Brevet FR2906741A1 — publié le 20080411

CENTRE D'USINAGE DE PROFILES DE GRANDE LONGUEUR La présente invention concerne un centre d'usinage de profilés et en particulier de profilés de grande longueur. L'usinage de profilés de grande longueur part de l'utilisation de profilés extrudés qui sont ensuite usinés généralement sur quatre faces. La technique antérieure utilise généralement deux mandrins (un mandrin droit et un mandrin gauche) distants de l'ordre de 600 mm entre lesquels une partie de la pièce à usiner est maintenue. Un outil d'usinage monté sur un centre à commande numérique effectue l'usinage de la pièce suivant trois axes x, y, z orthonormés entre les deux mandrins puis le mandrin gauche libère la pièce, le mandrin droit se déplace vers le mandrin gauche pour faire coulisser la pièce dans le mandrin gauche, le mandrin gauche serre la pièce, le mandrin droit est desserré de la pièce pour libérer la pièce et retourner dans sa position écarté du mandrin gauche pour être resserré sur la pièce et permettre un usinage d'une nouvelle partie de la pièce. Les vitesses d'usinage atteintes sont très importantes de l'ordre de 75 mètres par minute. Il est connu d'autre part pour les pièces usinées sur un tour de disposer un dispositif de lunette à suivre comportant des moyens de maintien axial de la pièce, ce dispositif comportant des galets contre lesquels s'appuie la pièce en rotation. La présente invention vise à perfectionner les centres d'usinages et prévoit pour ce faire un centre d'usinage de profilés caractérisé en ce qu'il comporte: - deux mandrins distants, de préhension d'un profilé par ses extrémités, solidaires d'une table, mobile sur un bâti allongé selon un premier axe x longitudinal, 2906741 2 - un support, notamment de type col de cygne, portant un outil d'usinage au travers de moyens permettant un déplacement de l'outil selon au moins deux axes, axes y transversal et z vertical, perpendiculaires à l'axe x, 5 - une lunette à suivre, disposée en regard de l'outil, comportant au moins un mors de positionnement du profilé dans lequel le profilé à usiner est apte à coulisser. L'invention pour laquelle la table déplace longitudinalement le profilé devant l'outil d'usinage et pour laquelle la lunette à suivre positionne le profilé devant 10 l'outil permet d'assurer une grand précision d'usinage puisque la lunette à suivre située en face de l'outil assure que le profilé ne puisse fléchir dans la zone d'usinage. Avantageusement, le support et la lunette à suivre sont fixes par rapport au bâti. 15 Plus particulièrement, le support de l'outil et la lunette à suivre sont fixés au bâti de part et d'autre du parcours du profilé. Selon un mode de réalisation préférentiel, la lunette à suivre comporte deux mors de positionnement du profilé de part et d'autre de l'outil d'usinage pour usiner le profilé entre les deux mors de positionnement du profilé. 20 Pour permettre la rotation du profilé et l'usinage sur quatre faces de ce profilé, un des mors de la lunette à suivre est avantageusement moteur en rotation et assure le positionnement angulaire du profilé alors que les mandrins distants sont libres en rotation. Les mors de la lunette à suivre sont réalisées de forme complémentaire à la 25 section du profilé à maintenir. Ils comportent éventuellement une surface en contact avec le profilé réalisée dans un matériau adapté au coulissement tel que le polytétrafluoroéthylène ou comportent des galets permettant au profilé de coulisser dans les mors selon l'axe x longitudinal. 30 L'usinage du profilé peut ainsi être fait sur toute la longueur du profilé par déplacement continu ou discontinu de la table, le profilé coulissant dans la lunette à suivre. 2906741 3 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture de la description qui suit accompagnée des dessins qui représentent: en figure 1: une vue en perspective d'un centre d'usinage selon l'invention; en figure 2: un détail du centre d'usinage de la figure 1 en vue de côté; 5 en figure 3: une vue de dessus de la lunette à suivre de l'invention; aux figures 4 et 5: des vues respectivement de face et de côté en coupe d'un mors de la lunette à suivre de la figure 3; aux figures 6 et 7: des vues respectivement de face et de côté en coupe d'un mandrin de maintien d'un profilé selon l'invention. 