Brevet FR2937576A1 — publié le 20100430

Procédé et dispositif de réalisation de pièces de révolution notamment en bois. La présente invention concerne un nouveau procédé et dispositif de façonnage par enlèvement de matière, de produits tels que flotteurs pour la pêche, quilles, figurines, boutons, boules, barreaux profilés et analogues, conçus à partir de barres en matériau léger, notamment en bois et en particulier en balsa, liège et/ou en matière plastique tels que mousse polyuréthane, jusqu'à des bois plus durs tels que le hêtre ou l'Ipé (bois exotique) et autres matériaux. On connaît déjà des procédés et des machines de fabrications du type indiqué ci-dessus. Un de ces dispositifs connus, pour la fabrication de flotteurs, est composé d'un moteur électrique dont l'arbre est pourvu d'un mandrin. On introduit entre les mors du mandrin un tronçon de barre de balsa, qui est donc entraîné en rotation. Mais la longueur de ce tronçon ne doit pas être trop importante en raison du risque de cassure du balsa due au porte-à-faux et/ou à l'inertie. Il est important de moduler le serrage pour éviter, d'une part, d'incruster dans le balsa l'empreinte des mors et, d'autre part, l'écrasement du bois. On soumet la barre de balsa à une rotation plus ou moins rapide et on applique manuellement contre cette barre deux coquilles en bois dont le centre présente un évidement correspondant à la forme du flotteur que l'on veut obtenir, l'évidement étant pourvu d'un abrasif. Ce dispositif présente plusieurs inconvénients et, notamment ne permet la réalisation que d'une seule pièce à la fois. De ce fait, le rendement dudit dispositif est très faible. Par ailleurs, du fait que les coquilles sont appliquées manuellement contre la barre de balsa, la qualité de façonnage est tributaire de la dextérité de l'ouvrier. Celle-ci n'est pas toujours constante. Il en résulte souvent une fabrication de flotteurs dont l'aspect varie d'un flotteur à autre. On connaît également un dispositif de façonnage permettant la fabrication en continu de flotteurs en balsa. Dans ce dispositif, la barre de balsa est soumise à un déplacement longitudinal et coulisse à travers une bague de guidage métallique. Ladite barre est mise en contact avec une meule maintenue par un porte-meule fixe. Le façonnage se fait par copiage. Pour chaque type de flotteur, ce dispositif comporte un gabarit agissant sur le porte-meule. En fin de façonnage obtenu par meulage, sous forme d'un sillon hélicoïdal, la meule coupe la barre de meulage et le flotteur est éjecté. La bague de guidage présente une ouverture carrée du fait que les barres de balsa ont une section carrée. Toutefois, ce dispositif présente plusieurs inconvénients. En effet, la partie de la barre déjà façonnée se trouve en porte-à-faux et, plus la barre avance, plus le porte-à-faux devient important. De ce fait, cette partie est soumise à une certaine vibration et elle risque de se casser. Cet inconvénient, d'une part, entraîne une limitation de la vitesse de façonnage donc une limitation du rendement et, d'autre part, ne permet la fabrication que de flotteurs de longueur relativement courte. Par ailleurs, il est nécessaire que, pour l'avance de la barre, l'ouverture de la bague de guidage soit supérieure à la section de la barre, ce qui augmente les risques de vibration de la partie façonnée en porte-à-faux et limite la vitesse d'exécution et la longueur des flotteurs, notamment lorsque les flotteurs ont un faible diamètre. De plus la conception de ce dispositif entraîne une perte de matière relativement importante. En effet, en raison des vibrations, les barres de balsa ont une longueur relativement courte qui, dans la plupart des cas, n'est pas un multiple de la longueur du flotteur. Il en résulte une certaine chute pour chaque barre. De plus, comme indiqué ci-dessus, les barres utilisées ont une section carrée alors que les flotteurs ont une section ronde, c'est-à-dire que le pourtour extérieur du flotteur doit être inscrit dans le carré de la barre. Cependant, si on veut obtenir un façonnage correct, il est nécessaire que ce diamètre soit inférieur