Brevet FR2817780A1 — publié le 20020614

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 de tout type de matériaux, métalliques, acier, aluminium, cuivre, plastiques ou bois. Dans la suite du descriptif, on utilisera le terme profilé sachant qu'il peut s'agir de profilés pleins ou creux ou barres de toute section constante et de toute nature y compris de faible inertie ce qui peut entraîner un manque de rigidité et des difficultés d'usinage. Les usinages concernés sont des opérations de fraisage, détourage, perçage, alésage, taraudage. 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 manuellement les pièces à usiner sur une machine de fraisage en utilisant des outillages rendus d'autant plus complexes que la barre à usiner est mince et de faible inertie. Pour les pièces longues, on utilise généralement un type de machine différent avec des grandes tables sur lesquelles on bride la barre à usiner. Il faut ainsi réaliser des outillages coûteux de bridage qui brident la pièce régulièrement sur toute sa longueur. Les outillages de bridage qui permettent d'immobiliser des pièces variées pendant l'usinage, sont de conception coûteuse obligeant à gérer un outillage spécifique pour chaque pièce à usiner, outillages qu'il faut mettre en place à chaque lancement de pièce puis démonter et stocker. Cette méthodologie s'accorde mal à une gestion de production flexible et automatique. L'équipement, objet de l'invention permet d'usiner successivement des pièces courtes ou des pièces longues directement en une seule opération à partir de profilés avec le maximum de flexibilité, les outillages de prise de pièces sont simples et faciles 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. Le défilement du profilé brut dans la zone d'usinage, l'usinage, la sortie des pièces, toutes ces opérations s'exécutant sans l' intervention d'un opérateur, on dispose ainsi d'un procédé d'usinage automatique de la barre brute jusqu'à la pièce finie. La zone d'usinage est délimitée par 2 étaux qui disposent de dispositifs pilotés de serrage hydraulique ou pneumatique de la section du profilé, un des étaux au moins est mobile suivant l'axe longitudinal du profilé pour permettre l'avance pas par pas de celui ci, un pas d'usinage correspondant à une pièce ou une partie de la longueur pièce à usiner. L'avance du profilé s'exécute pas à pas, à partir d'une position serrée des 2 étaux, l'étau fixe, supposé en aval de la zone d'usinage par rapport au déplacement du profilé, est desserré, l'étau mobile amont avance serré vers l'étau fixe, ce qui assure l'avance du profilé, puis l'étau fixe est serré, l'étau mobile se desserre et recule, découvrant une nouvelle portion de pièce à usiner, l'usinage est alors déclenché après serrage des 2 étaux. Le même effet d'avance est obtenu si l'étau mobile est en aval de l'usinage et l'étau fixe en amont, dans ce cas, le profilé est tiré pas à pas dans la zone d'usinage. L'usinage s'effectue donc sur la portion de profilé libre entre les 2 étaux. Dans le cas de profilés minces ou de faible inertie, pour permettre d'augmenter la distance libre entre les 2 étaux pendant l'usinage et pour éviter de multiplier les avances barres qui seraient réduits à de petites avances, on associe, si nécessaire, au dispositif précédent un appui sous forme d'une barre sur laquelle repose le profilé à usiner et qui fait réaction aux efforts d'usinage, rigidifiant ainsi la partie de profilé libre évitant flexion et vibrations sous l'action des outils de fraisage, perçage... Cette barre d'appui est solidaire de l'un des 2 étaux, fixe ou mobile, et coulisse dans l'étau opposé pendant les phases d'avance du profilé. Pendant l'usinage, pour rigidifier l'ensemble profilé à usiner-barre d'appui, la barre d'appui est serrée contre le profilé à usiner et le mors de l'étau où coulisse cette barre d'appui, serrage qui se fait par un vérin pneumatique ou hydraulique auxiliaire indépendant des vérins de serrage du profilé à usiner sans que cette action puisse diminuer l'effort de bridage sur les parties fixes de l'étau considéré. La