10 Selon l'invention, l'usinage d'un profilé est réalisé sur un centre d'usinage 1 comportant un bâti 12 d'une longueur environ du double de la longueur du profilé 2 à usiner comme représenté à la figure 1. Ce centre d'usinage comporte un bâti 12 sur lequel une table 5 est montée coulissante; la table étant pourvue à ses extrémités longitudinales de mandrins 15 distants 3, 4 de préhension des extrémités d'un profilé 2 à usiner. Un support 17, de type col de cygne, solidaire du bâti 12, porte une broche 24 porte outil d'usinage 6. Le centre d'usinage représenté comporte selon l'invention une lunette à suivre 7, solidaire du bâti 12, qui est pourvue d'au moins un mors 8, 9 de 20 positionnement angulaire du profilé, dans lequel le profilé 2 à usiner est apte à coulisser. Selon l'exemple plus particulièrement représenté en figure 2, la lunette à suivre 7 comporte deux mors 8, 9 de positionnement angulaire du profilé 2 qui sont disposés de part et d'autre de l'outil d'usinage monté sur la broche porte outil 24. De retour à la figure 1, la broche 24 portant l'outil 6 est une broche horizontale reliée au support 17 par des moyens liaison autorisant un déplacement vertical z et un déplacement transversal y. Ces moyens de liaison comportent une première glissière 13 verticale sur laquelle un châssis intermédiaire 15 motorisé peut coulisser verticalement selon l'axe z, une seconde glissière 14, horizontale, réalisée sur le châssis motorisé, supporte la broche 24. 2906741 4 La broche 24 est motorisée pour coulisser sur la seconde glissière et permettre un déplacement de l'outil 6 selon l'axe transversal y, cet axe étant défini comme transversal par rapport à la direction longitudinale x parallèle à la longueur du bâti 12. 5 La table 5, elle même motorisée, se déplace sur un rail 16 du bâti selon l'axe longitudinal x. Ainsi, l'outil d'usinage 6 est un outil comportant au moins deux axes de liberté, et qui est adapté à monter et descendre selon l'axe z entre les deux mors de la lunette à suivre 7 et adapté à se déplacer transversalement selon l'axe y 10 entre les mors de la lunette à suivre et perpendiculairement à l'axe du profilé. Pour la réalisation de la majorité des profilés, deux axes de déplacement de l'outil 6 suffisent mais il est bien entendu possible dans le cadre de l'invention de disposer l'outil sur un porte outil comportant des axes de liberté supplémentaires tel qu'un axe de rotation par rapport à la broche 24. 15 Les mandrins 3, 4 sont disposés aux extrémités de la table 5, cette dernière coulissant sur le bâti 12 alors que le support 17 et la lunette à suivre 7 sont fixes par rapport au bâti et fixés au bâti de part et d'autre du parcours du profilé. Les mors 8, 9 sont représentés plus particulièrement aux figures 3, 4 et 5, la figure 3 étant une vue de dessus de la lunette à suivre équipée des mors 8, 9, la 20 figure 4 une vue de face de l'un des mors 8, 9, la figure 5 une vue de côté en coupe selon l'axe A-A du mors de la figure 4. Les mors comportent un logement de passage du profilé dans lequel le profilé peut coulisser. Pour maintenir le profilé dans les directions radiales par rapport à l'axe 25 longitudinal x et lui éviter tout mouvement angulaire parasite, les mors 8, 9 de la lunette à suivre sont réalisés de forme complémentaire à la section du profilé à usiner. Ils comportent des secteurs 18, 19, 20 adaptés pour tenir le profilé sans jeu sous l'action de moyens hydrauliques appliquant les secteurs sur le profilé. 30 Pour permettre au profilé de coulisser, les mors 8, 9 comportent une surface 11 en contact avec le profilé telle qu'un ou plusieurs patins, réalisés dans un matériau adapté au coulissement tel que le polytétrafluoroéthylène. 