au carré. Ainsi, on peut considérer que ce dispositif ne permet la mise en forme du flotteur qu'après la mise à dimension de la barre de balsa. On connaît également un autre dispositif de façonnage de produits tels que flotteurs pour la pêche, à partir de barre en matériau léger. Ce dispositif est constitué d'un bâti, de moyens de guidage et d'entraînement en rotation de la barre et d'un porte-meule pourvu d'une meule. Le porte-meule, à déplacement linéaire latéral, comporte une meule ayant un plan d'attaque correspondant à une génératrice du pourtour extérieur profilé du futur flotteur et s'étendant sur toute la longueur de ce dernier, maintenu à ses deux extrémités par des moyens de guidage. Le flotteur façonné est séparé de la barre par au moins un couteau monté sur un porte-couteaux à déplacement linéaire latéral. Les inconvénients de ce système sont : - Il faut réaliser une meule pour chaque modèle de flotteur et pour chaque grammage. - Il faut démonter, remonter et régler une nouvelle meule à chaque nouveau modèle. - Nécessité d'une contre-pointe pour tous les flotteurs. La mise en place d'une contre-pointe ralentit la cadence de production. - L'usure des meules peut entraîner une altération du profil. - La vitesse de rotation de la barre et la longueur de barre sont limitées pour éviter des ruptures de barres, ce qui limite la productivité de la machine. - Par ailleurs le procédé est discontinu. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de fournir un nouveau dispositif d'usinage permettant un usinage en continu, à cadence élevée, capable d'usiner de très fines barres, sans perte excessive de matière et sans diminuer la vitesse d'usinage, de changer de profil instantanément avec le même outil et d'usiner au plus près du maintien, supprimant ainsi les effets de vibration et de flambement des grandes pièces en tournage. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces de révolution, notamment en bois, à partir d'une barre(B), caractérisé en ce que la barre est maintenue fixe en rotation par rapport à un châssis(14), et animée d'un mouvement de translation continu et rectiligne selon l'axe de la barre, ladite barre est usinée par au moins deux outils rotatifs(l) en forme de disque situés dans un même plan de coupe transversal à l'axe de la barre et fixe par rapport au châssis, les outils étant diamétralement opposés par rapport à l'axe de la barre ou répartis autour de la barre, chaque outil tournant selon un axe sensiblement parallèle à l'axe de la barre, ces outils étant animés d'un mouvement épicycloïdal tel qu'ils tournent chacun autour de leur axe respectif, les axes des outils tournant eux-mêmes autour de l'axe de la barre, et la distance entre les axes des outils et l'axe de la barre étant ajustée en continu en fonction de la position en translation de la barre par rapport au châssis. Les outils sont des disques abrasifs pour les matériaux légers tels que le balsa et disques à dents coupantes pour les matériaux plus durs. L'invention a aussi pour objet un dispositif de fabrication de pièces de révolution, notamment en bois, à partir d'une barre(B), caractérisé en ce qu'il comporte un châssis fixe (14) portant une bague de guidage(13) pour guider ladite barre en translation selon l'axe de la barre et la maintenir fixe en rotation, un plateau(9) entraîné en rotation selon l'axe de la barre, le plateau portant au moins deux outils rotatifs(l) en forme de disque portés par des bras mobiles(8) sur lesquels les outils sont entraînés en rotation selon leurs axes respectifs, de manière que la distance entre les axes des outils et l'axe de la barre soit ajustable en continu par un déplacement des bras commandé en fonction du mouvement en translation de la barre. Selon une disposition particulière, le dispositif comporte un ensemble de paliers mobile selon la direction de l'axe de la barre et comprenant un palier intérieur(4A) liée en rotation avec le plateau et un palier extérieur(4B) fixe en rotation par rapport au châssis, les bras(8) portant les outils sont montés pivotants sur le plateau, et entraînés en pivotement par une came(7) rotative solidaire d'une vis(5) d'un système vis-écrou à billes, l'écrou(3) du système vis-écrou étant porté par ledit palier intérieur, et le palier fixe étant commandé en position axiale en fonction du déplacement axial de la barre. Selon des dispositions complémentaires : - la position en translation selon l'axe du palier fixe est commandée par un système de crémaillères(2) entraînées par des pignons d'axe fixe sur le châssis et entraînés en rotation par un moteur piloté (Ml). 