Brevet FR2779081A1 — publié le 19991203

PROCEDE D'EVACUATION DE COPEAUX PROJETES PAR LA TETE D'USINAGE D'UNE MACHINE-OUTIL ET DISPOSITIF PERMETTANT DE LE METTRE EN OEUVRE La présente invention a trait au domaine des machines-outils et notamment aux adaptations permettant l'évacuation optimale des copeaux lors de l'usinage d'une pièce par un ou plusieurs outils de coupe d'une machine- outil d'usinage. Classiquement, les copeaux créés lors de l'usinage d'une pièce par le ou les outils d'une machine-outil d'usinage sont évacués de la zone d'usinage de ladite machine-outil au moyen de jets directionnels de liquide provenant de buses judicieusement orientées et disposées à proximité de l'outil ou du porte-outil de façon à entraîner les copeaux produits vers un carter d'évacuation qui, disposé dans la partie inférieure de la zone d'usinage de la machine-outil, recueille les copeaux avec le liquide. Néanmoins, l'utilisation de tels jets directionnels même judicieusement disposés, n'empêche pas l'accumulation des copeaux sous forme d'agglomérat dans les multiples zones de projection non arrosées par les jets de liquide. Ces agglomérats sont particulièrement importants lors de l'usinage à haute vitesse de matériaux tels que les matériaux à base d'aluminium pour lesquels les copeaux, de petites tailles, sont projetés dans tout l'espace environnant l'outil et la pièce à usiner. Les agglomérats de copeaux durcis et collés sur les parois environnantes se détachent alors de manière aléatoire et viennent perturber l'usinage de la pièce en cours, nécessitant l'arrêt et le nettoyage de la machine-outil. Plusieurs solutions ont été imaginées par les concepteurs de machinesoutils pour pallier à cet inconvénient comme celle qui consiste à multiplier le nombre de buses, ce qui a surtout pour conséquence de multiplier les canalisations et la complexité du dispositif d'évacuation et donc son coût. -2- Une des dernières innovations en ce qui concerne l'évacuation de copeaux par jets de liquide est décrite dans la demande de brevet français n 2 751 254 et consiste en une buse multi-directionnelle et rotative assurant la projection de liquide dans une zone beaucoup plus importante que celle couverte par de simples buses et de façon saccadée ce qui améliore l'évacuation des copeaux. Toutefois, un tel dispositif n'est pas applicable dans toutes les situations d'usinage notamment lors de l'utilisation d'un procédé d'usinage à sec. Dans ce cas, le nettoyage est réalisé pendant les périodes de manutention de la pièce ou en utilisant la gravité entraînant les copeaux sur les parois en pente d'un carter d'évacuation disposé en partie inférieure de la zone d'usinage, lorsque les temps de manutention n'autorisent pas un nettoyage efficace. L'utilisation de la gravité constitue une solution manquant d'efficacité notamment lors de la projection et donc de l'évacuation de copeaux de petite taille qui adhérent aux parois des carters. De plus, l'évolution des normes en matière d'évacuation des copeaux et notamment les normes antipollution exigeant que le liquide d'évacuation soit retraité ou du moins évacué de façon propre, a poussé la demanderesse à mener des recherches dans le domaine de l'évacuation des copeaux projetés par le ou les outils d'une machine- outil d'usinage et à orienter ces recherches vers un arrêt pur et simple de l'utilisation des liquides d'évacuation. Aussi, le but de la présente invention est de fournir un dispositif d'évacuation de copeaux ne nécessitant pas l'utilisation de liquide. Selon la caractéristique principale de l'invention, le procédé d'évacuation des copeaux projetés, à l'intérieur d'une zone d'usinage délimitée, lors de -3- l'usinage d'une pièce par le ou les outils d'une machine- outil d'usinage, ladite zone d'usinage comportant dans sa partie inférieure un carter d'évacuation des copeaux, est remarquable en ce qu'il consiste à mettre en mouvement un élément mobile, disposé au-dessus dudit carter d'évacuation et reprenant les pentes des parois du carter d'évacuation de sorte que ce mouvement empêche le stationnement par adhérence des copeaux sur ses pentes et évacue lesdits copeaux. Ce procédé est particulièrement avantageux en ce qu'il n'impose plus l'utilisation de jets de liquide dans la zone d'usinage, répondant ainsi de façon optimale aux nouveaux critères d'antipollution. Il évite également les coûts de traitement ou de retraitement du liquide d'évacuation mélangé aux copeaux. En outre, un tel procédé permet de garder et de stocker des copeaux secs, ce qui facilite leur retraitement. De plus, la mise en oeuvre d'un tel procédé peut être réalisée sur des dispositifs déjà existants en ce qu'il nécessite peu de modifications à apporter à un carter ou bâti classique de machine-outil à savoir principalement, l'ajout d'un élément mobile au-dessus du carter d'évacuation des copeaux déjà existant. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la demanderesse a imaginé un procédé remarquable en ce qu'il consiste à faire vibrer l'élément mobile de façon à imprimer une vibration aux copeaux projetés sur ledit élément mobile et permettre leur déplacement sur les parois dudit élément mobile. L'utilisation de la vibration est particulièrement avantageuse en ce qu'elle ne requiert pas de grands espaces pour autoriser le mouvement de l'élément mobile. Selon un premier choix technologique particulièrement judicieux, le procédé de l'invention consiste à assurer, par vibration, le déplacement vers le bas des copeaux sur les parois de l'élément mobile. - 4 - Le fait d'imprimer une vibration constante à l'élément mobile, lors de l'usinage, permet, dès le contact d'un copeau sur les parois vibrantes de l'élément mobile d'acheminer celui-ci suivant la pente vers le carter d'évacuation de copeaux situé au-dessous. Néanmoins selon un autre choix technologique particulièrement judicieux, le procédé de l'invention, consiste à assurer, par vibration, le déplacement vers le haut des copeaux sur les parois de l'élément mobile. Ce dernier choix va à l'encontre des dernières conceptions mises en oeuvre pour l'évacuation des copeaux en ce que l'utilisation abusive de la gravité pour l'évacuation à sec ou associée à des jets de liquides des copeaux, ont amené les concepteurs de machine-outil à créer des bâtis comportant une partie inférieure comprenant un dispositif d'évacuation des copeaux. Ce procédé particulièrement nouveau et inventif permet donc, en se libérant de la contrainte, au moyen de la vibration, d'une évacuation en zone inférieure par rapport à la zone d'usinage, d'envisager une évacuation des copeaux vers le haut ou du moins selon un plan horizontal. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé d'évacuation des copeaux projetés, à l'intérieur d'une zone d'usinage délimitée, lors de l'usinage d'une pièce par le ou les outils d'une machine-outil d'usinage, ladite zone d'usinage comportant dans sa partie inférieure un carter d'évacuation des copeaux, conforme à l'invention. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il est constitué par un élément mobile qui, reprenant les pentes et formes dudit carter d'évacuation de façon à y diriger les copeaux projetés dessus, est associé au carter d'évacuation au moyen d'une liaison de type élastique. Une liaison de type élastique a pour avantage d'autoriser les petits mouvements dus aux vibrations mais également d'accepter ces mouvements. En effet, tout autre - type de liaison cinématique accepterait difficilement la mise en vibration de ses éléments. Un autre avantage à la mise en vibration d'un élément d'une machine- outil réside dans le fait que l'ajout d'un élément quasi indépendant constitue une isolant thermique entre la zone de coupe et le bâti de la machine. Cette fonction d'isolant thermique est la bienvenue étant donné que les processus de coupe ou d'usinage à sec sont générateurs de chaleur. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci- dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit donnant à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif d'évacuation des copeaux conforme à l'invention adoptant un procédé d'évacuation acheminant les copeaux vers le bas. Cette description se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif d'évacuation conforme à l'invention. La figure 2 est une vue schématique d'ensemble d'un bâti de machine- outil d'usinage adoptant le dispositif d'évacuation de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe d'un bâti de machine-outil d'usinage différent de celui représenté sur le dessin de la figure 2 et adoptant un autre mode de réalisation du dispositif d'évacuation conforme à l'invention. Tel qu'illustré sur le