Brevet FR2969518A1 — publié le 20120629

Dispositif de positionnement d'une machine d'usinage sur un support vis-à-vis d'une pièce à usiner La présente invention concerne un dispositif de positionnement d'une machine d'usinage sur un support vis-à-vis d'une pièce à usiner. Un tel dispositif permet de maintenir une machine d'usinage dans une position précise par rapport à une pièce à usiner, notamment afin de réaliser des opérations d'usinage nécessitant une précision importante. On connaît déjà, dans l'état de la technique, un dispositif de positionnement d'une machine d'usinage sur un support vis-à-vis d'une pièce à usiner, du type comportant : - un carter destiné à être fixé sur la machine d'usinage, - une douille fixe par rapport au carter, comportant une partie de forme générale tronconique s'étendant le long d'un axe longitudinal entre une extrémité proximale et une extrémité distale et, - une bague creuse extensible radialement, entourant coaxialement la partie tronconique de la douille en coopérant avec cette partie tronconique, et mobile en translation par rapport à la douille le long de l'axe longitudinal (X), de sorte qu'une translation de la bague entraîne une extension ou une rétraction radiale de cette bague. Un tel dispositif de positionnement est destiné à être fixé à une machine d'usinage, afin de réaliser le positionnement précis de cette machine d'usinage par rapport à la pièce à usiner. Habituellement, le dispositif de positionnement est agencé de sorte qu'un outil de coupe de la machine d'usinage, tel qu'un foret, s'étend à travers ce dispositif de positionnement. A cet effet, la douille est généralement creuse, de façon à permettre le passage de l'outil de coupe à l'intérieur de cette douille et co-axialement à cette douille. Afin de réaliser le positionnement de la machine d'usinage, le dispositif de positionnement est rapporté sur un support de positionnement comportant au moins un orifice de positionnement, par insertion de la bague extensible dans cet orifice. Ce support de positionnement est, de manière classique, positionné de manière précise par rapport à la pièce à usiner. Une fois insérée dans l'orifice de positionnement, la bague est étendue radialement jusqu'à coopérer par serrage avec une surface interne délimitant cet orifice. La bague est ainsi enserrée entre cette surface interne et la partie tronconique de la douille, réalisant ainsi le maintien de la machine d'usinage en position par rapport au support, et par rapport à la pièce à usiner. On notera que la partie tronconique de la douille s'étend longitudinalement en s'amincissant depuis son extrémité proximale jusqu'à son extrémité distale. Ainsi, l'extension radiale de la bague est réalisée par translation de cette bague vers l'extrémité proximale de la partie tronconique. Une opération d'usinage est réalisée après ce positionnement. Au cours de cette opération d'usinage, l'outil de coupe est déplacé en direction de l'extrémité distale de la partie tronconique, jusqu'à la pièce à usiner, et génère un effort d'usinage en direction de cette pièce à usiner. Un effort opposé est généré en réaction à cet effort d'usinage, cet effort de réaction entraînant la machine outils, ainsi que le carter et la douille, dans une direction s'éloignant de la pièce à usiner. Sous l'effet de cet effort de réaction, la partie tronconique de la douille a tendance à ressortir de l'orifice de positionnement, si bien que, dans certains cas, le serrage de la bague extensible entre cette partie tronconique et la surface interne de cet orifice de positionnement n'est plus assuré correctement. Il en résulte que la machine outils, ainsi que l'axe de l'outil de coupe, peut basculer, nuisant ainsi à la qualité de l'opération d'usinage. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un dispositif de positionnement fiable, pour lequel les risques de se déloger d'un orifice de positionnement, sous l'effet d'un effort de réaction opposé à l'effort d'usinage, sont limités. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un dispositif de positionnement d'une machine d'usinage sur un support vis-à-vis d'une pièce à usiner, du type comportant : - un carter destiné à être fixé sur la machine d'usinage, - une douille fixe par rapport au carter, comportant une partie de forme générale tronconique s'étendant le long d'un axe longitudinal entre une extrémité proximale et une extrémité distale, et - une bague creuse extensible radialement, entourant coaxialement la partie tronconique de la douille en coopérant avec cette partie tronconique, et mobile en translation par rapport à la douille le long de l'axe longitudinal, de sorte qu'une translation de la bague entraîne une extension ou une rétraction radiale de cette bague, caractérisé en ce que la partie tronconique de la douille s'étend longitudinalement en s'élargissant depuis son extrémité proximale jusqu'à son extrémité distale. Du fait que la partie tronconique s'étend longitudinalement en s'élargissant depuis son extrémité proximale jusqu'à son extrémité distale, un déplacement de cette partie tronconique sous l'effet d'un effort de réaction aurait tendance à enserrer davantage la bague