Brevet FR2804624A1 — publié le 20010810

La présente invention concerne un outil d'usinage de precision (par exemple un outil d'alésage de tourillonnage) muni d'un dispositif de compensation automatique d'usure. On rappelle que la fonction de la compensation de maintenir l'arête coupante d'un élément coupant (plaquette amovible par exemple) dans la position de coupe optimale par rapport au corps d'outil malgré l'usure progress' de l'arête, afin de ne pas avoir à remplacer l'élément coupant trop souvent. Jusqu'à une date récente, les machines à usiner etaient conçues chacune en vue d'une application particulière (alésage, tourillonnage, surfaçage, perçage, et ainsi de suite). Quand une telle machine comportait un mécanisme de compensation, ce dernier pouvait être intégré sans trop de di ficultés à la broche machine. Mais de nos jours, les besoins en termes de machines pour applications multiples, par exemple pour les "centres d'usinage", ne permettent plus d'effectuer la compensation au moyen d'une broche dédiée. La broche étant standard, la partie dédiée des nouveaux mécanismes de compensation doit nécessairement être conçue pour se loger au niveau de l'outil de coupe proprement dit. Divers dispositifs de compensation associés à une broche standard ont donc été proposés récemment. Or ces dispositifs présentent tous l'inconvénient d'utiliser, pour mettre en #uvre la compensation d'usure, un moyen d'actionnement auxiliaire (moteur ou opération manuelle), d' une complexité mécanique et pratique non négligeable. La présente invention résout ce problème au moyen d'un mécanisme intégré dans l'outil d'usinage le long de axe, de manière à pouvoir actionner la compensation automatique au moyen de la broche machine elle-même, qui, répétons-le, est tout à fait standard. Le moteur de broche servant à la fois à l'usinage et à la compensation, il en résulte une économie et une simplicité d'utilisation très avantageuses par rapport à l'art antérieur. L'invention propose donc un outil d'usinage comprenant un corps d'outil sur lequel on a fixé au moins un cartouche portant un élément coupant, une vis s'étendant le long de l'axe dudit corps d'outil et comportant une tête de vis accessible partir d'un orifice frontal aménagé sur le corps d'outil, une partie médiane partiellement filetée et une tige filetée, un moyen de blocage longitudinal empêchant la vis de se déplacer longitudinalement par rapport au corps d'outil, un moyen de frottement en rotation de la vis par rapport au corps d'outil, une unité mobile pouvant se visser sur ladite tige filetée, et un moyen de transmission entre ladite unité mobile et chacun desdits cartouches tel que le déplacement axial de l'unité mobile entraîne un déplacement compensatoire d'usure de la partie du cartouche portant l'elément coupant. Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci propose un procédé de compensation manuelle d'usure ainsi qu'un procédé de compensation automatique d'usure, suite à une phase d'usinage, qui utilisent l'outil 'usinage selon l'invention. Ledit procédé de compensation manuelle d'usure comprend les étapes suivantes . on insère un tournevis dans ledit orifice frontal du corps d'outil de manière à accoupler la lame dudit tournevis avec ladite tête de vis, et l'on fait tourner la vis de la quantité requise pour décaler simultanément chaque élément coupant de la quantité servant à compenser l'usure de son arête de coupe. Ledit procédé de compensation automatique d'usure comprend les étapes suivantes : la commande de broche machine conduit l'outil d'usinage jusqu'à un tournevis fixé à portée des axes de la broche machine, on insère ledit orifice frontal du corps d'outil sur ledit tournevis de manière à accoupler la lame du tournevis avec ladite tête de vis, et l'on fait tourner la broche machine, au moyen de la commande de broche, de la quantité requise pour décaler simultanément chaque élément coupant de la quantité servant à compenser l'usure de son arête de coupe. D'autres avantages, buts et caractéristiques de présente invention ressortiront de la description ci-dessous d'un mode de réalisation présenté à titre d'exemple, ladite description s'appuyant sur les figures annexées, dans lesquelles la figure 1 est une vue en perspective de haut d' outil d'alésage selon l'invention, montrant la zone de coupe, la figure 2 est une autre vue en perspective de haut de l'outil d'alésage représenté sur la figure 1, montrant une fenêtre d'observation, la figure 3a est une élévation latérale partiellement coupée longitudinalement du même outil d'alésage, et la figure 3b est une vue en bout du même outil d'alésage. Les figures montrent, à titre d'exemple, un outil d'alésage (usinage de fûts de carter cylindre, finition de têtes de bielles ou de pivots de suspension, et ainsi suite), mais l'invention s'applique aussi bien à d'autres types d'usinage de précision, par exemple au tourillonnage (usinage de vilebrequin ou d'arbre