Brevet FR2909574A1 — publié le 20080613

B 07-2921 FR Société dite : RâHM GmbH Mandrin de serrage Invention de : MACK Hans-Dieter Priorité d'une demande de brevet déposée en Allemagne le 11 décembre 2006 sous le n 102006058199.7 1 2909574 2 Mandrin de serrage La présente invention concerne un mandrin de serrage comprenant un corps de mandrin, prévu pour être raccordé à une broche d'entraînement, et des mors de serrage pouvant être actionnés conjointement, qui sont guidés avec possibilité de déplacement radial par rapport l'axe de mandrin et présentent chacun une arête de serrage, orientée parallèlement à l'axe de mandrin, et des surfaces de serrage qui sont adjacentes à l'arête de serrage et forment un angle entre elles. Dans la pratique, des mandrins de serrage de ce type sont utilisés pour le serrage d'outils interchangeables les plus divers, destinés à l'usinage d'une pièce par fraisage, perçage ou d'autres opérations d'usinage, ou bien pour le serrage direct d'une pièce à usiner, au sens d'un mandrin tournant. Le centrage exact de l'outil interchangeable ou de la pièce a ici une influence décisive sur la qualité pouvant être atteinte et sur la reproductibilité du résultat de l'usinage ainsi que sur la sécurité de travail, en raison des vitesses de rotation très élevées qui sont souvent nécessaires pour l'usinage de la pièce. Les mandrins de serrage classiques, qui sont actionnés par voie manuelle ou par machine, présentent l'inconvénient, notamment lors du serrage d'outils ou de pièces à usiner de petit diamètre, que ceux-ci doivent subir un précentrage précis avant le serrage, car dans le cas contraire, ils risquent d'être serrés de manière excentrée entre les surfaces de serrage de deux mors de serrage voisins. La nécessité de contrôle du serrage centré qui en résulte contribue à une augmentation importante en termes de main d'oeuvre des cycles de travail, ce qui est de moins en moins acceptable à l'heure actuelle. Par conséquent, l'invention a pour objet d'agencer un mandrin de serrage de ce type, de manière à obtenir un centrage automatique simple et fiable de l'outil ou de la pièce à serrer, notamment aussi pour de petits diamètres à serrer, sans que cela nécessite l'intégration d'éléments de construction supplémentaires dans le mandrin de serrage. Conformément à l'invention, ce but est atteint par le fait que les surfaces de serrage mutuellement associées de deux mors de serrage voisins forment respectivement un angle qui est ouvert en direction de l'axe de mandrin, de sorte que l'outil interchangeable, qui se trouve entre ces surfaces 2909574 3 de serrage, est soumis à un mouvement de centrage dirigé vers l'axe de mandrin, en étant guidé par ces surfaces de serrage, lorsque les mors de serrage sont déplacés radialement en direction de l'axe de mandrin. L'avantage obtenu grâce à l'invention réside essentiellement dans le 5 fait que le mandrin de serrage autorise de manière simple et économique un serrage centré de l'outil interchangeable ou de la pièce, du seul fait de la modification des éléments de construction déjà existants. Pour effectuer un précentrage aisé de la tige de l'outil ou de la pièce, le mandrin de serrage peut être ouvert de manière telle que l'espacement des surfaces de serrage des mors 10 soit égal ou inférieur au diamètre de la pièce ou de la tige d'outil à serrer ou bien, comme cela est le cas de tiges d'outil planes, corresponde à l'ouverture de clé respective. Après insertion de l'outil ou de la pièce, les mors de serrage peuvent être amenés dans la position de serrage, la tige d'outil ou la pièce à serrer se centrant automatiquement et sans l'intervention de l'utilisateur. 15 D'autre part, il est en principe possible de rééquiper de manière simple et économique des mandrins de serrage existants avec des mors de serrage agencés de manière adaptée. De plus, le risque de blessure de l'utilisateur ou des personnes présentes est sensiblement réduit, notamment lors du desserrage de l'outil ou de la pièce, au moment où le mandrin de serrage tourne encore, 20 car l'outil ou la pièce reste plus longtemps bloqué(e) entre les surfaces de serrage de deux mors, même lorsque les mors sont partiellement ouverts, et reste donc de ce fait plus longtemps dans le mandrin de serrage. L'invention est particulièrement avantageuse lorsque le mandrin de serrage comporte trois mors de serrage. Cette construction présente l'avantage 25 que les outils interchangeables ou les pièces à usiner peuvent être centré(e)s très facilement, tout en conservant une structure simple du mandrin. D'autre part, les surfaces de serrage ont de préférence chacune une forme concave. Cela présente l'avantage que les