Brevet FR2801231A1 — publié le 20010525

La présente invention est relative à une machine-outil destinée à assurer un usinage à grande vitesse de pieces d'oeuvre se présentant sous la forme de plaques, notamment un usinage en contournage de pièces façonnées en toles superposées. Une telle machine-outil comprend, comme connu, une table de fixation munie d'une surface d'appui pour les pièces d oeuvre et d'un moyen de fixation ou de bridage pour ces dernières, un groupe-outil, monté sur un chariot porte- il, des moyens pour déplacer ledit chariot porte- outil dans une direction quelconque au-dessus de ladite surface 'appui et un support de serre-flan pouvant se déplacer sur la face d'appui, parallèlement au groupe- outil, ledit support de serre-flan étant muni d'un patin de serre-flan pouvant être appliqué sur la surface des pieces d'oeuvre superposées en maintenant ces dernières dans une zone proche du point d'usinage. L'Homme de l'art sait que la condition préliminaire à un bon usinage d'une pièce d'oeuvre est que la fixation ou le bridage de celle-ci soit parfaite. Il est également important que la pièce d'oeuvre soit fixée dans une zone proche point d'usinage, notamment dans le cas d'usinage de pièces superposées que ce soit lors d'opérations de contournage, de découpage, d'ouverture de pièces en forme de plaques, notamment de tôles où il est important de réaliser un maintien correspondant de la pile des pieces d'oeuvre tant vis-à-vis de la surface d'appui de la table de fixation que vis-à-vis des différentes pieces constituant la pile. Pour résoudre de problème, la méthode la plus ancienne consiste à assembler par rivetage la pile de pièces d'oeuvre, avec une palette de fixation inférieure, afin de constituer une pièce d'oeuvre unitaire que l'on peut ensuite fixer sur la table de fixation à l'aide d'un dispositif de bridage. Afin d'obtenir une meilleure fixation la pièce d'oeuvre dans la zone proche de point d'usinage on peut prévoir alors un support de serre-flan supplémentaire qui est muni d'un patin de serre-flan annulaire enchâssant concentriquement la broche d'outil ou similaire. Pendant l'usinage, ce patin de serre-flan est appliqué sur la pile de pièces d'oeuvre et il est entraîné conjointement avec l'outil afin d'assurer en toutes circonstances la fixation désirée de la pièce d'oeuvre dans la zone d'usinage. Ces serre-flans sont montés directement sur le groupe-outil et ils sont donc rel au déplacement d'avance de l'outil de sorte que, lors d'un usinage d'un contour fermé, notamment d'un découpage d'ouverture dans des pièces en tôle, la découpe du pont résiduel, restant à la fin de l'usinage, présente des difficultés. En effet, le pont relie les pièces découpées au reste de la pièce d'oeuvre et la découpe de celui-ci, en raison du mouvement d'avance de l'outil et du patin de serre-flan, entraîne un risque de glissement des parties ainsi détachées, nuisant à la précision de la pièce découpée. Afin de résoudre ce problème, on a été amené à solidariser à la table de fixation les pièces à découper et les autres parties de la pièce d'oeuvre, ceci malgré la présence du serre-flan. Les dispositifs de fixation connus utilisés dans ce but, tels que rivetage, vissage, collage ou autres sont coûteux, exigent du temps aussi bien à la mise en place qu'au démontage et ils nécessitent en outre le plus souvent la réalisation de perçages ou une préparation préalable des pièces d'oeuvre. Une autre solution connue (EP-A-0 509 188) consiste à monter le serre-flan sur un chariot de serre-flan propre et distinct du chariot du groupe-outil, mais dont les déplacements peuvent être synchronisés au mouvement du chariot porte-outil lors du détourage des pièces d'oeuvre, le chariot de serre-flan étant maintenu en position fixe par rapport à la pièce d'oeuvre lors de la découpe des ponts résiduels. Pour ce dernier cas, deux solutions ont été proposées 1) le maintien en position du chariot de serre-flan est obtenu par blocage des mouvements dudit chariot croisé dans le cas d'un système composé d'un chariot longitudinal pontant la table de fixation et d'un chariot transversal déplaçable sur le chariot