extensible entre cette partie tronconique et la surface interne de l'orifice de positionnement. Ainsi, la bague extensible reste fermement maintenue dans l'orifice de positionnement. Un dispositif de positionnement selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le dispositif comporte un vérin pneumatique relié cinématiquement à la bague extensible, par exemple au moyen d'au moins un levier, propre à entraîner cette bague extensible en translation le long de l'axe longitudinal ; - le dispositif comporte un organe de référencement, mobile en translation parallèlement à l'axe longitudinal, et des moyens propres à déplacer l'organe de référencement entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle l'organe de référencement est destiné à être en contact avec la pièce à usiner ; - la douille est creuse et l'organe de référencement présente une forme générale tubulaire, cet organe de référencement est agencé à l'intérieur de la douille creuse et coaxialement à cette douille creuse ; et - la bague extensible est formée par aux moins deux lames espacées angulairement par des fentes longitudinales. L'invention concerne également une machine d'usinage, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de positionnement tel que décrit ci-dessus. La machine d'usinage comporte de préférence un outil de coupe s'étendant à travers le dispositif de positionnement, dans lequel la douille est creuse, l'outil de coupe s'étendant à l'intérieur de la douille et coaxialement à cette douille. L'invention concerne en outre un ensemble d'une machine d'usinage ayant les caractéristiques ci-dessus et d'un support de positionnement vis-à-vis d'une pièce à usiner, le support comportant au moins un orifice de positionnement délimité par une surface intérieure de positionnement, la bague extensible étant destinée à être insérée dans l'orifice de positionnement, et à s'étendre radialement par translation par rapport à la douille jusqu'à coopérer par serrage avec la surface intérieure de l'orifice de positionnement. L'invention concerne encore un procédé de positionnement de la machine d'usinage de l'ensemble, comportant les étapes suivantes : - insertion de la bague extensible dans l'orifice de positionnement, - translation de la bague extensible par rapport à la douille, vers l'extrémité distale de la partie tronconique de la douille, jusqu'à ce que la bague extensible coopère par serrage avec la surface intérieure de l'orifice de positionnement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de positionnement selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de la figure 1, fixé à une machine outils et positionné sur un support de positionnement vis-à-vis d'une pièce à usiner ; - les figures 3 à 5 représentent partiellement le dispositif de positionnement de la figure 1, vue de profil, au cours d'étapes successives de positionnement dans un support de positionnement ; - la figure 6 est une vue partielle en coupe d'un dispositif de positionnement selon un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention. On a représenté sur les figures 1 et 2 un dispositif 10 de positionnement d'une machine d'usinage 12 sur un support 14 vis-à-vis d'une pièce 16 à usiner. Le dispositif de positionnement 10 comporte un carter 18 destiné à être fixé sur la machine d'usinage 12 à l'aide de moyens de fixation 20, par exemple par vissage. De préférence, le dispositif de positionnement 10 est fixé à proximité d'une broche porte-outil 19 de la machine d'usinage 12, de sorte qu'un outil de coupe 21, porté par cette broche 19, s'étende à travers le dispositif de positionnement 10, comme cela sera décrit ultérieurement. Le dispositif de positionnement 10 comporte une douille 22 fixe par rapport au carter 18. Cette douille 22 est creuse, de façon à entourer coaxialement l'outil de coupe 21. La douille 22 comporte une partie 24 de forme générale tronconique, s'étendant le long d'un axe longitudinal X entre une extrémité proximale 24A et une extrémité distale 24B. On rappelle que l'extrémité proximale est celle qui est la plus proche de la machine d'usinage 12, et l'extrémité distale est celle qui est la plus éloignée de la machine d'usinage 12. L'extrémité distale 24B est donc destinée à être située à proximité de la pièce 16 à usiner. La partie tronconique 24 s'étend longitudinalement en s'élargissant depuis l'extrémité proximale 24A jusqu'à l'extrémité distale 24B. En d'autres termes, la partie tronconique 24 présente un diamètre à l'extrémité distale 24B qui est supérieur à son diamètre à l'extrémité proximale 24A. De préférence, la douille 22 comporte également une partie de fixation 26, fixée au carter 18, et à la partie tronconique 24. Par exemple, la partie tronconique 24 comporte une surface filetée, ménagée à proximité de son extrémité proximale 24A, et la partie de fixation 26 comporte un orifice de fixation présentant une paroi intérieure taraudée complémentaire de ladite surface filetée. Ainsi, la fixation de la partie tronconique 24 sur la partie de fixation 26 est réalisée par vissage de la surface filetée dans la paroi taraudée complémentaire. A cet effet, la partie tronconique peut comporter, à son extrémité