à cames moteur, de bride de corps vanne, et ainsi de suite). Ledit outil d'alésage est constitué d'un corps d'outil 2 sur lequel on a fixé cartouche 17, par exemple au moyen de boulons 16. Le cartouche porte une plaquette amovible 18 comportant bec de coupe 1. Le corps 2 est en gros de forme cylindrique, et présente au niveau son extrémité postérieure 13 les saillies et gorges adéquates pour la fixation de l'outil sur une broche machine standard (non représentée). La partie principale du mécanisme de compensation selon l'invention est située à l'intérieur de l'outil selon son axe, et débouche à l'extrémité antérieure 14 du corps d'outil 2 sur un orifice frontal 15. Cette partie principale est constituée d'une vis 4, dont la tête 9 est accessible à partir l'orifice frontal 15, et d'une unité mobile 20 pouvant se déplacer le long de 1a tige filetée 10 de la vis 4. Cette unité mobile 20 est constituée par exemple d'un écrou rouleau satellite 19 fileté intérieurement, qui est entouré par une bague 11 et adossé à un écrou 12. La tête de vis 9 est entourée par une bague 5 montée sur le corps d'outil 2. La vis 4 comporte, entre la tete de vis 9 et la tige filetée 10, une partie médiane 8 partiellement filetée sur laquelle on visse un écrou 7 muni d'une vis radiale permettant de bloquer l'écrou 7 par rapport à la vis 4. L'ensemble formé par la bague 5 et l'écrou 7 pour effet d'interdire la translation axiale de la vis 4 par rapport au corps d'outil 2, comme le montre clairement la figure 3a. A la place de ladite vis radiale et des filets mutuellement associés de l'écrou 7 et de la partie médiane 8, on peut évidemment utiliser une goupille traversant radialement l'écrou 7 et la partie médiane 8 et maintenue en place par un jonc. D'autre part, la tête de vis 9 est munie d'un moyen (non représenté) servant à freiner la rotation de la tête de vis 9 par rapport à la bague 5 ; ce moyen de frottement en rotation de la vis 4 peut par exemple être constitué d'une bille logée dans une rainure périphérique 21 gravée sur la partie médiane 8, et poussée par un ressort radial dont la compression est préréglée. Les phases de compensation sont distinctes des phases d'usinage. Pour effectuer une compensation d'usure, on fait tourner la vis 4 par rapport au corps d'outil 2 ; comme la vis 4 ne peut pas se déplacer longitudinalement, sa rotation a pour effet de provoquer la translation axiale de l'unité mobile 20 par rapport au corps d'outil 2. La bague 11 de l'unité mobile 20 présente une saillie radiale 6, qui est emboitée dans une cale pentée 3 ayant en gros la forme d'une réglette s'étendant sur le côté longitudinal interne du cartouche 17, de sorte que le mouvement longitudinal de l'unité mobile 20 entraîne celui de la cale pentée 3. Ce dernier a pour effet de tordre la partie du cartouche 17 soutenant l'élément de coupe 18, dont le bec de coupe 1, de ce fait, se décale, dans le cas d'un outil d'alésage, dans une direction radiale. Les essais effectués sur le mécanisme selon l'invention ont montré qu'on peut grâce à lui commander le déplacement du bec de coupe 1 avec un pas inférieur au micromètre. Avant d'effectuer la compensation, on mesure le degré d'usure de la plaquette 18 pour un travail d'usinage donné de manière à pouvoir déterminer de quelle quantité le bec de coupe 1 doit être décalé, et donc de quel angle associé on doit tourner la vis 4 par rapport au corps d'outil 2, durant chaque phase de compensation. On peut naturellement faire tourner la vis 4 par actionnement manuel en insérant un tournevis dans l'orifice 15, mais l'avantage essentiel présenté par la presente invention vis-à-vis de l'art antérieur est de pouvoir effectuer la compensation d'usure automatiquement se servant de la commande de broche machine, c'est-à-dire sans aucun moteur supplémentaire. Pour pouvoir actionner automatiquement la rotation la vis 4, on utilise un élément auxiliaire passif (non représenté) constitué principalement d'un tournevis fixé à portée des axes de la broche machine, par exemple en position horizontale sur une paroi d'un centre d'usinage comprenant la machine. Celle-ci, sous l'action d'une commande numerique standard, conduit l'outil d'alésage jusqu'au tournevis et place l'orifice 15 de l'outil d'alésage sur le tournevis de manière à ce la lame du tournevis s'engage sur la tete de vis 9. Il ne reste plus alors qu'à faire tourner la broche machine pour obtenir la rotation souhaitée de la vis 4. Dans cas où il existe un risque que la commande de broche machine présente l'outil d'alésage dans une position erronée devant le tournevis, il est bon de prévoir un mécanisme sécurité, constitué par exemple d'un support de tournevis qui se dérobera automatiquement si l'accouplement de la lame de tournevis avec la tête de vis 9 échoue. Également pour des raisons de sécurité, il est bon 'équiper le support de tournevis d'un limiteur de couple. En outre, il est avantageux de munir le corps 'outil 2 