pièce, une fois usinée à partir du profilé peut être alors séparée de la barre brute par découpe suivant un parcours de la fraise correspondant à la forme de chacune des extrémités pièce amont et aval, la pièce finie une fois est alors évacuée, poussée au travers de l'étau aval. Une autre construction peut être choisie qui permet de séparer la pièce finie par un disque de sciage après l'étau aval plutôt que par fraisage entre les étaux. Cette disposition particulière permet le sciage en temps masqué pendant l'usinage en amont et autorise des temps de cycle plus courts mais est limité à une coupe droite entre les pièces. Le dispositif de serrage du profilé peut en outre être amélioré en utilisant un jeu de vérins agissant suivant 2 directions perpendiculaires plaquant la section du profilé sur 2 références perpendiculaires pour une plus grande précision. Le dispositif précédent, qui associe ou non barre de soutien, sciage par fraisage entre les étaux ou sciage par lame circulaire en aval, serrage suivant 1 ou 2 directions est donc revendiqué pour l'usinage de pièces courtes ou longues. Pour les pièces courtes, la barre se déplace automatiquement par pas successifs dans la zone d'usinage, chaque pas correspondant à l'usinage d'une pièce, pour les pièces longues chaque pas d'avance correspond à l'usinage d'une partie de la longueur pièce. Le dispositif objet de l'invention comprend : une goulotte ou un tapis d'aménage du profilé brut. - 2 étaux constitués chacun de 2 mors, en général 1 fixe de référence, 1 mobile suivant une direction transversale du profilé, ces mors immobilisent le profilé sous l'action de vérins pneumatiques ou hydrauliques. - un chariot motorisé qui porte un des 2 étaux, qui rend mobile celui ci suivant un axe parallèle à l'axe longitudinal profilé. - une broche d'usinage qui se déplace suivant les 3 axes orthogonaux de l'espace et qui réalise toutes les opérations de fraisage, perçage sur la pièce ou la portion de pièce serrée entre les 2 étaux. - pour les profilés minces ou faible inertie, un élément barre support additionnel situé sous le profilé à usiner entre les 2 étaux, cet élément support parallèle au profilé à usiner est solidaire d'un des étaux et peut successivement soit coulisser dans l'autre étau pendant les avances profilé, ou être immobilisé par un vérin auxiliaire assurant la rigidité du profilé à usiner. - pour la séparation des pièces, un dispositif par disque de sciage peut être associé en aval de l'étau aval - pour une plus grande précision de positionnement du profilé sur ses références, un jeu de vérins à action perpendiculaire est utilisé. Les dessins annexés illustrent l'invention : - La figure 1 représente une vue générale du dispositif de l'invention avec barre de soutien. - La figure 2 montre l'étau mobile en coupe avec barre de soutien. - La figure 3 montre l'étau fixe en coupe avec barre de soutien - La figure 4 montre le dispositif associant un sciage aval mais sans barre de soutien, sachant que la barre de soutien peut être ajoutée pour des profilés minces ou de faible inertie. En référence à ces dessins le dispositif comporte : - un étau (2) mobile sur un bâti à glissières (9) comportant un mors mobile (4) de serrage du profilé (8) à usiner. - un étau fixe (3) comportant un mors mobile (5) de serrage du profilé (8) - un outil tournant (1) de fraisage perçage lié à la broche rotative d'un centre d'usinage, et mobile dans les 3 axes X, Y, Z de l'espace situé entre les 2 étaux (2) et (3). - si nécessaire, une barre support (7) solidaire de l'étau mobile (2) et qui coulisse dans l'étau fixe (3) lors du mouvement de l'étau mobile (2), cette barre (7) pouvant être serrée sur le profilé (8) à usiner contre le mors (5) par l'action des vérins (6). Le corps (11) des vérins (6) de serrage de la barre support (7) est lié au mors (5) par des tiges de liaison (10) de telle sorte que les vérins (6) et le piston (12) puissent agir séparément, notamment le serrage du piston (12) immobilise la pièce (8) à usiner tandis que les vérins (6) non serrés laissent libre la circulation de