2906741 5 En alternative, selon l'exemple représenté en figure 5, les patin peuvent être remplacés par des galets 10 d'axe de rotation transversal à l'axe x et permettant au profilé de coulisser dans les mors selon l'axe x. Les galets peuvent de manière connue être mis en suspension dans des logements les recevant par 5 l'injection d'un fluide tel que de l'air comprimé, ce par des orifices 26 communiquant avec les logements recevant les galets. Ce fluide permet en outre l'évacuation des copeaux afin que ces derniers ne se coincent pas entre les mors et le profilé en cours d'usinage. Pour usiner le profilé entre les deux mors de positionnement du profilé, le 10 profilé est glissé dans les mors de la lunette à suivre de sorte qu'une courte portion du profilé se trouve entre les mors en face de l'outil 6. La distance entre les mors 8, 9 de la lunette à suivre 7, définissant la zone d'usinage, est courte par rapport à la longueur du profilé en sorte de limiter la flèche du profilé dans la zone d'usinage située entre lesdits mors. Cette distance 15 est par exemple de 200 à 600 mm alors que la longueur du profilé peut atteindre une dizaine de mètres. La distance entre les mors de la lunette à suivre permet un bon guidage du profilé et évite tout gauchissement ou fléchissement du profilé dans la zone d'usinage pendant les usinages bien que le profilé se déplace rapidement. 20 Selon un aspect avantageux de l'invention, au moins un des mors 8, 9 de positionnement angulaire du profilé est moteur en rotation pour faire tourner le profilé autour de son grand axe et permettre à l'outil 6 d'usiner les quatre faces du profilé. Pour ce faire, comme représenté en figure 5, le mors comporte une bague 25 support 21 montée sur roulements 22 et commandée en rotation par un organe extérieur. L'autre mors de la lunette est préférablement libre en rotation tout comme les mandrins d'extrémités de sorte que la position angulaire du profilé n'est définie que par un des éléments supports constitués par les mandrins et les mors. 30 Ainsi l'invention permet de commander la rotation du profilé par un mors au plus près de l'outil 6 alors que les mandrins en bout de table n'ont qu'un rôle de retenue longitudinale du profilé sans interférer dans le positionnement angulaire de l'outil par rapport au profilé. 2906741 6 Les mandrins sont représentés aux figures 6, vue de face et 7, vue de côté en coupe selon l'axe B-B. Au moins un des mandrins distants comporte des moyens de serrage 112, 113, 123 du profilé adaptés, dans une position de serrage, à retenir le profilé en 5 translation selon son axe longitudinal. Les moyens de serrage sont fixés dans un flasque 124 tournant dans un support 126 solidaire d'une enveloppe 127 du mandrin. Selon l'exemple, pour permettre au flasque 124 de tourner dans le support 126, on prévoit des aiguilles de roulement 125. 10 Les mandrins sont préférablement des mandrins à pince de serrage hydraulique. Le profilé est libre en rotation dans les mandrins qui sont positionnés en bout de la table d'usinage 5 comme représenté en figure 2 et qui permettent de tenir le profilé aux extrémités de la table d'usinage. 15 L'outil d'usinage 6 positionné en bout de broche 24 sur le support 17 peut être amené automatiquement d'un magasin machine de manière connue en soi. Le profilé est maintenu au niveau de l'outil d'usinage tel qu'une fraise par la lunette à suivre 7 fixée sur le bâti en face de l'outil maintenu par le support lui même solidaire du bâti. 20 La lunette à suivre comporte un ensemble de mors pourvus d'une empreinte intérieure 18, 19, 20 (figure 4) de forme complémentaire au profilé de sorte que le profilé soit maintenu en y et en z mais coulisse librement en x sans jeu dans les mors de la lunette. Les mors de la lunette sont placés en amont et en aval de l'outil 6. 25 Pour réaliser l'usinage, la table réalise le déplacement du profilé selon l'axe des x, la lunette le positionnement angulaire du profilé et la broche 24 commande le positionnement vertical et transversal de l'outil. La lunette, est entraînée en rotation par un premier moteur 23 piloté par le programme d'usinage et positionne le profilé angulairement pour les phases 30 d'usinage, La table, est entraînée en translation allers retours par un second moteur piloté par le programme d'usinage et positionne le profilé selon l'axe x pour les phases d'usinage. 