Brevet FR2987294A1 — publié le 20130830

55FIDEP.docx 2987294 1 La présente invention concerne les moyens permettant de serrer et tenir une pièce à usiner sur un système porte-pince de machine d'usinage. De nombreuses machines d'usinage, telles que les machines de 5 tournage ou les machines-transferts, comprennent une douille porte-pince permettant de recevoir et d'actionner une pince à logement axial dans lequel peut être engagé un tronçon d'une pièce à usiner. Un exemple d'une telle pince engagée dans une broche porte-pince est illustré en coupe longitudinale sur la figure 1 annexée à la présente demande de brevet. La douille porte-pince 1 est 10 apte à être tenue en translation axiale selon son tronçon d'extrémité proximale 1a sur le bâti d'une machine-transfert ou sur la broche d'une machine de tournage ou de fraisage. Le corps de la douille porte-pince 1 est généralement tubulaire, avec un passage axial li dans lequel vient s'engager une pince 2. Le tronçon d'extrémité distale 1b de la douille porte-pince 1 comprend une portée intérieure conique 1c 15 sur laquelle s'engage une portée extérieure conique correspondante 2a de la pince 2. La pince 2 comporte une face frontale 2b venant en appui axial contre une butée ou bonnet 3 qui est lui-même fixe en translation axiale sur le bâti de la machine-transfert ou sur la broche de machine de tournage ou de fraisage. La pince 2 comporte un passage axial 2c, et des fentes longitudinales 2d autorisant 20 l'écartement ou le rapprochement de la paroi de la pince 2 autour du passage axial 2c, pour le serrage ou le desserrage d'une pièce à usiner engagée dans ledit passage axial 2c. Le serrage de la pièce à usiner est obtenu par une poussée axiale de la douille porte-pince 1 en direction du bonnet 3. Un dégagement de la pièce à usiner est obtenu par retrait axial de la douille porte-pince 1 à l'écart du 25 bonnet 3. La réalisation illustrée sur la figure 1 concerne une pince qui serre une pièce radialement de l'extérieur vers l'intérieur. On connait également des pinces aptes à serrer radialement une pièce de l'intérieur vers l'extérieur. 30 Ces pinces fonctionnent parfaitement lorsque les pièces à usiner ont des formes à section transversale circulaire ou sensiblement circulaire. Mais un premier problème est que ces pinces ne permettent pas de serrer correctement les pièces à usiner qui ont des formes s'écartant d'une section transversale circulaire. 35 Une seconde difficulté est que ces pinces nécessitent l'engagement d'un tronçon relativement long de la pièce à usiner, à l'intérieur de la pince, et ce tronçon engagé ne peut pas être usiné autrement que par une reprise ultérieure. 6055FDEP.docx 2987294 2 Il en résulte que de nombreuses pièces ne peuvent pas être usinées entièrement sur une machine-transfert ou une machine de tournage ou de fraisage autrement qu'en adaptant des dispositifs de serrage rapportés, qui sont ajoutés à l'extérieur de la douille porte-pince, et qui sont donc très encombrants et gênent l'approche des outils. Le problème proposé par la présente invention est donc de permettre la tenue de pièces à usiner sur un système porte-pince de machine d'usinage, sans augmenter l'encombrement au-delà de l'encombrement habituel d'une douille porte-pince, en permettant la tenue de pièces dont les formes n'ont pas nécessairement une section circulaire, et en permettant un usinage plus complet des pièces sans reprise sur une autre machine. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention propose un dispositif de serrage de pièce à usiner, pour le serrage d'une pièce à usiner sur un système porte-pince de machine d'usinage, comprenant une douille apte à être tenue en translation axiale sur le bâti d'une machine-transfert ou sur la broche d'une machine de tournage ou de fraisage, et comprenant des moyens de tenue et de serrage de pièce à usiner actionnés par un déplacement axial relatif de la douille par rapport à une butée axialement fixe ; selon l'invention, le dispositif comprend : - une tête porte-pièce, entraînée en rotation par la douille, mobile en translation par rapport à la douille, tenue fixe en translation par rapport à la broche de machine de tournage ou de fraisage ou au bâti de machine-transfert, et apte à recevoir et supporter la