Brevet FR2877596A1 — publié le 20060512

La présente invention concerne un perfectionnement aux dispositifs d'assemblage de type cône/face entre deux organes aptes à supporter des outils rotatifs coaxiaux. Pour réaliser simultanément deux alésages concentriques dans une pièce en particulier en matériau métallique, il est classique d'employer deux outils rotatifs coaxiaux en forme d'alésoirs, supportés par cieux organes assemblés coaxialement et solidarisés au siège d'entraînement en rotation d'une machine-outil. De tels outillages sont par exemple utilisés pour l'usinage des culasses de moteurs. Pour faciliter la maintenance de ces outils rotatifs, mais aussi pour permettre le io changement de calibre des alésages, les organes supports correspondants ont des structures indépendantes, et ils sont généralement associés l'un à l'autre par un dispositif d'assemblage de type cône/face, dont certains sont connus sous la dénomination d'assemblages HSK . De tels dispositifs d'assemblage comprennent une partie mâle, de forme générale tronconique, aménagée sur un premier organe support; la partie mâle correspondante est adaptée pour venir se positionner au sein d'un logement femelle de réception, de forme générale tronconique complémentaire, aménagé sur le second organe support. L'assemblage est finalisé lorsqu'un épaulement annulaire du premier organe support, aménagé dans le prolongement de la grande base de sa partie mâle, arrive en butée contre le contour périphérique du logement femelle du second organe support. Cependant, les dispositifs d'assemblage de type cône/face actuels ont une structure complexe, et ils ne sont pas complètement efficaces en terme de précision de centrage, mais aussi en terme de rigidité de la liaison. D'autre part, étant donné leur structure, ils peuvent difficilement être appliqués aux assemblages de petites dimensions, en particulier pour des outils d'alésage dont le diamètre est inférieur à 30 mm. Au vu de ces inconvénients, la demanderesse a développé un nouveau système d'assemblage de type cône/face, de structure particulièrement simple, visant à optimiser le centrage et la rigidité de la liaison entre les deux organes supports, et apte à être appliqué à toutes dimensions d'outillages, notamment pour la petite mécanique nécessitant de hautes précisions. Ainsi, dans le dispositif d'assemblage de type cône/face conforme à la présente invention, la partie tronconique mâle du prernier organe support d'outil présente une surface périphérique bombée élastique, apte à se déformer par rétreint lors de son positionnement au sein du logement femelle du second organe support d'outil, le calibre de ladite partie bombée mâle, au repos, étant légèrement supérieur à celui dudit logement femelle. Le léger surdimensionnement correspondant est adapté selon les caractéristiques d'élasticité de la partie tronconique mâle et selon les pressions d'assemblage souhaitées. II n'est donc ici prévu aucune mécanique interne complexe, et cette structure particulièrement simple se révèle très efficace en terme de précision de positionnement des deux supports d'outils l'un par rapport à l'autre. La possibilité de déformation élastique de la partie tronconique mâle est avantageusement obtenue au moyen d'au moins une fente traversante convenablement positionnée et dimensionnée; de préférence, il est prévu au moins deux fentes traversantes, conformées de sorte à se croiser suer l'axe central de la partie tronconique mâle. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la partie tronconique mâle est munie de deux fentes traversantes, agencées perpendiculairement l'une à l'autre, et conformées de sorte à se croiser sur l'axe central de ladite partie tronconique. D'autre part, et selon une autre caractéristique avantageuse, la ou les fentes traversantes de déformation comportent des extrémités élargies par rapport à leur partie centrale. Selon encore une disposition particulière de l'invention, la courbure de la surface bombée de la partie tronconique mâle est adaptée, en fonction de ses caractéristiques d'élasticité, pour obtenir un contact plan ou sensiblement plan avec la surface tronconique du logement femelle de réception, une fois les deux organes assemblés (c'est-à-dire une fois l'épaulement annulaire de la partie mâle en butée sur le contour périphérique de la partie femelle). La courbure correspondante présente avantageusement une flèche comprise entre 0,01 et 0,1 mm. D'autre