Brevet FR2770433A1 — publié le 19990507

Le dispositif objet de l'invention concerne l'usinage de pièces de différentes longueurs directement finies à partir de barres profilées creuses ou barres pleines, tout type de matériaux métallique, acier, aluminium cuivreux, ou plastiques ou bois. Les usinages recherchés concernent des opérations de fraisage, détourage, perçage, alésage, taraudage. Dans l'usinage de pièces à partir de barres ou profilés, on peut être amené à usiner successivement des pièces courtes depuis quelques millimètres jusqu'à des pièces longues supérieures par exemple à 2000 millimètres Pour réaliser de telles pièces par les moyens connus actuellement, pour les petites pièces, on procède par sciage de longueurs de pièces sur une première machine de sciage puis on place les pièces à usiner sur une machine de fraisage en utilisant des outillages de fixation des pièces sur machine différents pour chaque plan de pose correspondant aux différentes faces à usiner. Pour les pièces longues. on utilise généralement un type de machine différente avec des grandes tables sur lesquelles on bride la barre à usiner. Les outillages de bridage qui permettent d'immobiliser les pièces pendant l'usinage, sont de conception coûteuse obligeant à gérer un outillage spécifique pour chaque pièce à usiner, voir même pour chaque face à usiner. outillages qu'il faut mettre en place et démonter à chaque lancement de pièce Cette méthodologie s'accorde mal à une gestion de production flexible en flux tendus de type Kanban. L'équipement, objet de l'invention permet d'usiner successivement des pièces courtes ou des pièces longues avec le maximum de flexibilité, les outillages de prise de pièces sont très simples et facile à mettre en place autorisant une mise en production rapide. La précision atteinte est identique pour tous les types de pièces et le dispositif est aussi bien adapté aux petites séries répétitives qu'aux grandes séries. Pour les pièces courtes. on contrôle l'avance du profilé brut vers l'unité d'usinage qui comporte des opérations de fraisage perçage, taraudage, sciage. Pour chaque avance d'un pas, on usine tout ou partie d'une pièce. Pour les pièces longues. on a intérêt à contrôler l'avance de la pièce finie sous l'unité d'usinage et ceci pendant toute la durée de l'usinage. Le même dispositif d'avance et positionnement angulaire de la barre est utilisé alternativement tout aussi bien pour l'usinage de pièces courtes que de pièces longues. Le dispositif objet de l'invention comprend - un bâti sur lequel se déplace une première unité qui porte un bloc de bridage de la section de barre associée à un système d'orientation de la barre autour de son axe longitudinal. Cette première unité se déplace sur des glissières solidaires du bâti et parallèles à l'axe longitudinal barre. - une deuxième unité qui porte un bloc de bridage de la section de barre du même type que le précédent et bride et oriente la barre autour du même axe longitudinal. Cette unité est fixe sur le bâti. - une troisième unité de même conception que la première et muni du même bloc de bridage qui bride et oriente la barre autour du même axe longitudinal. cette troisième unité se déplace sur des glissières solidaires du bâti et parallèles à l'axe longitudinal barre. Les première et troisième unités se déplacent longitudinalement indépendamment de part et d'autre de la deuxième unité fixe. La course de déplacement de la première unité mobile est très supérieure à celle de la troisième unité, et correspond environ à un minimum de la moitié de la longueur de barre brute, une course de 3 mètres par exemple pour des barres brutes de longueur courante de 6 mètres. Les blocs de bridage rotatifs seront avantageusement du type décrit dans la demande de brevet n"9712320 du 3/10/97. La rotation et l'indexage des 3 blocs de bridage est synchronisée mécaniquement ou électroniquement. Les déplacements des première et troisième unités en translation s'effectuent par des cinématiques à vis ou crémaillères classiques entraînées par des moteurs en général électriques asservis à une mesure de position. - une broche rotative de fraisage qui se déplaçe dans les 3 axes de l'espace, portée