longitudinal ; 2 le maintien en position du chariot de serre-flan est obtenu par une motorisation propre lui permettant de compenser le mouvement du chariot porte-outil lorsqu' est directement monté sur celui-ci. est possible d'envisager une combinaison deux solutions ci-dessus. solutions, bien que répondant aux besoins iés à ce type d'usinage, présentent cependant les inconvénients d'être à la fois encombrantes, coûteuses et de masse importante. Cette masse parasite est pénalisante voire incompatible avec les impératifs d'un usinage à grande vitesse objectif de la présente invention. La présente invention s'est donc fixé comme ectif d'apporter une machine-outil du type spécifié ci-dessus, mais n en présentant pas les défauts et inconvénients, assurant un usinage parfait et à grande vitesse des pièces d'oeuvre, notamment lors de la découpe d'ouvertures ou d'un fraisage de contours fermés. L'invention permet un usinage à grande vitesse de pièces d'oeuvre superposées sans qu'il soit nécessaire d'en assurer la fixation par rivetage ou similaire. Enfin, cette invention apporte les avantages d'une solution à la fois économique, peu encombrante, fiable et légère, compatible avec les impératifs d'un usinage à grande vitesse. conséquence, cette invention concerne une machine- outil pour l'usinage à grande vitesse de pièces d'oeuvre présentant la forme de plaques, notamment pour l'usinage en contournage de pièces d'oeuvre en tôle superposées comportant une table de fixation munie d'une surface d'appui pour les pièces d'oeuvre et d'un moyen de fixation pour dernières, un groupe-outil monté sur un chariot porte-outil, des moyens pour déplacer ledit groupe-outil dans une direction quelconque au-dessus de ladite surface d'appui et un support de serre-flan pouvant se déplacer sur la surface d'appui parallèlement au groupe-outil, ledit support de serre-flan étant muni d'un patin de serre-flan pouvant être appliqué sur la surface des pièces d'oeuvre en maintenant ces dernières dans une zone proche du point d'usinage, caractérisée en ce que le support de serre-flan est porté, sur le chariot porte-outil, par un système multipodes articulé, muni de moyens d'ancrage ou de blocage conçus de manière que ledit système puisse être maintenu rigide par rapport au chariot porte-outil afin que les mouvements d'avance du patin de serre-flan suivent ceux du chariot porte-outil et qu'en cas de besoin, lors de l'usinage, ledit système multipodes articule puisse être libéré permettant ainsi au patin de serre-flan de se déplacer par rapport au chariot porte- outil, le patin de serre-flan appliqué sur la pièce d'oeuvre, gardant alors une position fixe par rapport à cette dernière. Selon la présente invention, ledit système multipodes articule est constitué d'un ensemble de plusieurs pieds ou jambes articulés à leurs extrémités, parallèles entre eux ou non, de même longueur ou non, de longueur constante ou non, un tel système présentant notamment l'avantage d'être à la fois rigide, simple, léger et peu coûteux. Selon un mode de réalisation de l'invention, ce système multipodes articulé comporte au moins trois jambes rigides articulées à leurs extrémités par des systèmes articules, fixés d'un côté au support de serre-flan et de l'autre au chariot porte-outil. Selon la présente invention, les moyens d'ancrage ou de blocage sont réalisés sous la forme d'un système de couplage libérable monté sur le chariot porte-outil et coopérant avec un moyen associé prévu sur support de serre-flan. Selon un autre mode de réalisation l'invention, les jambes du système multipodes articulé sont constituées par vérins articulés à leurs extremités par des systèmes articulés, fixés d'un côté au support de serre- flan de l'autre au chariot porte-outil, lesdits vérins constituant lesdits moyens d'ancrage ou de blocage qui maintiennent le support de serre-flan centré sur le groupe- outil lors d'un déplacement commun du patin de serre-flan et groupe-outil et qui, en cas de besoin pendant l'usinage, assurent une position fixe du patin serre- flan rapport à la pièce d'oeuvre. Ainsi qu'on le comprend, pendant la phase de detourage des pieces d'oeuvre, le