distale 24B, des orifices 28 pour l'engagement d'un outil de vissage tel qu'une clé à ergot. Le dispositif de positionnement 10 comporte par ailleurs une bague creuse 30 extensible radialement, entourant co-axialement la partie tronconique 24 de la douille 22 et coopérant avec cette partie tronconique 24, comme cela est représenté sur la figure 2. La bague 30 est formée par au moins deux lames 30A espacées angulairement par des fentes longitudinales 30B, de sorte qu'elle peut s'étendre radialement par déformation élastique de ces lames 30A. La bague extensible 30 est mobile en translation par rapport à la douille 22 le long de l'axe longitudinal X. Lors d'une telle translation, la bague 30 coopère avec la partie tronconique 24 de la douille 22, entraînant ainsi l'extension radiale de cette bague 30. Du fait que la partie tronconique 24 s'étend longitudinalement en s'élargissant depuis son extrémité proximale 24A jusqu'à son extrémité distale 24B, la bague extensible 30 s'étend radialement, en coopérant avec la partie tronconique 24, lorsqu'elle est déplacée en translation en direction de l'extrémité distale 24B, et se rétracte radialement, par élasticité, lorsqu'elle est déplacée en translation en direction de l'extrémité proximale 24A. Afin d'entraîner la bague 30 en translation le long de l'axe longitudinal X, le dispositif de positionnement 10 comporte un vérin pneumatique 32, comportant de manière classique un corps de vérin et un piston mobile dans ce corps de vérin, ce piston étant relié cinématiquement à la bague 30. De manière connue en soi, le piston délimite deux chambres dans le corps de vérin, chaque chambre étant reliée à un orifice d'entrée ou de sortie d'air sous pression. Le déplacement du piston, donc le déplacement de la bague 30, est donc réalisé par injection d'air sous pression dans l'un ou l'autre des orifices du vérin 32. Le dispositif de positionnement 10 comporte au moins un levier de transmission 34, de préférence deux leviers 34, comprenant chacun une extrémité d'action 34A, reliée à un piston du vérin 32, une extrémité de réaction 34B reliée à la bague 30, et une articulation 35 ménagée entre les extrémités d'action 34A et de réaction 34B. De manière connue en soi, le dispositif de positionnement 10 comporte également un embout d'aspiration 36, destiné à être connecté à un dispositif d'aspiration des copeaux générés lors d'une opération d'usinage. On a représenté sur les figures 3 à 5 des étapes successives de mise en place du dispositif de positionnement 10 sur le support de positionnement 14. Le support de positionnement 14 comporte au moins un orifice de positionnement 42, généralement une pluralité d'orifices 42, délimité chacun par une surface intérieure 44. Dans un premier temps, représenté sur la figure 3, la bague 30 est rétractée radialement, en étant translatée vers l'extrémité proximale 24A mince de la partie tronconique 24, afin de permettre l'insertion de cette bague 30 dans l'orifice de positionnement 42. La bague est par exemple insérée dans l'orifice de positionnement 42 jusqu'à ce que l'extrémité distale 24B de la partie tronconique 24 entre en contact avec la pièce 16 à usiner, comme cela est représentée sur la figure 4. La bague extensible 30 est ensuite déplacée en translation en direction de l'extrémité distale 24B de la partie tronconique 24, de sorte que cette bague 30 s'étende radialement jusqu'à coopérer par serrage avec la surface intérieure 44 de l'orifice de positionnement 42. Ainsi, la bague 30 se retrouve enserrée entre cette surface intérieure 44 et la partie tronconique 24 et le dispositif de positionnement 10 est de cette manière fermement maintenu sur le support 14. On notera que, dès que la bague extensible 30 est en contact avec la surface intérieure 44, le déplacement par translation de cette bague 30 en direction de l'extrémité distale 24B provoque un déplacement en réaction de la partie tronconique 24 dans une direction opposée. La partie tronconique 24 ne peut donc pas être conservée en contact avec la pièce à usiner 16, comme cela est représenté sur la figure 5. Au cours d'une opération d'usinage, un effort d'usinage, dirigé vers la pièce à usiner 16, est appliqué par l'outil de coupe 21 à cette pièce à usiner 16. En réaction, la pièce à usiner applique un effort de réaction, opposé à l'effort d'usinage, à l'outil de coupe. Du fait que la partie tronconique 24 s'étend en s'élargissant depuis son extrémité proximale 24A vers son extrémité distale 24B, l'effort de réaction précité, qui est dirigé de façon à éloigner la partie tronconique 24 de la pièce à usiner 16, à tendance à resserrer plus fermement encore la bague extensible 30 entre cette partie tronconique 24 et la surface interne 44 de l'orifice de positionnement 42. Ainsi, l'effort de réaction ne nuit aucunement au bon fonctionnement du dispositif de positionnement 10. On a représenté partiellement sur la figure 6 un dispositif de positionnement 10 selon un deuxième exemple de mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure 6, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques. Comme cela a été indiqué ci-dessus en référence à la figure 5, l'extrémité distale 