part, le premier organe support d'outil est avantageusement muni d'un orifice fileté, apte à coopérer avec des moyens de traction associés au second organe support d'outil, pour assurer leur solidarisation. Selon une autre caractéristique avantageuse, la partie tronconique mâle du premier organe support d'outil est munie, au niveau de son extrémité libre, d'une extension apte à coopérer avec une réservation complémentaire aménagée dans le fond du logement femelle de réception du second organe support, pour assurer la solidarisation en rotation dudit premier organe support avec le second. La présente invention a également pour objet l'ensemble de deux organes, chacun support d'un outil rotatif monobloc ou rapporté, et sur lequel est aménagé le dispositif d'assemblage de type cône/face tel que décrit cidessus. L'invention sera encore illustrée, sans aucunement être limitée, par la description suivante d'un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d'exemple, et représenté sur les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale schématique des deux organes supports d'outils 5 munis de moyens d'assemblage cône/face conformes à l'invention, représentés dans une configuration dissociée l'un de l'autre; - la figure 2 est une vue générale schématique des deux organes supports d'outils de lia figure 1, représentés dans ce cas dans une configuration solidarisée, par la mise en oeuvre de leurs moyens d'assemblage particuliers. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement les cieux organes 1 et 2 aptes chacun à supporter, de manière coaxiale, un outil rotatif de type alésoir par exemple. Les outils correspondants n'ont pas été représentés; ils sont classiques, tout comme leurs moyens de montage sur leur organe support respectif. Ces deux organes supports 1 et 2 sont réalisés en matériau' métallique, par exemple 15 en acier traité rectifié. Le premier organe support 1 est destiné à être monté de manière amovible sur 'le second organe support 2; ce dernier est lui-même adapté pour pouvoir être monté sur le siège d'entraînement en rotation d'une machineoutil (non représenté), ceci avantageusement au moyen d'une pièce d'interface (également non représentée). Les deux organes supports 1 et 2 correspondants sont adaptés pour pouvoir être assemblés de manière amovible au moyen d'un dispositif d'assemblage de type cône/face particulier. Le premier organe support 1, d'axe général 1', comprend une embase 3 prolongée, d'un côté, par une partie d'extrémité 4 servant à la réception de l'outil rotatif associé, et de l'autre côté, par une partie mâle 5 destinée, comme on le verra plus loin, à assurer l'assemblage avec le second organe support 2. La partie d'extrémité 4 est munie d'un alésage axial 6 permettant la réception d'un outil rotatif, par exemple de type alésoir à plaquettes d'alésage d'extrémité. La solidarisation entre cet outil rotatif et l'organe support 1 peut être obtenue par toute technique 3C) connue du domaine concerné, par exemple par une technique de frettage. La partie mâle 5 de l'organe support 1 a une forme générale sensiblement tronconique dont la grande base est située du côté de l'embase 3. Sur la périphérie de cette partie mâle 5, l'embase 3 comporte un épaulement annulaire 7 qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe 1' de l'organe support 1; cet épaulement annulaire 7 prolonge en fait la grande base de la partie tronconique mâle 5. Au niveau de sa petite base d'extrémité, la partie tronconique 5 se prolonge par une extension 8 de forme générale non circulaire, par exemple carrée ou rectangulaire, dont la fonction sera expliquée plus loin. Cette partie mâle 5 de l'organe support 1 est particulière en ce sens que sa surface périphérique 9 est légèrement bombée, et qu'elle présente une structure générale dite élastique , lui conférant certaines capacités de déformation. La courbure de la surface bombée 9 est très légère; elle a été accentuée sur la figure 1 de manière à faciliter la compréhension. De manière avantageuse, et en fonction des applications et/ou des caractéristiques dimensionnelles de l'outillage, la flèche de cette surface bombée est comprise entre 0,01 et 0,1 mm. Les capacités de déformation élastique. de la partie mâle 5 sont prévues dans le sens perpendiculaire à l'axe 1' ; elles sons: obtenues au moyen de deux fentes traversantes 10 aménagées parallèlement à l'axe 1'. Ces deux fentes ou découpes 10 s'étendent sur pratiquement