la barre (7) de soutien pendant le retour de l'étau mobile (2). Cette description qui comprend un étau fixe (3) en aval de l'usinage par rapport au sens d'avance du profilé et un étau mobile (2) en amont resterait valable avec un étau fixe (3) amont et un étau mobile (2) aval qui tirerait le profilé (8) au lieu de le pousser. De même la barre support (7) peut être solidaire de l'étau fixe (3) et coulissante dans l'étau mobile (2) où serait alors reporté les vérins auxiliaires (6), corps de vérins (11) et colonnes (10) sans que cela change les fonctionnalités du système. La pièce (13) une fois séparée par l'action de l'outil de fraisage (1) est poussée par l'avance de la barre brute et évacuée à l'aval de l'étau (3). Dans la forme de réalisation de la figure 4, c'est une lame de scie circulaire (15) entraînée en rotation par une broche (16) et se déplace perpendiculairement au profilé (8) qui sépare la pièce (13) du profilé brut (8). La figure 5 montre un dispositif complémentaire de positionnement latéral du profilé (8) constitué d'un ou plusieurs vérins (17) qui plaquent le profilé (8) sur ses références, aussi bien dans l'étau fixe (3) que l'étau mobile (2) Les dispositifs précédents associés en partie ou tous ensemble à une unité de fraisage à commande numérique type centre d'usinage à changeur automatique d'outil qui pilote les automatismes auxiliaires d'avance barre, serrage, desserrage, sciage, permet l'usinage automatique et flexible d'une grande variété de pièces minces et faible section ou non, courtes ou longues, en petites ou grandes séries et ce, automatiquement et directement en une seule opération à partir des barres ou profilés. REVENDICATIONS 1-Dispositif d'usinage de pièces de toutes longueurs par fraisage, perçage, taraudage élaborées directement à partir d'une barre ou profilé (8) de toute matière et de faible section sur une unité d'usinage type centre d'usinage à commande numérique caractérisé par : - un outil (1) qui réalise des opérations de fraisage, perçage par mouvement suivant les 3 directions de l'espace dans une zone délimitée par 2 étaux (4) et (5) qui serrent le profilé (8) à usiner - au moins un des 2 étaux (4) ou (5) est mobile sur des glissières (9) suivant l'axe du profilé (8) à usiner et par le jeu de serrage et desserrage successifs des mors (4) et (5) et de l'avance recul de l'étau mobile (2) permet la progression pas à pas du profilé (8) pour passer à l'usinage de la pièce suivante ou à l'usinage d'une autre partie de la longueur de la même pièce. 2-Dispositif selon revendication 1 qui pour l'usinage de pièces de faible inertie est caractérisé par une barre support (7) liée à l'un des étaux (2) par exemple et placée sous le profilé (8) à usiner ou à l'opposé de l'outil (1) pour rigidifier la zone à usiner comprise entre les 2 étaux (2) et (3), peut coulisser dans l'autre étau fixe (3) lors du mouvement d'avance du profilé (8) et être serré contre le profilé (8) par l'action de un ou plusieurs vérins auxiliaires (6) pendant la phase d'usinage. 3-Dispositif selon revendication 1 et 2 caractérisé par un ou des vérins auxiliaires (6) liés par des éléments (10) au mors (5) qui desserrés tandis que le vérin de bridage (12) est serré bloque le déplacement du profilé (8) pendant le recul d'un étau par rapport à l'autre pour assurer le mouvement d'avance barre (8) pas à pas. 4-Dispositif suivant revendication 1 associé ou non aux dispositifs des revendications 2 et 3 caractérisé par une lame de scie circulaire (15) qui agit perpendiculairement au profilé (8) en aval de l'étau après l'usinage (3) en amont pour la séparation de la pièce finie (13) du profilé (8) usiné en amont par l'outil (1). 5-Dispositif suivant revendication 1 à 4 caractérisé par des pièces (13) qui une fois séparées par fraisage de contour par l'outil (1) ou sciage par la lame (15) sont évacuées poussées par l'avance de la barre brute (8). 6-Dispositif suivant revendication 1 à 4 caractérisé par des vérins auxiliaires de serrage (17) qui assurent, si nécessaire, un positionnement latéral du profilé (8) à usiner.