par un ensemble de chariots croisés de tout type connu, l'axe de la broche tournante étant à la fois parallèle à un des axes de l'espace qui peut être vertical, horizontal ou incliné et à l'axe longitudinal barre. La broche de fraisage effectue des usinages dans un espace compris entre la deuxième unité de bridage fixe et la troisième unité qui est elle mobile et positionable à distance variable de la deuxième unité fixe. - un ou plusieurs supports de barre brute installés suivant l'axe longitudinal de barre côté troisième unité mobile. - des capteurs de mesure rotatifs ou linéaire qui mesurent chacun des mouvements de positionnement linéaires des première et troisième unité mobiles ainsi que les angles d'indexation des blocs de bridage de la barre. - un équipement de commande du type calculateur à commande numérique qui asservit et coordonne chacun des mouvements de déplacement translation et rotation du dispositif et de l'unité de fraisage en fonction d'un programme préétabli. Les dessins annexés illustrent l'invention La figure 1A représente en vue de face le dispositif de l'invention. La figure 1B représente le même dispositif vue de gauche en coupe. Les figures 2A à 2C représentent le dispositif dans différentes phases d'usinage de pièces courtes. Les figures 3A à 3F représentent le dispositif dans différentes phases d'usinage de pièces longues. En référence à ces dessins le dispositif comporte: - un bâti (17) sur lequel coulissent première unité (5) et troisième unité (7) de part et d'autre de ladite deuxième unité (6) fixée au bâti (17). Le mouvement de déplacement longitudinal (U) de la première unité (5) est assuré de façon non limitative et à titre d'illustration par un moteur (15) qui entraîne en rotation une vis (13) dont l'écrou est solidaire de l'unité (5). De même le positionnement longitudinal V de l'unité (7) est assuré par moteur (16) et vis (14). L'unité (5) a une course U beaucoup plus importante que la course (V). - trois blocs de bridage (1). (2) et (3) de la section de la barre (4) qui tournent respectivement dans chacune des unités (5), (6), (7) suivant des mouvements d'orientation synchronisés (U1),(U2),(U3) - une unité de fraisage (8) dont l'axe de rotation est perpendiculaire à l'axe longitudinal barre (4) et se déplace dans l'espace compris entre les deuxième et troisième unités (6) et (7) - une unité optionnelle de sciage (9) qui déplace transversalement un disque de sciage rotatif (10) en coulissant sur des glissières perpendiculaires à l'axe longitudinal barre (4) et solidaires de l'unité fixe (6) En référence plus particulièrement aux figures 2A à 2C qui illustrent les possibilités du dispositif pour l'usinage de pièces courtes - la barre brute (4) est amenée manuellement ou automatiquement coté première unité (5) mobile au travers de celle ci puis de l'unité fixe (6) et de l'unité (7), la barre est alors bridée dans une position orientée par les blocs de bridage respectifs (2) et (3) des deuxième et troisième unités ( figure 2A). - la première unité mobile (5) de course la plus longue recule en butée extrême la plus éloignée de l'unité fixe (6) ou au minimum jusqu'à l'extrémité de barre si celle-ci est plus courte que la course (U) (figure 2A) - l'unité mobile (7) est positionnée à une distance de l'unité (6) fixe créant une distance d'appui compatible avec la déformation de la barre sous les efforts d'usinage (figure 2A). - l'unité d'usinage (8) effectue toutes les opérations de fraisage, perçage entre les 2 points de bridage (2) et (3), la barre étant successivement orientée sous toutes ces faces par rotation synchronisée des 3 blocs rotatifs de bridage (1),(2) et (3) (figure 2A). - la pièce finie (X1) est séparée de la barre brute par sciage par une fraise disque (10) montée sur l'unité complémentaire (9) à déplacement transversal (figure 2B). La séparation de la pièce (X1) aurait pu se faire par fraisage par fraise tige montée dans l'unité (8) dans une version simplifiée sans unité (9) de sciage à disque (10). - les pièces finies successives Xl, X2, X3, X4 après séparation sont évacuées poussées par la barre brute (4) au travers du bloc de bridage (3) de l'unité (7). - le contrôle d'avance (U) de la barre pour l'usinage de la pièce suivante et la poussée de la pièce précédemment usinée au travers de l'unité (7) se fait par avance de l'unité (5) mobile, mors de bridage barre (1) serrés, les mors des blocs (2) et (3) étant desserrés. Toujours en référence aux dessins, les figures 3A à 3F illustrent les possibilités du dispositif pour l'usinage avec précision des pièces longues. Dans ce cas, le chargement de la barre brute (4) se fait à l'opposé du cas précédent d'usinage de pièces courtes, la barre brute est ainsi introduite dans le bloc (3) de la troisième unité (7) et repose sur les supports (11) et (12) disposés dans l'axe de la barre. L'extrémité de la barre coté unité (7) peut alors être usinée comme on peut le constater figure 3A. L'unité (7) se rapproche ensuite de la deuxième unité fixe (6) et l'extrémité barre est alors introduite et serrée dans le bloc de bridage rotatif (2) comme indiqué figure 3b. L'unité (7) recule alors dégageant ainsi une nouvelle plage d'usinage entre les points de bridage (2) et (3) tel la figure 3C. La première unité (5) s'avance alors contre l'unité fixe (6) tandis que l'unité (7), mors (3) serrés, pousse et introduit l'extrémité barre dans les mors de bridage (1) de la première unité (5) comme représenté figure 3D. L'unité (5) après serrage des mors du bloc (1) recule d'un pas pour la séquence suivante d'usinage effectuée entre les 2 points de bridage (2) et (3) Le positionnement successif des usinages sur la partie (18) de pièce finie est assuré par la somme des positions (U) de la première unité (5) qui tire l'extrémité pièce finie et du déplacement (X) de l'unité de fraisage (8). La pièce finie (18) est récupérée après usinage entre la première et deuxième unités (5) et(6) donc à l'opposé de la sortie pièces courtes. Le dispositif ainsi décrit associé à une unité de fraisage à commande numérique permet l'usinage automatique et flexible d'une grande variété de pièces courtes ou longues en petites ou grandes séries et ce directement à partir des barres brutes. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'usinage de pièces à partir de barres de toute matière et de section quelconque associé à une unité de fraisage à commande numérique caractérisée par - un bâti (17) équipé de 2 ensembles de glissières longitudinales de part et d'autre d'une unité (6) fixée au bâti - une première unité mobile (5) et une troisième unité mobile (7) qui se déplacent indépendamment sur ces glissières de part et d'autre de la deuxième unité (6) fixée au bâti (17). - trois blocs de bridage rotatifs respectivement implantés dans chacune des première, deuxième, troisième unités précédentes et qui bride la section de barre et l'oriente autour d'un même axe longitudinal parallèle aux glissières du bâti. - une broche tournante (8) de fraisage qui usine la partie de barre comprise entre les deux blocs de bridage rotatifs des deuxième et troisième unités. 2 - Dispositif d'usinage de pièces à partir de barres suivant revendication 1 caractérisée par une unité (9) optionnelle de sciage qui effectue la séparation des pièces. 3 - Dispositif d'usinage de pièces à partir de barres suivant revendication 1 à 2 caractérisé par le fait que la première unité (5) est dotée d'un cycle d'avance pas à pas vers la deuxième unité et permet l'usinage successif de pièces courtes entre deuxième et troisième unité(6) et (7). 4 - Dispositif d'usinage de pièces à partir de barres suivant revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que pour l'usinage de pièces longues, la première unité (5) est dotée d'un cycle qui tire la pièce à usiner depuis la deuxième unité (6) jusqu'à usinage complet de la dite pièce, la mesure du recul étant en permanence couplée à la position de l'unité de fraisage (8) entre deuxième et troisième unité assurant ainsi le positionnement correct des usinages tout le long de la pièce longue usinée. 5 - Dispositif d'usinage de pièces à partir de barres suivant revendications 1 à 4 caractérisée par des supports fixes ou amovibles (11) et (12) placés dans l'axe barre coté troisième unité (7) et permettent de supporter et guider les barres brutes dans la configuration usinage de pièces longues.