2906741 7 L'outil, et ses moyens de liaison au support sont eux mêmes pilotés au travers de moteurs par le programme d'usinage. Le mode opératoire est tel que le profilé est introduit dans le premier mandrin d'extrémité à pince 8 de la table puis dans la lunette à suivre sur une 5 longueur supérieure à la longueur à usiner et enfin dans le second mandrin. Les premier et second mandrins sont alors serrés sur le profilé pour le tenir axialement. L'usinage est préférablement fait en une seule fois consécutivement sur les 4 faces. 10 Dans le cas où le profilé à usiner est plus long que la capacité du centre d'usinage, un déplacement du profilé et une reprise peuvent être envisagés, les mandrins d'extrémité étant serrés sur le profilé pendant l'usinage d'une première longueur de profilé puis relâchés pour déplacer le profilé d'une distance permettant de reprendre l'usinage et re-serrés sur le profilé. 15 Le profilé, serré par les mandrins d'extrémité à pince reste libre en rotation, du fait que les mandrins comportent un flasque 124 tournant, pour permettre au mors de la lunette à suivre de le positionner angulairement pendant l'usinage. L'invention permet de ne pas déplacer le profilé en translation dans les mandrins pendant l'ensemble de l'usinage des quatre faces du profilé. 20 Elle permet de le pré-découper à la longueur voulue, entre les mors de la lunette à suivre, en première opération d'usinage d'un premier côté et en dernière opération d'usinage du second côté du profilé. Selon un mode de fonctionnement avantageux, la lunette est positionnée en rotation selon un premier angle et l'usinage sur toute la longueur du profilé est 25 effectué selon cette orientation. Dans le cas où l'usinage doit être réalisé sur plusieurs faces du profilé, plusieurs phases d'usinage correspondant à des positions angulaires différentes du profilé dans la lunette (usinage 3 ou 4 faces par exemple) sont programmées pour être réalisées automatiquement en un seul cycle combinant les 30 déplacements de la table, les rotations du mors pilote et les déplacements de l'outil. Après la réalisation d'une première face, le mors moteur de la lunette tourne le profilé de l'angle nécessaire pour réaliser une deuxième face sur toute la 2906741 8 longueur du profilé, puis tourne le profilé successivement selon les angles voulus pour réaliser les faces suivantes, l'usinage de chaque face étant réalisé à chaque fois sur toute la longueur utile de profilé entre les mandrins d'extrémité. Pour usiner un profilé, le programme d'usinage positionne le profilé en 5 rotation pour la première phase d'usinage (première face par exemple) et l'usinage commence dans le sens d'usinage choisi (fraise en attaque ou en avalement suivant le sens de rotation de la fraise). Les faces successives du profilé sont usinées sur la longueur voulue entre les mandrins. 10 Lorsque la longueur utile de profilé entre les mandrins est usinée, le mandrin d'extrémité est desserré et on fait coulisser le profilé pour pouvoir usiner une deuxième longueur de profilé. La mise à longueur du profilé est faite pendant le détourage de la pièce par pré-découpe d'une entaille au niveau d'un premier côté en début d'opération et 15 coupe du second côté en fin de programme. La dernière coupe sépare le profilé usiné des talons de maintien dans les mandrins. Le profilé est dégagé de la lunette dès que la fraise a fini son cycle et l'opérateur desserre le ou les mandrins à pince et pousse le profilé pour le sortir du centre d'usinage et réaliser la pièce suivante à partir d'un nouveau profilé. 20 Un avantage de l'invention, venant de l'usage d'une table mobile faisant coulisser un profilé dans les mors de la lunette, est la diminution de l'inertie des pièces en mouvement du fait que la table n'a pas besoin d'être très massive. En effet la table portant le profilé, guidée sur un rail longitudinal du bâti ne sert qu'à faire coulisser le profilé selon l'axe des x dans un sens ou dans l'autre. 