Le mouvement se poursuit jusqu'à ce que la face avant de la butée 11 vienne en contact avec la face arrière de la butée 12 ce qui arrête le mouvement vers l 'avant. La position des pièces est alors celle qui est représentée sur la figure 3. Si cette seconde course est désignée par C2, la course totale de la partie avant de la broche C est égale à C1+C2. On a ainsi obtenu une course totale C supérieure au seul déplacement de la partie arrière de la broche ou de la butée 11 qui n'est que de C2. Il en résulte un encombrement réduit vers l'arrière ce qui était le but recherché, cette réduction résultant de la course de compensation C1. Comme indiqué ci-dessus, la venue en contact de la butée 11 sur la butée 12 provoque un arrêt de la rotation du pignon 7 6 2765820 par un mécanisme interne à la machine et, dans un premier temps, le mouvement de la broche 2 ramène l'écrou 10 vers l'arrière à l'intérieur du fourreau 8 qui, au cours de ce premier déplacement de longueur C1 reste immobile. Une fois que la course C1 est achevée, l'épaulement arrière de la section 1 de la broche est en contact avec la partie avant du fourreau 8 et fait reculer celui-ci d'une longueur C2 de sorte que l'ensemble retrouve la position d'origine représentée sur la figure 2. Bien entendu, durant ces déplacements, la butée micrométrique 11 reste dans une position fixe sur le fourreau 8 et, au cours du déplacement C2, l'écrou 10 reste fixe par rapport au fourreau 8. La course C peut être réduite en plaçant sur le diamètre D une caleentretoise (non représentée) permettant de réduire la course Cl si le réglage de C2 n'est pas suffisant. Les figures 4 et 5 représentent deux variantes de réalisation du système de compensation. Il s'agit de deux demi-coupe de la partie arrière de la broche. Le principe de montage télescopique reste le même, mais l'écrou 10 est supprimé et la butée 11 est montée non plus sur le fourreau 8, mais sur l'extrémité arrière de la broche. La butée 11 et le fourreau 8 sont dimensionnés de sorte que la butée 11 puisse se déplacer, avec la broche, à l'intérieur du fourreau 8. Sur la figure 4, la tige 2 se termine à l'arrière par une queue de section réduite 3 dont la partie arrière est filetée pour recevoir la butée micrométrique 11. La course C1 est déterminée par la distance entre la face arrière de la collerette 9 du fourreau 8 et la face avant de la butée 11 lorsque la broche est en position arrière. De même, la course C2 est déterminée par la distance, dans la même position, entre la face arrière de la butée 12 et la face avant 18 du fourreau 8. Dans ce cas, la butée 12 est intégrée dans le 7 2765820 corps de la machine M. La butée 11 est montée sur la broche. Le fourreau 8 est guidé sur le diamètre D de la broche. Sur la figure 5, la structure est la même que sur la figure 4 mais la butée 12 est montée au-dessus d'une saillie du corps M de la machine et le fourreau est guidé sur le diamètre Dl de la broche. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 8 2765820 REVENDICATIONS 1 Broche pour machine portative d'usinage dans laquelle une broche porte-outil (1) est entraînée en rotation et en translation par un moteur, par l'intermédiaire de jeux de pignons (7), caractérisée en ce que la broche comprend , à partir de la tête porte-outil (1), une première section cylindrique filetée (2) de diamètre extérieur (D) se prolongeant à l'arrière par une seconde section (3) de diamètre (D1) plus faible, ladite extrémité étant mobile dans un fourreau (8), le fourreau (8) étant d'un diamètre extérieur (D2) au plus égal au diamètre (D) de la première section. une butée (11) étant montée sur la broche ou sur le fourreau. 2 Broche d'usinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que sur l'extrémité de la section (3) est monté un écrou épaulé (10) glissant à l'intérieur du fourreau (8). 3 Broche d'usinage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la course (C) de la broche (1) se décompose en une course de compensation (Cl) et en une course (C2) du fourreau (8). 4 Broche d'usinage selon la revendication 3, caractérisée en ce que la course (C2) vers l'avant de la machine est limitée par contact de la butée (11) avec une butée (12) servant de référence. 9 2765820 Broche d'usinage selon la revendication 3, caractérisée en ce que la course de compensation (Cl) est limitée par le contact de l'écrou (10) avec la collerette (9) du fourreau (8). 6 Broche d'usinage selon les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que la butée (11) est montée directement à l'arrière de la broche (2,3), et est mobile à l'intérieur du fourreau (8) sur une course C1, la course C2 étant déterminée par la distance entre la butée (12) et la surface arrière (18) du fourreau (8).