arêtes de serrage forment un angle aigu plus petit qui facilite la pénétration de l'arête de serrage dans la 30 tige de l'outil ou dans la pièce, ce qui permet d'obtenir un contact d'entraînement en rotation nettement plus grand entre le mors de serrage et la tige d'outil ou la pièce. Pour augmenter davantage le contact d'entraînement en rotation entre le mors de serrage et l'outil ou la pièce serré(e), il est particulièrement 2909574 4 avantageux que les mors de serrage présentent chacun deux arêtes de serrage qui sont parallèles l'une à l'autre et à l'axe de mandrin. Cela présente l'avantage supplémentaire d'augmenter encore la durée d'utilisation maximale du mors de serrage. Conformément à un mode de réalisation particulièrement 5 avantageux, les arêtes de serrage peuvent être réalisées de façon symétrique au plan médian de mors qui passe par l'axe de mandrin. Pour simplifier le positionnement de l'outil interchangeable ou de la pièce à usiner dans le support d'outil ou de pièce défini par les mors de serrage, l'invention propose en outre que les faces frontales des mors de serrage, dans 10 le sens d'introduction de l'outil ou de la pièce, présentent un plan, s'étendant en biais de la base du mors de serrage à l'axe de mandrin, ou une surface concave. L'invention sera décrite en détail ci-après à l'aide d'exemples de réalisation illustrés par le dessin, sur lequel la figure 1 représente une vue de côté d'un mandrin de serrage à trois 15 mors conforme à l'invention, dans lequel est serré un outil, avec une vue en coupe éclatée dans la région des mors et de la tête d'entraînement, la figure 2 représente une vue de dessus des mors de serrage d'un mandrin à trois mors connu, dans leur position d'ouverture, la figure 3 représente une vue de dessus des mors de serrage 20 correspondant à ceux de la figure 2, dans leur position entièrement fermée, la figure 4 représente une vue de dessus, correspondant à celle de la figure 2, lorsque l'outil est serré, la figure 5 représente une vue de dessus, correspondant à celle de la figure 2, lorsqu'un outil est serré de façon excentrée, 25 la figure 6 représente une vue de dessus de trois mors de serrage conformes à l'invention d'un mandrin de serrage correspondant à celui de la figure 1, dans leur position entièrement ouverte, la figure 7 représente une vue de dessus des mors de serrage correspondant à ceux de la figure 6, dans leur position entièrement fermée et 30 avec autoblocage, la figure 8 représente les mors de serrage correspondant à ceux de la figure 6, avec un outil qui est positionné de façon excentrée et est en appui sur les surfaces de serrage, 2909574 5 la figure 9 représente les mors de serrage correspondant à ceux de la figure 6, lorsque l'outil est serré de façon centrée, la figure 10 représente les mors de serrage d'un mandrin de serrage conforme à l'invention, où les surfaces de serrage ne sont pas disposées de 5 façon symétrique par rapport au plan médian de mors, la figure 11 représente une vue de dessus des mors de serrage d'un mandrin conforme à l'invention, où les surfaces de serrage ont une forme concave, la figure 12 représente une vue de dessus des mors de serrage d'un 10 mandrin conforme à l'invention, où deux arêtes de serrage sont chaque fois parallèles l'une à l'autre et à l'axe de mandrin, la figure 13 représente une vue correspondant à celle de la figure 12, où les surfaces de serrage ne sont pas disposées de façon symétrique par rapport au plan médian de mors, 15 la figure 14 représente une vue en perspective du mors de serrage d'un mandrin conforme à l'invention, avec une face frontale présentant un plan oblique, et la figure 15 représente un mors de serrage correspondant à celui de la figure 14, dont la face frontale est conformée en surface concave. 20 La figure 1 représente un mandrin de serrage conforme à l'invention, réalisé ici sous la forme d'un mandrin autoserrant à trois mors. Le mandrin comprend un corps de mandrin 1 qui est prévu pour être raccordé à une broche d'entraînement non représentée dans le dessin. En outre, le mandrin comprend des mors de serrage 2 qui peuvent être actionnés conjointement et sont guidés 25 avec possibilité de déplacement radial par rapport à l'axe de mandrin 3. Comme le montrent notamment les figures 2 à 5, les mors de serrage 2 d'un mandrin de serrage connu de l'état de la technique présentent chacun une arête de serrage 4, orientée parallèlement à l'axe de mandrin 3, et des surfaces de serrage 5 qui sont disposées en formant un angle et sont adjacentes à l'arête de 30 serrage 4. Contrairement aux mors de serrage 2 d'un mandrin classique qui sont représentés en détail sur les figures 2 à 5, où les