dessin de la figure 1, le dispositif référencé D dans son ensemble, se compose d'un assemblage 100 de tôles mécano-soudées constituant un élément mobile qui reprend sensiblement avec ses formes extérieures la forme intérieure du carter d'évacuation ou de la partie du bâti B destinée à cette fonction d'une machine-outil d'usinage M illustrée sur le dessin de la - 6 - figure 2. Cet assemblage de tôles 100 comprend une ouverture supérieure 110 ainsi qu'une ouverture inférieure 120, les copeaux projetés par l'outil non représenté de la machine- outil M tombant par l'ouverture supérieure 110. Avantageusement, l'ouverture inférieure 120 est de dimensions moindres que l'ouverture supérieure 110 de façon à créer un étranglement. Aussi, selon le mode de réalisation illustré de l'invention, l'élément mobile 100 adopte la forme d'une trémie ouverte vers le haut pour communiquer avec la zone d'usinage et vers le bas pour déboucher dans le carter d'évacuation. Cette trémie 100 reprend les formes du bâti B auquel elle s'adapte, à la différence près, que ces dernières forment des pentes ou des "V" inversés afin de mieux orienter les copeaux projetés. Selon l'invention, l'élément mobile formé par la trémie 100 s'ajuste avec jeu audit carter d'évacuation, ledit jeu étant défini de façon à placer des liaisons élastiques entre les parois supérieures du carter d'évacuation et inférieures de ladite trémie 100 et permettre le mouvement vibratoire de cette dernière. Ainsi, comme illustré sur les dessins des figures 1 et 2, l'assemblage de tôles comprend des supports élastiques 200 qui ont pour fonction d'assurer la liaison entre le bâti B et la trémie 100. Cette liaison doit autoriser le mouvement de vibration qui est ici réalisé au moyen d'un vibrateur 300 solidaire de l'assemblage de tôles 100. Les supports élastiques 200 amortissent la vibration tout en l'autorisant et isole la trémie du reste du bâti B. Les copeaux projetés sur les parois de la trémie 100 sont donc mis en vibration les empêchant d'adhérer auxdites parois notamment celles en pentes et en "V" inversé. Lesdites parois en vibration orientent -7- l'écoulement des copeaux vers la zone de stockage prévue à cet effet dans le bâti de la machine-outil M. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation du dispositif d'évacuation de copeaux D installé sur une machine-outil M'. Cette machine-outil M' comporte une structure symétrique adoptant, agencés sur un même plan horizontal, deux stations de travail ST1 et ST2 sur lesquelles sont installées les pièces à usiner, et un poste d'usinage P comportant au moins un outil tournant qui, monté mobile en translation parallèlement à son axe de rotation ainsi que perpendiculairement à celui-ci, assure les usinages des pièces sur les deux stations de travail ST1 et ST2. Sous chaque station de travail ST1 et ST2 est disposée une trémie 100, ou du moins l'ouverture supérieure 110 d'une trémie 100, formant le dispositif d'évacuation des copeaux D, et qui, par un jeu de tôles orientées, acheminent les copeaux projetés par le poste d'usinage P vers les goulottes verticales d'évacuation 400. Selon cette application particulière, les guidages du poste d'usinage P de la machine-outil M' sont protégés par des capotages horizontaux télescopiques T qui, de par leur forme en toit et leur position centrale, orientent les copeaux projetés vers les dispositifs d'évacuation D disposés sous chaque station de travail ST1 et ST2. Aussi, étant donné que la partie centrale de la machine outil est occupée par la cinématique assurant la mise en mouvement du poste d'usinage P, l'ouverture 110 desdites trémies 100 s'ouvre davantage sur l'extérieur de la machine-outil M' que sur l'intérieur. Chaque trémie 100 est avantageusement équipée d'un vibrateur 300 assurant la mise en vibration des trémies 100 et donc des copeaux projetés sur les parois desdites trémies 100. Conformément à l'invention, la liaison entre la trémie 100 orientant les copeaux et le bâti B' de cette machine-outil M' est assurée par des supports élastiques 200. Conformément à l'invention, les parois extérieures de la trémie 100 s'ajustent avec jeu aux parois intérieures du bâti B' de la machine-outil M' sur laquelle le dispositif d'évacuation D est installé, afin d'autoriser son mouvement de vibration. Comme illustrés sur les dessins des figures 