24B de la partie tronconique 24 ne peut pas être maintenue en contact de la pièce à usiner 16 lors du serrage de la bague extensible 30. Or, un tel contact est habituellement utilisé pour former une référence de profondeur pour certaines opérations d'usinage qui nécessitent une mesure précise de la profondeur de l'usinage, par exemple pour une opération de fraisurage. Afin de réaliser une telle référence de profondeur, le dispositif 10 comporte un organe 46 de référencement, mobile en translation parallèlement à l'axe longitudinal X, agencé à l'intérieur de la douille creuse 22 et co-axialement à cette douille creuse 22. Cet organe de référencement 46 présente une forme générale tubulaire, permettant le passage de l'outil de coupe 21 à l'intérieur de cet organe de référencement 46. Le dispositif de positionnement 10 comporte des moyens propres à déplacer cet organe de référencement 46 entre une position rétractée et une position déployée, jusqu'à ce que cet organe de référencement 46 soit en contact avec la pièce 16 à usiner. Ces moyens de déplacement sont par exemple des moyens classiques pneumatiques, et/ou comportent au moins un organe élastique de rappel dans l'une ou l'autre de ces positions rétractée ou déployée. L'organe de référencement 46 permet, lorsqu'il est en contact avec la pièce à usiner 16, de former une référence de profondeur, permettant de mesurer de manière précise la profondeur d'un usinage. On notera que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits, mais pourrait présenter diverses variantes sans sortir du cadre des revendications.25 REVENDICATIONS1. Dispositif (10) de positionnement d'une machine d'usinage (12) sur un support (14) vis-à-vis d'une pièce (16) à usiner, du type comportant : - un carter (18) destiné à être fixé sur la machine d'usinage (12), - une douille (22) fixe par rapport au carter (18), comportant une partie (24) de forme générale tronconique s'étendant le long d'un axe longitudinal (X) entre une extrémité proximale (24A) et une extrémité distale (24B), et - une bague creuse (30) extensible radialement, entourant coaxialement la partie tronconique (24) de la douille (22) en coopérant avec cette partie tronconique (24), et mobile en translation par rapport à la douille (22) le long de l'axe longitudinal (X), de sorte qu'une translation de la bague (30) entraîne une extension ou une rétraction radiale de cette bague (30), caractérisé en ce que la partie tronconique (24) de la douille (22) s'étend longitudinalement en s'élargissant depuis son extrémité proximale (24A) jusqu'à son extrémité distale (24B). 2. Dispositif (10) selon la revendication 1, comportant un vérin pneumatique (32) relié cinématiquement à la bague extensible (30), par exemple au moyen d'au moins un levier (34), propre à entraîner cette bague extensible (30) en translation le long de l'axe longitudinal (X). 3. Dispositif (10) selon la revendication 1 ou 2, comportant un organe de référencement (46), mobile en translation parallèlement à l'axe longitudinal (X), et des moyens propres à déplacer l'organe de référencement (46) entre une position rétractée et une position déployée dans laquelle l'organe de référencement (46) est destiné à être en contact avec la pièce à usiner (16). 4. Dispositif (10) selon la revendication 3, dans lequel la douille (22) est creuse, et l'organe de référencement (46) présente une forme générale tubulaire, cet organe de référencement (46) étant agencé à l'intérieur de la douille creuse (22) et coaxialement à cette douille creuse (22). 5. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la bague extensible (30) est formée par aux moins deux lames (30A) espacées angulairement par des fentes longitudinales (30B). 6. Machine d'usinage (12), caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (10) de positionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7. Machine d'usinage (12) selon la revendication 6, comportant un outil de coupe (21) s'étendant à travers le dispositif de positionnement (10), dans lequel la douille (22)est creuse, l'outil de coupe (21) s'étendant à l'intérieur de la douille (22) et coaxialement à cette douille (22). 8. Ensemble d'une machine d'usinage (12) selon la revendication 6 ou 7, et d'un support (14) de positionnement vis-à-vis d'une pièce à usiner (16), le support (14) comportant au moins un orifice (42) de positionnement délimité par une surface intérieure de positionnement (44), la bague extensible (30) étant destinée à être insérée dans l'orifice de positionnement (42), et à s'étendre radialement par translation par rapport à la douille (22) jusqu'à coopérer par serrage avec la surface intérieure (44) de l'orifice de positionnement (42). 9. Procédé de positionnement de la machine d'usinage de l'ensemble selon la revendication 8, comportant les étapes suivantes : - insertion de la bague extensible (30) dans l'orifice de positionnement (42), - translation de la bague extensible (30) par rapport à la douille (22), vers l'extrémité distale (24B) de la partie tronconique (24) de la douille (22), jusqu'à ce que la bague extensible (30) coopère par serrage avec la surface intérieure (44) de l'orifice de positionnement (42).