mouvement de l'ensemble presseur constitué du système multipodes articulé portant patin de serre-flan est lié au mouvement du chariot porte-outil par des moyens d'ancrage ou de blocage et le patin de serre-flan accompagne les déplacements de ce chariot. Pendant cette phase de l'usinage, l'effort de maintien des pièces d'oeuvre, entre elles et vis-à-vis de la table de fixation, est assuré par l'ensemble presseur. Comme on le décrira en détail ci-après, cet effort de maintien est généré par un système à vérins, à ressort ou équivalent. Pendant la phase de découpe des ponts résiduels, le mouvement de l'ensemble presseur est rendu fibre par rapport au mouvement du chariot porte-outil par desactivation des moyens d'ancrage ou de blocage. patin de serre-flan, appliqué sur la pièce d'oeuvre garde alors une position fixe par rapport à celle-ci et chariot porte outil se déplace indépendamment du support de serre- flan dans la limite définie par le périmètre interne du patin de serre-flan. Ainsi, selon l'invention et à la différence des solutions selon la technique antérieure, le maintien de la position fixe du patin de serre-flan est assuré par adhérence entre celle-ci et la pièce d'oeuvre, aucun moyen d'asservissement ou de bridage n'étant nécessaire. En effet lors des déplacements du chariot porte-outil, des efforts tangentiels engendrés par la déformation du système multipodes articulé, auxquels s'ajoutent les efforts de coupe sont très inférieurs à la force d'adhérence entre la partie de serre-plan et la pièce d'oeuvre. Selon la présente invention, cette machine-outil peut être equipée de moteurs linéaires permettant des vitesses d'avance de travail importantes, ce qui permet d'assurer l'usinage à grande vitesse. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent des modes de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'un premier exemple de realisation d'une machine outil selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail de la figure l à échelle agrandie ; - la figure 3 est une vue coupe, similaire à la figure 1, illustrant un second exemple de réalisation d'une machine-outil selon l'invention ; - la figure 4 est une vue de détail de la figure 3 à échelle agrandie et - la figure 5 illustre, de façon schématique, un mode opératoire d'un exemple de mise en oeuvre de la machine- outil selon l'invention. On se réfère en premier lieu aux figures 1 et 2 qui illustrent une machine-outil conçue pour réaliser un fraisage de contournage de pièces d'oeuvre en forme de plaques, notamment de pièces en tôles superposées P. Comme connu, cette machine-outil comporte une table de fixation horizontale 1 munie d'une surface d'appui 2 pour les pièces d'oeuvre P et d'un moyen de fixation 3 pour ces dernières, ainsi qu'un chariot porte-outil, désigné dans son ensemble par la référence 4. Sur ce chariot porte-outil est monté un groupe-outil 5, par exemple une électrobroche avec une fraise de contournage 6. Le groupe-outil 5 peut se déplacer dans une direction quelconque au-dessus de la surface d'appui 2 et à cet effet le chariot porte-outil 4 sur lequel il est monté est constitué, d'une part d'un chariot longitudinal 7 pontant la table de fixation 2 et guidé de façon à se déplacer dans la direction longitudinale de cette table 1, et d'autre part d'un chariot transversal mobile 8 monté sur le chariot longitudinal 7 et déplaçable perpendiculairement à la direction de ce chariot 7. Le chariot longitudinal 7 est muni de guidages prismatiques latéraux 9, fixés le long de table de fixation 1 et il est déplaçable longitudinalement par l'intermédiaire d'une motorisation compatible avec 'usinage à grande vitesse. Selon l'invention on prévoit dans ce but des moteurs linéaires permettant vitesses avance de travail importantes. Pour des raisons de simplification, ce système moteur n'a pas été représenté. Le chariot transversal 8 est également muni de guidages prismatiques 10 fixés sur le support transversal pontant la table de fixation 1. Le chariot transversal 8 est déplaçable le long du support transversal 11, par 'intermédiaire d'une motorisation compatible avec un usinage grande vitesse. Le système de