2 et 3, les bâtis B et B' des machines-outils M et M' sont aménagés de façon à donner accès de l'extérieur aux vibrateurs 200 par une fenêtre pratiquée dans les parois desdits bâtis B et B'. Une telle fenêtre facilite l'accès et l'alimentation du vibrateur 200. On comprend que le procédé d'évacuation de copeaux et le dispositif permettant de le mettre en oeuvre qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont étés en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés aux exemples ci- dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention pris dans ses aspects et dans son esprit les plus larges. Ainsi, par exemple, il est facilement imaginable une zone d'usinage comportant des éléments mobile mis en vibration sur toutes ses parois que celles-ci soient verticales, horizontales ou inclinées. De plus, le procédé consistant à acheminer vers le haut les copeaux projetés sur l'élément mobile, pourrait être mis en oeuvre par un dispositif remarquable en ce que ledit élément mobile adopte la forme d'une rampe acheminant sur ses parois selon une pente ascendante les copeaux depuis la zone d'usinage vers au moins une goulotte d'évacuation située en position plus haute que la zone d'usinage. - 9 - REVENDICATIONS 1. Procédé d'évacuation des copeaux projetés, à l'intérieur d'une zone d'usinage délimitée, lors de l'usinage d'une pièce par le ou les outils d'une machine- outil d'usinage (M, M'), ladite zone d'usinage comportant dans sa partie inférieure un carter d'évacuation des copeaux, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à mettre en mouvement un élément mobile (100) disposé au-dessus dudit carter d'évacuation et reprenant les pentes des parois de ce dernier de sorte que ce mouvement empêche le stationnement par adhérence des copeaux sur ses pentes et évacue lesdits copeaux. 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à faire vibrer l'élément mobile (100) de façon à imprimer une vibration aux copeaux projetés sur ledit élément mobile (100) et permettre leur déplacement sur les parois (110) de ce dernier. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à assurer, par vibration, le déplacement vers le bas des copeaux sur les parois (110) de l'élément mobile (100). 4. Procédé selon les revendications 1 et 2, CARACTERISE EN CE QU'il consiste à assurer, par vibration, le déplacement vers le haut des copeaux sur les parois (110) de l'élément mobile (100). 5. Dispositif (D) permettant de mettre en oeuvre le procédé d'évacuation des copeaux projetés, à l'intérieur d'une zone d'usinage délimitée, lors de l'usinage d'une pièce par le ou les outils d'une machine-outil d'usinage (M, M'), ladite zone d'usinage comportant dans sa partie inférieure un carter d'évacuation des copeaux selon l'ensemble des revendications de 1 à 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il est constitué par un élément mobile (100) qui, reprenant les pentes et formes dudit carter d'évacuation de façon à y diriger les copeaux projetés dessus, est associé au carter d'évacuation au moyen d'une liaison de - 10 - type élastique. 6. Dispositif (D) selon les revendications 1 à 5 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit élément mobile (100) est associé à un vibrateur (300) imprimant un5 mouvement vibratoire audit élément mobile par rapport au carter d'évacuation des copeaux. 7. Dispositif (D) selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit élément mobile (100) s'ajuste avec jeu audit carter d'évacuation, ledit jeu10 étant défini de façon à placer des liaisons élastiques (200) entre les parois supérieures du carter d'évacuation et inférieures dudit élément mobile (100) et permettre le mouvement vibratoire de ce dernier. 8. Dispositif (D) selon les revendications 5 à 7 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit élément mobile (100) adopte la forme d'une trémie ouverte vers le haut pour communiquer avec la zone d'usinage et vers le bas pour déboucher dans le carter d'évacuation. 9. Dispositif (D) selon les revendications 5 à 7 prises ensemble, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE ledit élément mobile (100) adopte la forme d'une rampe acheminant sur ses parois selon une pente ascendante les copeaux depuis la zone d'usinage vers au moins une goulotte d'évacuation située en position plus haute que la zone d'usinage.25