6 - chaque outil est entraîné en rotation selon son axe respectif par un système(12) de poulies et courroies entraîné par un galet(6) dont la rotation est provoquée par friction sur la surface intérieure d'un alésage fixe(11) sur le châssis. Dans ce dispositif, la barre ne tourne pas sur elle-même. Elle est uniquement soumise à un déplacement longitudinal, dans sa direction axiale, à travers une bague de guidage. Dès la sortie de la bague de guidage, ladite barre (13) mise en contact avec deux disques abrasifs maintenus chacun par un porte-outil en rotation autour de ladite barre. Dès la sortie de la bague de guidage, ladite barre est usinée par deux outils diamétralement opposés par rapport à l'axe de la barre et situés dans un même plan de coupe, ce qui répartit les efforts de coupe de part et d'autre de la barre et limite les efforts de flexion sur celle-ci. L'écartement de ce porte-outil est piloté par une commande numérique qui va réaliser le profil du flotteur préalablement mémorisé dans un fichier informatique. Une contre-pointe asservie en déplacement réalise le perçage du flotteur, le stabilise pendant l'usinage et en facilite son éjection. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'une machine conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de kl avant de la machine conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective de arrière de la machine conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe axiale du dispositif, - la figure 4 est une vue en plan du plateau tournant équipé, - la figure 5 est une vue en perspective de dessus dudit plateau. La cinématique de la machine consiste en l'association du mouvement de translation de la barre B à façonner avec un mouvement de rotation de l'axe de l'outil autour de la barre. La machine comporte alors un plateau tournant (9), supportant deux outils de coupe (1) diamétralement opposés. Chaque outil peut se déplacer de façon radiale par rapport à la barre B par pivotement d'un bras (8) autour d'un axe (10) . Une extrémité du bras supporte l'outil, l'autre est mue par une sorte de came (7). Cette came est solidaire d'une vis à bille (5) qui oscille autour de son axe sous l'effet de translation de l'écrou associé (3). Les deux outils se déplacent donc simultanément, radialement par rapport à la barre B, grâce au déplacement de ces deux écrous. Ces écrous s'appuient sur un palier à bille (4) qui est entraîné par deux crémaillères (2) entraînées simultanément par un moteur M1. Ce moteur est piloté par une commande numérique qui va faire en sorte que l'outil reproduise le profil du flotteur en fonction de l'avance de la barre. Ce profil est préalablement mémorisé dans un fichier informatique. L'avance de la barre est assurée par un système d'entraînement et un moteur, non représenté. La rotation de chaque outil est obtenue grâce à un galet (6) supporté par le plateau tournant et roulant sur un alésage interne fixe (11). La rotation du galet est transmise à l'outil par un système de poulie - courroie (12) et via l'axe 10. Le plateau tournant 9 est entraîné par un moteur M3 35 via un système poulie courroie. NOMENCLATURE : 1 : Outil (disque) 2 : Crémaillères 3 : Ecrou à billes 4A : Palier interne 4B : Palier externe 5 : Vis à billes 6 : Galet 7 : Came8 : Bras porte-outil 9 : Plateau : Axe pivot du bras 11 : Couronne (bâti) 12 : Système poulies-courroies 13 : Bague de guidage 14 : Chassis 10 Ce procédé présente notamment les avantages suivants : Pas de fabrication, ni de montage ou démontage de gabarit. Pas d'usure de gabarit. Changement immédiat de modèle de flotteur à façonner. Outil