surfaces de serrage 5 mutuellement associées de deux mors de serrage 2 voisins sont parallèles l'une à l'autre, les surfaces de serrage 5 mutuellement associées de deux mors 2 voisins d'un mandrin de serrage conforme à l'invention forment chaque fois 2909574 6 entre elles un angle 6 qui est ouvert en direction de l'axe de mandrin 3 (figures 6 à 13). Comme il ressort notamment de la figure 8, l'outil interchangeable 7, qui se trouve entre ces surfaces de serrage 5, est soumis à un mouvement de centrage dirigé vers l'axe de mandrin 3, en étant guidé par ces surfaces de 5 serrage 5, lorsque les mors de serrage 2 sont déplacés radialement en direction de l'axe de mandrin 3. Cela garantit un serrage centré, y compris d'outils 7 de diamètre relativement petit, sans l'intervention de l'utilisateur. Le plus petit diamètre d'un outil 7 ou d'une pièce 7 qui peut être serré dépend de la largeur du mors de serrage 2 concerné et de l'angle formé par les surfaces de serrage 5 10 d'un mors 2 individuel ou de l'angle 6 formé par les surfaces de serrage 5 associées de deux mors de serrage 2 voisins et ouvert en direction de l'axe de mandrin 3. Partant de la position des mors de serrage 2 qui correspond au plus petit diamètre pouvant être serré, la poursuite du déplacement radial des mors de serrage 2 en direction de l'axe de mandrin 3 aboutit à l'appui réciproque des 15 surfaces de serrage 5 associées, dans le sens d'un autoblocage du mandrin (fig. 7). Les figures 10 à 15 représentent des modes de réalisation différents des mors de serrage 2 d'un mandrin conforme à l'invention. Comme le montre la figure 10, chaque mors de serrage 2 peut présenter des surfaces de serrage 5 20 qui sont disposées de façon symétrique par rapport au plan médian de mors 8 passant par l'axe de mandrin 3. D'autre part, les surfaces de serrage 5 des différents mors 2 peuvent avoir chacune une forme concave (fig. 11). Les mors de serrage des figures 12 et 13 présentent chacun deux arêtes de serrage 4 qui sont parallèles l'une à l'autre et à l'axe de mandrin et sont réalisées de façon 25 symétrique par rapport au plan médian de mors 8 passant par l'axe de mandrin, conformément à l'exemple de réalisation représenté dans la figure 12, et sont réalisées de façon non symétrique par rapport à ce plan médian de mors, conformément à l'exemple de réalisation représenté dans la figure 13. La figure 14 montre clairement que la face frontale du mors de serrage 2, dans le sens 30 d'introduction de l'outil interchangeable 7 ou de la pièce à usiner 7, présente un plan 9 qui s'étend en biais de la base du mors de serrage à l'axe de mandrin 3. Comme le montre la figure 15, cette zone peut également être réalisée comme surface concave 9. Bien entendu, tous les modes de réalisation décrits ci- REVENDICATIONS 1. Mandrin de serrage comprenant un corps de mandrin (1), prévu pour être raccordé à une broche d'entraînement, et des mors de serrage (2) pouvant être actionnés conjointement, qui sont guidés avec possibilité de déplacement radial par rapport à l'axe de mandrin (3) et présentent chacun une arête de serrage (4), orientée parallèlement à l'axe de mandrin (3), et des surfaces de serrage (5) qui sont adjacentes à l'arête de serrage (4) et forment un angle entre elles, caractérisé par le fait que les surfaces de serrage (5) mutuellement associées de deux mors de serrage (2) voisins forment respectivement un angle (6) qui est ouvert en direction de l'axe de mandrin (3), de sorte que l'outil interchangeable (7), qui se trouve entre ces surfaces de serrage (5), est soumis à un mouvement de centrage dirigé vers l'axe de mandrin (3), en étant guidé par ces surfaces de serrage (5), lorsque les mors de serrage (2) sont déplacés radialement en direction de l'axe de mandrin (3). 2. Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte trois mors de serrage (2). 3. Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces de serrage (5) ont chacune une forme concave. 4. Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les mors de serrage (2) présentent chacun deux arêtes de serrage (4) qui sont parallèles l'une à l'autre et à l'axe de mandrin (3). 5. Mandrin de serrage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les arêtes de serrage (4) sont réalisées de façon symétrique au plan médian de mors (8) qui passe par l'axe de mandrin (3). 6. Mandrin de serrage selon une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la face frontale des mors de serrage (2), dans le sens d'introduction de l'outil interchangeable (7) ou de la pièce à usiner (7), présente un plan (9), s'étendant en biais de la base du mors de serrage à l'axe de mandrin (3), ou une surface concave (9).