motorisation n'a pas eté représenté sur le dessin. Le groupe-outil 5 est monté, guidé, sur chariot transversal 8 par l'intermédiaire d'un chariot vertical 12 de manière à assurer un positionnement vertical groupe- outil 5 par rapport à la table de fixation 1. Afin de fixer la pièce d'oeuvre dans la zone proche du point d'usinage, on prévoit, comme connu, un support de serre-flan 13 muni d'un patin de serre-flan peut etre soulevé et abaissé grâce à un système de levage 15, de manière à appliquer un effort de bridage les pièces oeuvre. Dans l'exemple de réalisation illustré ici, le patin de serre-flan 14 est annulaire entoure coaxialement l'outil 6 de façon que, lors de abaissement patin de serre-flan 14, les pièces d'oeuvre à usiner soient fixées dans une zone concentrique à la zone de 'usinage. Selon la présente invention, les pièces oeuvre sont maintenues par un système multipodes articulé, désigné dans son ensemble par la référence 16. Dans exemple de réalisation illustré sur les figures 1 et 2 ce système multipodes articulé 16 comporte trois jambes , rigides, même longueur et parallèles entre elles qui sont articulées à leurs extrémités par des cardans 18, fixés un côté au support de serre-flan 13 et de l'autre au chariot transversal 8. Les points d'appui des jambes 17 sont répartis de préférence concentriquement au groupe- outil 5 et de façon qu'ils soient de préférence équidistants entre eux. Le patin de serre-flan 14 est guidé parallèlement au support de serre-flan 13 par trois arbres de guidage tels que 19. Le systeme de réglage 15 permettant d'appliquer un effort de maintien sur les pièces d'oeuvre est réalisé ici sous la force de vérins. Afin d'obtenir un déplacement commun du patin de serre-flan 14 et de la fraise contournage 6, on prévoit selon l'invention un moyen d'ancrage ou de blocage désigné dans son ensemble par la référence 20, conçu de façon que le support de serre-flan 13 soit maintenu fixe par rapport au chariot porte-outil 4. Le patin de serre-flan 14 accompagne alors, sans entraînement propre, les mouvements exacts du chariot porte-outil 4. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les figures 1 et 2, le moyen d'ancrage ou de blocage 20 est réalisé sous la forme d'un système de couplage libérable porté sur le chariot porte- outil 4 et coopérant avec un moyen associé prévu sur le support de serre-flan 13. Ce moyen de blocage 20 est parfaitement visible dans ses deux positions (verrouillage et déverrouillage) sur les figures 1 et 2 et il ne semble pas nécessaire de le décrire en détail. Lors de la phase de découpe des ponts résiduels, afin d'assurer un positionnement fixe du patin de serre-flan 14 par rapport à la pièce d'oeuvre, le support de serre-flan 13 est libéré par déverrouillage du moyen d'ancrage 20 (Figure 2). Les jambes 17 du système multipodes articulé 16 peuvent alors s'incliner et elles autorisent le déplacement du chariot porte-outil 4 sans déplacement du patin de serre-flan 14. On notera que le changement d'inclinaison des jambes 17 du système multipodes articulé engendre une légère variation de l'altitude du support de serre-flan 13 par rapport à la surface d'appui 2 des pièces d'oeuvre P, cette variation d'altitude étant compensée par un déplacement équivalent du patin de serre-flan 14 parallèlement aux arbres de guidage 19 sous l'effet des vérins de pression Lors de la phase de synchronisation, qui est la phase durant laquelle le système multipodes articulé 16 passe 'une configuration libre (déverrouillage du moyen de blocage 20) à une configuration rigide (verrouillage du moyen 20) le support de serre-flan 13 et son patin de serre-flan 14 sont ramenés concentriques au groupe-outil 5. synchronisation entre le chariot porte outil 4 et le support de serre-flan 13 porté par le système multipodes articulé 16, est assurée par le verrouillage du moyen 'ancrage 20 (Figure 1). On se réfère maintenant aux figures 3 et 4 qui illustrent un second exemple de réalisation l'invention. ces figures, les mêmes références celles des figures 1 et 2 ont été utilisées pour désigner les éléments identiques ou similaires. Dans ce mode de réalisation, le support