d'une fenêtre d'observation 22 permettant de surveiller la position de l'unité mobile 20 sur la tige filetée . Cette possibilité sera particulièrement utile pour les réglages initiaux, c'est-à-dire lorsque l'on vient de fixer des éléments de coupe neufs sur l'outil d'usinage selon l'invention . on mettra alors l'unité mobile 20 dans la position idéale pour lui permettre ensuite de se déplacer sans entrave vers l'avant ou vers l'arrière de tige filetée 10 au cours des phases de compensation. Le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus a été présenté en tant qu'exemple illustrant les principes de la présente invention, mais il est bien clair que l'homme de l' pourra s'en inspirer pour réaliser d'autres variantes sans pour autant sortir de l'invention. Par exemple, en ce concerne le moyen de transmission, on pourra prévoir dans le cas d'un outil d'usinage muni de plusieurs éléments de coupe que le déplacement de l'unité mobile 20 entraîne la compensation d'usure de plusieurs de ces éléments à la fois ; il sera d'ailleurs facile, dans ce cas, de prévoir que chaque élément de coupe bénéficiera d'une valeur de compensation différente en rapport avec sa vitesse d'usure (par exemple dans le cas où l'outil d'usinage porte à la s des plaquettes de finition et des plaquettes de demi-finition). De même, il sera approprié pour certaines applications, d'entraîner un déplacement axial, ou le cas échéant à la fois axial et radial, des éléments de coupe. REVENDICATIONS 1. Outil d'usinage, caractérisé en ce qu'il comprend un corps d'outil (2) sur lequel on a fixe au moins un cartouche (17) portant un élément coupant (18), une vis (4) s'étendant le long de l'axe dudit corps d'outil (2) et comportant une tête de vis (9) accessible à partir d'un orifice frontal (15) aménagé sur le corps d'outil (2), une partie médiane (8) partiellement filetée une tige filetée (10), un moyen de blocage longitudinal (5, 7) empêchant la vis (4 de se déplacer longitudinalement par rapport au corps d'outil (2), un moyen de frottement en rotation de la vis (4) par rapport au corps d'outil (2), une unité mobile (20) pouvant se visser ladite tige filetée (10), et un moyen de transmission (3, 6, 11) entre ladite unité mobile (20) et chacun desdits cartouches (17 tel que le déplacement axial de l'unité mobile (20) entraîne un déplacement compensatoire d'usure de la partie du cartouche (17) portant l'élément coupant (18). Outil d'usinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de blocage longitudinal est constitué d'une bague (5) montée sur ledit corps d'outil (2), et un écrou (7) vissé sur la partie filetée de ladite partie médiane (8) et muni d'une vis radiale permettant de bloquer l'écrou (7) par rapport à ladite vis (4). Outil d'usinage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de frottement en rotation est constitué d'une bille logée dans une rainure périphérique (21) gravée sur ladite partie médiane (8), et poussée par un ressort radial dont la compression est préréglée. 4. Outil d'usinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite unité mobile (20) est constituée d'un écrou à rouleau satellite (19) fileté intérieurement, qui est entouré par une bague (11) et adossé à un écrou (12). Outil d'usinage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen de transmission est constitué d'une saillie radiale 6) de l'unite mobile (20) , qui est emboîtée dans une cale pentée (3) ayant en gros la forme d'une réglette s'étendant le côté longitudinal interne du cartouche (17), de sorte que le déplacement longitudinal de l'unité mobile (20) entraîne celui de la cale pentée (3), ce dernier ayant pour effet de tordre la partie du cartouche (17) soutenant l'élément de coupe (18). 6. Procédé de compensation manuelle d'usure suite à une phase d'usinage, caractérisé en ce qu'il utilise un outil d'usinage selon l'une quelconque des revendications 1 ' 5, et comprend les étapes suivantes on insère un tournevis dans ledit orifice frontal (15) corps d'outil (2) de manière à accoupler lame dudit tournevis avec ladite tête de vis (9), et on fait tourner la vis (4) de la quantité requise pour decaler simultanément chaque élément coupant (18 de la quantité servant à compenser l'usure de son arête de coupe. Procédé de compensation automatique d'usure suite à une phase d'usinage, caractérisé en ce qu'il utilise un outil d'usinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, et comprend les étapes suivantes la commande de broche machine conduit l'outil d'usinage jusqu'à un tournevis fixé à portée des axes de la broche machine, on insère ledit orifice frontal (15) du corps d'outil (2) sur ledit tournevis de manière à accoupler la lame tournevis avec ladite tête de vis (9), et on fait tourner la broche machine, au moyen de la commande de broche, de la quantité requise pour décaler simultanément chaque élément coupant (18) de la quantité servant à compenser l'usure de son arête de coupe.