toute la hauteur cle la partie mâle 5, ceci selon deux plans perpendiculaires qui se croisent sur l'axe central 1'. La forme et les dimensions des deux fentes 10 sont adaptées selon les caractéristiques d'élasticité souhaitées. Dans le mode de réalisation illustré, chaque fente 10 a une forme générale oblongue avec une partie centrale 10' de largeur constante ou sensiblement constante de l'ordre de 0,1 à 0,5 mm, et avec des parties d'extrémité 10" élargies, pour faciliter la déformation linéaire de la surface bombée 9. Ces parties d'extrémité élargies 10" peuvent avoir une forme générale cylindrique dont le diamètre est de l'ordre de 0,3 à 1 mm; dans une variante de réalisation, elles pourront ne pas exister. On notera que les fentes 10 peuvent être prévues en nombre supérieur à deux. Le façonnage des fentes 10 est réalisé par toute technique connue, par exemple par une technique d'électro-érosion à fils ou par laser. On remarque encore que la partie tronconique mâle 5 comporte un orifice fileté interne 11, centré sur l'axe 1', qui débouche au niveau de sa petite base et en particulier au niveau de l'extension d'extrémité 8. Le second organe support 2, d'axe 2', est représenté sur les figures 1 et 2 de manière schématique et partielle. Il est constitué d'un corps métallique 12 muni d'un logement femelle 13 destiné à recevoir la partie mâle 5 du premier organe support 1. A cet effet, ce logement femelle 13 a une surface interne 14 en forme de tronc de cône, complémentaire à la forme générale de la partie mâle 5, mais de calibre légèrement inférieur à celui de cette partie mâle 5, au repos. En partie supérieure, c'est-à-dire au niveau de sa grande base, le logement femelle 13 se prolonge extérieurement par un contour annulaire 15 qui s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe 2'. Au niveau de sa petite base constituant une sorte de fond, le logement 13 se prolonge par une réservation 16 de forme générale complémentaire à celle de l'extension 7 du premier organe support 1. Dans le prolongement de la réservation 16, on remarque que le corps métallique 12 comporte un alésage 17, ici de forme cylindrique, centré sur l'axe 2'. D'une manière générale, le second organe support 2 peut se présenter sous des formes diverses. L'outil d'alésage qu'il supporte, classique, n'a pas été représenté ici, par mesure de simplification; cet outil esi: positionné sur le pourtour du logement 13, de manière adaptée pour remplir sa fonction d'alésage coaxial à celui obtenu par II'outil associé au premier organe support 1. L'assemblage des deux organes supports d'outils 1, 2, par la mise en oeuvre du dispositif d'assemblage cône/face conforme à l'invention est illustré sur la figure 2. Pour cet assemblage, le premier organe support 1 est monté sur le second organe support 2 de sorte que sa partie mâle tronconique bombée 5 vienne se positionner au sein du logement femelle de réception 13, et que son prolongement d'extrémité 8 vienne se loger au sein de la réservation complémentaire 16. Du fait du léger surdimensionnement de la partie tronconique mâle 5 par rapport au logement femelle 13, le positionnement en question est finalisé à force, par des moyens de traction détaillés ci-après. Ce montage à force est rendu possible par les légères capacités de déformation élastique de la partie tronconique mâle 5; il est finalisé lorsque l'épaulement annulaire 7 de la partie mâle 5 vient en butée contre le contour périphérique plan 15 du logement femelle 13. Dans ce contexte, le bombé de la surface périphérique 9 de la partie mâle 5 s'aplanit, la déformation correspondante étant absorbée par les fentes traversantes 10. Après déformation, le cône mâle 5 s'ajuste dans le cône femelle 13; la face de la partie mâle 5 vient en appui sur celle de la partie femelle 13. On obtient alors un contact plan de grande qualité entre les surfaces annulaires 7 et 15 d'une part, et entre les surfaces tronconiques 9 et 14 d'autre part. Cet assemblage de type cône/face est obtenu par des moyens très simples, et il assure un positionnement très précis et fiable des deux éléments supports 1, 2 l'un par rapport à l'autre. Le centrage entre les deux éléments est garanti et l'appui donne la rigidité à l'assemblage. De manière générale, l'amplitude de déformation de la partie mâle 5 est de l'ordre de quelques centièmes de mm. La coopération de l'extension 8 avec son logement d'insertion 16 assure le verrouillage en rotation