serre-flan 13 est porté par un système multipodes articulé 16 dont les jambes 17 sont constituées de vérins tels que 21 articulés à leurs extrémités par des cardans 18, respectivement fixés par une extrémité au support de serre-flan 13 (les points de fixation sur ce dernier étant répartis de façon équidistante sur un cercle concentrique au groupe-outil 5) et par l'autre extrémité au chariot transversal 8 (les points de fixation étant également répartis de façon équidistante sur un cercle, mais de diamètre supérieur, toujours concentrique au groupe-outil 5). De son côté, le patin de serre-flan 14 est guidé parallèlement au support serre-flan 13 par trois arbres de guidage 22 de façon à maintenir les pièces d'oeuvre P dans la zone proche de l'usinage, et il est également muni d'un moyen de transmission des efforts réalisé sous le forme de vérins 15. Lors de la phase de détourage, lorsqu'on veut obtenir un déplacement commun du patin de serre-flan 14 et de la fraise de contournage 6, les vérins 21 et le système multipodes articulé maintiennent le support de serre-flan 13 centré sur le groupe-outil 5 (Figure 3), les vérins 21 assurant la fonction du moyen d'ancrage ou de blocage 20 de l'exemple de réalisation décrit ci-dessus en référence aux figures 1 et 2. Le patin de serre-flan 14 accompagne alors, sans entraînement propre, les mouvement du groupe-outil 5. L'effort de maintien est transmis au patin de serre flan par les vérins 15. Pendant la phase de découpe des ponts résiduels, afin d'assurer un positionnement fixe du patin de serre-flan 14 par rapport à la pièce d' oeuvre P, les vérins tels que 21 du système multipodes articulé 16 séparent le support de serre-flan 13 de son centrage (Figure 4) et les vérins 15 plaquent au plus près le patin de serre-flan 14 sur son support 13. Lors des mouvements du groupe-outil 5, les longueurs des vérins 21 varient indépendamment les unes des autres afin de compenser le déplacement relatif entre le support de serre-flan 13 et le chariot transversal 8, l'effort de maintien sur les pièces d'oeuvre étant assuré par les vérins 21 du système multipodes. Dans la phase de synchronisation, le support de serre- flan 13 et son patin de serre-flan 14 sont ramenés concentriques par rapport au groupe-outil 5, cette synchronisation étant assurée par les vérins 21 du système multipodes articulé, qui remplissent la fonction du moyen d'ancrage 20 de l'exemple de réalisation des figures 1 et 2. Le système de la figure 5 illustre un exemple de mise en oeuvre de la machine-outil décrite ci-dessus. Cette figure montre qu'il est possible, grâce à cette machine- outil, d'effectuer une opération de découpage d'ouvertures et de contournage parfaite de pièces façonnées F, constituées d'un empilage de pièces d'oeuvre P superposées grâce à la caractéristique selon laquelle, pendant la phase de découpe du pourtour, le patin de serre-flan 14 accompagne la fraise de contournage 6, de façon synchrone, et fixe la pile de pièces P dans la zone d'usinage. A la fin de cette phase de découpage, grâce à la possibilité d'un déplacement relatif entre la fraise et le patin de serre-flan 14, il est possible de découper la pont résiduel T étant donné que dans cette zone finale on assure un positionnement fixe du patin de serre-flan 14 par rapport à la piece d'oeuvre, le moyen d'ancrage étant alors libéré. La fraise 6 seule, continue à être déplacée jusqu'à enlèvement du pont T par découpage. Lors la séparation par decoupage du pont T, les pièces F ne peuvent échapper aux efforts de coupe étant donné qu'elles sont maintenues par le patin de serre-flan 14. Selon l'invention, on peut prévoir un système d'aspiration des copeaux et un système de lubrification de l'outil. I1 demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Machine-outil pour l'usinage à grande vitesse des pieces d'oeuvre présentant la forme de plaques, notamment pour l'usinage en contournage de pièces d'oeuvre en tôle superposées comportant une table de fixation (1) munie d'une surface d'appui (2) pour les pièces d'oeuvre (P) et d' moyen de fixation (3) pour ces dernières, un groupe- outil (5) monté sur un chariot porte-outil (4), des moyens (7,8) pour déplacer ledit groupe-outil dans une direction quelconque au-dessus de ladite surface d'appui (2) et un support de serre-flan (13) pouvant se déplacer sur surface d'appui (2) parallèlement au groupe-outil, ledit support de serre-flan étant muni d'un patin de serre-flan (14) pouvant être appliqué sur la surface des pièces d'oeuvre en maintenant ces dernières dans une zone proche du point d'usinage, caractérisée en ce que le support de serre-flan (13) est porté, sur le chariot porte-outil, par un système multipodes articulé (16), muni de moyens d'ancrage ou de blocage (20) conçus de manière que ledit système (16) puisse être maintenu rigide rapport au chariot porte-outil (4) afin que les mouvements d'avance du patin de serre-flan (14) suivent ceux du chariot porte-outil et qu'en cas de besoin, lors de l'usinage, ledit système multipodes articulé (16) puisse être libéré permettant ainsi au patin de serre-flan de se déplacer par rapport au chariot porte-outil, le patin de serre-flan (14) appliqué sur la pièce d'oeuvre, gardant alors une position fixe par rapport à cette dernière. 2 - Machine-outil selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit système multipodes articulé (16) comporte au moins trois jambes rigides (17) articulées à leurs extrémités par des systèmes articulés (18), fixés d'un côté au support de serre-flan (13) et de l'autre au chariot porte-outil (4). 3 - Machine-outil selon la revendication 1, caractérisée en ce que le patin de serre-flan (14) est guidé parallèlement au support de serre-flan (13) par au moins trois arbres de guidage (19) et il est muni d'au moins trois vérins presseurs (15). 4 - Machine-outil selon l'une des revendications 1 ou caractérisée en ce que les points d'appui des jambes (17) dudit système multipodes articulé (16) sont répartis concentriquement au groupe-outil (5) de manière qu'ils soient équidistants entre eux. 5 - Machine-outil selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'ancrage ou de blocage (20) sont réalisés sous la forme d'un système de couplage libérable monté sur le chariot porte-outil (4) et coopérant avec un moyen associé prévu sur le support de serre-flan 6 - Machine-outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les jambes (17) du système multipodes articulé (16) sont constituées par des vérins (21) articulés leurs extrémités par des systèmes articulés (18), fixés d'un côté au support de serre-flan (13) et de l'autre au chariot porte-outil (4), lesdits vérins constituant lesdits moyens d'ancrage ou de blocage qui maintiennent le support de serre-flan (13) centré sur le groupe-outil (5) lors d'un déplacement commun du patin de serre-flan (14) et du groupe-outil et qui, en cas de besoin, pendant l'usinage, assurent une position fixe du patin de serre-flan par rapport à la pièce d'oeuvre. 7 - Machine-outil selon la revendication 6, caractérisée en ce que le patin de serre-flan (14) est guidé parallèlement au support de serre-flan (13) par des arbres de guidage (22) et il est muni de vérins de transmission d'effort (15). 8 - Machine-outil selon la revendication 6, caractérisée en ce que les points de fixation des systèmes articulés (18) sur le support de serre-flan (13) sont répartis de façon équidistante sur un cercle concentrique du groupe-outil (5) et les points de fixation desdits systèmes articulés sur le chariot transversal (8) des moyens de déplacement du groupe-outil sont également répartis de façon équidistante sur un cercle, de diamètre supérieur au précédent, également concentrique au groupe- outil 9 - Machine-outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdites jambes ) du système multipodes sont paralleles entre elles. - Machine-outil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce lesdites jambes ( du système multipodes sont de même longueur. Machine-outil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce lesdites jambes ( ) du système multipodes sont de longueurs différentes. 12 - Machine outil selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'elle est équipée de moteurs linéaires permettant des vitesses d'avance de travail importantes.