commun à plusieurs profils. Pas de porte-à-faux pendant l'usinage, quelle que soit la longueur du flotteur, d'où une meilleure précision d'usinage et une absence totale de vibration de la barre puisqu'elle ne tourne plus. L'avantage d'un procédé continu pouvant s'intégrer dans un process d'ensemble continu. Longueur de barre illimitée et donc une limitation des chutes. La productivité de la machine n'est plus limitée par la vitesse de rotation de la barre Avantages complémentaires susceptibles de créer de 25 nouveaux marchés : Possibilité d'usiner des barres très fines, très fragiles, asymétriques, Selon une variante de réalisation, on peut imaginer 30 un système d'entraînement en rotation de l'outil par moteur pneumatique embarqué, un système de déplacement des axes des outils par un système de vis à pas inverse entraînées par un système pignon - crémaillère. 35 Un remplacement du galet par une roue dentée roulant sur un engrenage intérieur. ^. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication de pièces de révolution, notamment en bois, à partir d'une barre (B), caractérise en ce que la barre est maintenue fixe en rotation par rapport 4 un cnàssis (14), et animée d'un mouvement de translation continu et rectiligne selon l'axe (A) de la barre, ladite barre est usinée par au moins deux outils rotatifs (1) en forme de disque situés dans un même plan ae coupe transversal à l'axe de la barre et fixe par rapport au châssis, les outils (1) étant diamétralement opposés par rapport à l'axe de la barre ou répartis autour de la barre, chaque outil tournant selon un axe sensiblement parallèle à l'axe de la barre, ces outils étant animés d'un mouvement épicyclodal tel qu'ils tournent chacun autour de leur axe respectif, les axes des outils tournant eux-mêmes autour de l'axe de la barre, et la distance entre les axes des outils et l'axe de la barre étant ajustée en continu en fonction de la position en translation de la barre par rapport au chassis. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les outils (1) sont des disques abrasifs pour les matériaux légers tels que le balsa et disques à dents coupantes pour les matériaux plus durs. 3. Dispositif de fabrication de pièces de révolution, notamment en bois, à partir d'une barre, caractérisé en ce qu'il comporte un châssis fixe (14) portant une bague de guidage (13) pour guider ladite barre en translation selon l'axe (A) de la barre et la maintenir fixe en rotation, un plateau (9) entraîné en rotation selon l'axe de la barre, le plateau portant au moins deux outils rotatifs (1) en forme de disque portés par des bras mobiles (8) sur lesquels les outils sontentraînés en rotation selon leurs axes respectifs, de manière que la distance entre les axes des outils (1) et l'axe (A) de la barre (B) soit ajustable en continu par un déplacement des bras (8) commandé en fonction du mouvement en translation de la barre. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de paliers (4A, 4B) mobile selon la direction de l'axe (A) de la barre et comprenant un palier intérieur (4A) lié en rotation avec le plateau (9) et un palier extérieur (4B) fixe en rotation par rapport au châssis (14), les bras (8) portant les outils (1) sont montés pivotants sur le plateau, et entraînés en pivotement par une came rotative (7) solidaire d'une vis (5) d'un système vis-écrou réversible, l'écrou (3) du système vis-écrou étant porté par ledit palier intérieur (4A), et le palier fixe (4B) étant commandé en position axiale en fonction du déplacement axial de la barre (B). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la position en translation selon l'axe du palier fixe (4B) est commandée par un système de crémaillères (2) entraînées par des pignons d'axe fixe sur le châssis et entraînés en rotation par un moteur piloté (Ml). 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque outil (1) est entraîné en rotation selon son axe respectif par un système de poulies et courroies (12) entraîné par un galet (6) dont la rotation est provoquée par friction sur la surface intérieure d'un alésage (11) fixe sur le châssis.35