25 Cette faible inertie permet des grandes vitesses de déplacement du profilé et donc d'usinage. En outre, le fait que l'invention prévoie que la lunette, disposée à proximité de l'outil, commande la position angulaire du profilé offre une grande précision d'usinage, en supprimant les risques de vrillage ou de fléchissement du profilé 30 dans la zone de travail de l'outil. De même, la commande du mors piloté en rotation par le moteur 23 est une commande directe, au plus près de la bague support 21 mobile en rotation ce qui 2906741 9 diminue les inerties et les tolérances de positionnement angulaire du profilé par rapport à l'outil. La vitesse d'usinage peut là encore être très grande. Enfin, l'invention, prévoyant que l'outil 6 soit porté par un support tel qu'un 5 support col de cygne fixe par rapport au bâti et par rapport à la lunette à suivre, permet là encore de réduire les masses en mouvement, d'accroître la vitesse d'usinage et d'accroître la précision d'usinage. l'invention a comme avantage de limiter les zones de contact du profilé avec son système support, malgré la grande longueur du profilé à travailler, le 10 profilé étant supporté uniquement au niveau des mandrins d'extrémité et des mors de la lunette à suivre. L'invention n'est pas limitée aux exemples représentés et notamment le support peut être d'un type différent d'un support col de cygne. REVENDICATIONS 1 - centre d'usinage de profilés caractérisé en ce qu'il comporte: - deux mandrins distants, de préhension d'un profilé par ses extrémités, solidaires d'une table, mobile sur un bâti allongé selon un premier axe x longitudinal, - un support, notamment de type col de cygne, portant un outil d'usinage au travers de moyens permettant un déplacement de l'outil selon au moins deux axes, axes (y) transversal et (z) vertical, perpendiculaires à l'axe x, - une lunette à suivre, disposée en regard de l'outil, comportant au moins un mors de positionnement du profilé dans lequel le profilé à usiner est apte à coulisser. 2 - centre d'usinage selon la revendication 1 pour lequel la lunette à suivre (7) comporte deux mors (8, 9) de positionnement du profilé (2), de part et d'autre de l'outil d'usinage monté sur le support, pour usiner le profilé entre les deux mors 15 de positionnement du profilé. 3 - centre d'usinage selon la revendication 2 pour lequel au moins un des mors (8, 9) de positionnement du profilé est moteur en rotation et assure le positionnement angulaire du profilé. 4 û centre d'usinage selon la revendication 2 ou 3 pour lequel la distance 20 entre les mors (8, 9) de la lunette à suivre (7), définissant la zone d'usinage, est courte par rapport à la longueur du profilé en sorte de limiter la flèche du profilé dans la zone d'usinage située entre lesdits mors. 5 û centre d'usinage selon l'une des revendications 2 à 4 pour lequel les mors (8, 9) de la lunette à suivre sont réalisées de forme complémentaire à la 25 section du profilé à usiner. 6 û centre d'usinage selon l'une des revendications 2 à 5 pour lequel les mors (8, 9) de la lunette à suivre (7) comportent une surface (10) en contact avec le profilé réalisée dans un matériau adapté au coulissement tel que le polytétrafluoroéthylène. 2906741 11 7 û centre d'usinage selon l'une des revendications 2 à 6 pour lequel les mors de la lunette à suivre comportent des galets (11) permettant au profilé de coulisser dans les mors selon l'axe x longitudinal. 8 - centre d'usinage selon l'une des revendications précédentes pour 5 lequel le profilé est libre en rotation dans les mandrins distants (3, 4), pour permettre la rotation du profilé et l'usinage sur quatre faces de ce profilé. 9 - centre d'usinage selon l'une des revendications précédentes pour lequel au moins un des mandrins distants comporte des moyens de serrage (112, 113, 123) du profilé adaptés, dans une position de serrage, à retenir le profilé en 10 translation selon son axe longitudinal. 10 - centre d'usinage selon l'une des revendications précédentes pour lequel l'outil d'usinage (6), est un outil comportant au moins deux axes de liberté, est adapté à monter et descendre selon un axe (z) entre les deux mors de la lunette à suivre et est adapté à se déplacer transversalement selon un axe (y) par rapport au bâti. 11 - centre d'usinage selon l'une des revendications précédentes pour lequel les mandrins sont disposés aux extrémités de la table, cette dernière coulissant sur le bâti. 12 - centre d'usinage selon l'une des revendications précédentes pour 20 lequel le support et la lunette à suivre sont fixes par rapport au bâti. 13 - centre d'usinage selon la revendication 12 pour lequel le support de l'outil et la lunette à suivre sont fixés au bâti de part et d'autre du parcours du profilé.