des deux éléments 1 et 2 l'un par rapport à l'autre. Les moyens de traction mis en oeuvre pour obtenir cet assemblage à force sont constitués d'une tige filetée 18 introduite par l'orifice 17 du second organe support 2, et vissée dans l'orifice fileté 11 du premier organe support 1. Cette tige filetée 18 est associée à des moyens classiques de traction adaptés pour exercer une force axiale sur le premier organe support 1, dans le sens illustré par la flèche repérée 19. Ces moyens de traction sont avantageusernent de type vis-écrou. La traction correspondante est exercée pour obtenir et maintenir l'assemblage des deux organes supports 1 et 2; elle est supprimée lorsque l'on désire désolidariser les deux éléments. De manière générale, on notera que les deux organes supports d'outils 1, 2 peuvent être associés à leurs outils respectifs de manière amovible, tel que décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 et 2; mais ces organes supports d'outils 1, 2 peuvent également être réalisés monoblocs avec leurs outils rotatifs correspondants. - REVENDICATIONS - 1.- Dispositif d'assemblage de type cône/face entre lets organes (1, 2) supports de deux outils rotatifs coaxiaux, un premier organe support (1) comprenant une partie mâle (5), de forme générale tronconique, apte à venir se positionner au sein d'un logement femelle de réception (13) aménagé sur le second organe support (2), de forme générale tronconique complémentaire, de sorte que la surface tronconique (9) de ladite partie mâle (5) vienne en regard de la surface tronconique (14) dudit logement femelle de réception (13), la grande base de laclite partie mâle (5) étant prolongée par un épaulement annulaire (7) destiné à former une butée sur le contour périphérique (15) dudit logement femelle (13), caractérisé en ce que la partie tronconique mâle (5) du premier organe support d'outil (1) présente une surface périphérique (9) bombée élastique, apte à se déformer par rétreint lors de son positionnement au sein du logement femelle (13) du second organe support d'outil (2), le calibre de ladite partie bombée mâle (5), au repos, étant légèrement supérieur à celui dudit logement femelle (13). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie tronconique mâle (5) est munie d'au moins une fente traversante (10) qui est conformée pour lui conférer une possibilité de déformation élastique. 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie tronconique mâle (5) est munie d'au moins deux fentes traversantes (10), conformées de sorte à se croiser sur l'axe central (1') de ladite partie tronconique (5) 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie tronconique mâle (5) est munie de deux fentes traversantes (10) perpendiculaires. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la partie tronconique mâle (5) comporte au moins une fente traversante (10) dont les extrémités (10") sont élargies par rapport à la partie centrale (10'). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la courbure de la surface bombée (9) de la partie tronconique mâle (5) est adaptée, en fonction de ses caractéristiques d'élasticité, pour obtenir un contact plan ou sensiblement plan avec la surface tronconique (14) du logement femelle (13) une fois les deux organes (1, 2) assemblés, c'est-à-dire une fois l'épaulement annulaire (7) de ladite partie mâle (5) en butée sur le contour périphérique (15) dudit logement femelle (13). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la courbure de la surface bombée (9) de la partie tronconique mâle (5) présente une flèche comprise entre 0,01 et 0,1 mm. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier organe support d'outil (1) est muni d'un orifice fileté (11) apte à coopérer avec des moyens de traction équipant le second organe support d'outil (2), pour assurer leur solidarisation. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la partie tronconique mâle (5) du premier organe support d'outil (1) est munie, au niveau de la petite base, d'une extension (8) apte à coopérer avec une réservation complémentaire (16) aménagée dans le fond du logement femelle (13) du second organe support d'outil (2), pour assurer la solidarisation en rotation dudit premier organe support (1) avec ledit second organe support (2). 10.- Ensemble de deux organes supports d'outil (1, 2), sur lesquels sont aménagés le dispositif d'assemblage cône/face selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.