pièce à usiner, - au moins un mors de serrage de pièce, monté rotatif sur la tête porte- pièce, et apte à serrer la pièce à usiner sur la tête porte-pièce, - un poussoir, solidaire de la douille, et repoussant le mors vers la pièce lors d'un déplacement axial de la douille par rapport à la tête porte-pièce. De la sorte, la manoeuvre de serrage peut être effectuée de la même façon que dans les pinces connues, à savoir par déplacement axial de la douille, et le serrage est obtenu sans augmenter l'encombrement de la pince standard. De préférence, le dispositif comprend deux mors en opposition, sollicités l'un vers l'autre par le poussoir. Le poussoir, qui est lui-même guidé dans la tête porte-pièce, détermine efficacement la position de la pièce à usiner, par l'effort transmis à la pièce à usiner par les mors. Selon un mode de réalisation avantageux, les mors sont des secteurs de cylindre, limités par un chant longitudinal d'appui et un chant longitudinal de 6055FDEP.docx 2987294 3 serrage, le chant longitudinal d'appui étant conformé selon un profil de la pièce à usiner, le chant longitudinal de serrage formant rampe oblique de serrage coopérant avec le poussoir, les mors étant montés déplaçables en rotation axiale autour d'un axe longitudinal de la tête porte-pièce dans un logement en secteur de 5 cylindre interrompu à axe longitudinal de la tête porte-pièce. Le déplacement en rotation des mors dans un logement en secteur de cylindre de la tête porte-pièce réalise un excellent serrage tout en minimisant l'encombrement du dispositif de serrage. Selon un mode de réalisation avantageux, la tête porte-pièce comporte une surface d'appui en forme pour recevoir la pièce à usiner, dans une zone où le logement recevant les mors est interrompu. De la sorte, on optimise la tenue de la pièce à usiner, selon trois faces, à savoir les deux faces contre lesquelles portent les mors, et la face reposant sur la surface d'appui. La pièce à usiner peut ainsi être tenue efficacement sur une 15 grande longueur, et aucun de ses tronçons n'est occulté pour l'usinage. En pratique, on pourra avantageusement prévoir que la tête porte-pièce comporte un support de pièce rapporté, formant la surface d'appui de pièce, formant la surface intérieure du logement contenant les mors, et guidant le poussoir dans son déplacement axial. 20 Ce dispositif peut ainsi être réalisé de façon économique. De préférence, on prévoit que le dispositif comprend des ressorts de rappel assurant le rappel des mors l'un par rapport à l'autre en position ouverte. Il peut s'agir de ressorts de traction, engagés entre les chants longitudinaux de serrage des mors. 25 De préférence, on peut également prévoir que la tête porte-pièce est repoussée axialement à l'écart de la douille par des moyens élastiques, et reste en appui axial contre la butée axialement fixe. De la sorte, la pièce est tenue de façon déterminée en position axiale. Sur les mors, les chants longitudinaux de serrage peuvent 30 avantageusement être plans et obliques, et le poussoir peut comporter des faces de serrage correspondantes obliques en coin. La réalisation est simplifiée. On constate toutefois que de telles faces de serrage et chants longitudinaux de serrage ne peuvent pas être en appui sur toute leur surface dans toutes les positions angulaires des mors. 35 De préférence, on pourra prévoir que, en position de serrage, les faces de serrage du poussoir sont en appui selon toute leur surface contre les chants longitudinaux de serrage des mors. 6055FDEP.docx 2987294 4 La structure du poussoir intérieur à la douille porte-pince permet d'envisager la réservation d'un canal de conduction de fluide sous pression, permettant d'amener du fluide sous pression, depuis le bâti de la machine-transfert ou la broche de machine de tournage ou de fraisage, et pour projeter ce fluide sur 5 les surfaces destinées à recevoir et serrer la pièce à usiner sur la tête porte-pièce. Cela permet d'évacuer les débris d'usinage des pièces précédentes, pour assurer un positionnement fiable d'une nouvelle pièce à usiner. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en 10 relation avec les figures jointes, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de tenue de pièce à usiner de l'art antérieur, à pince à serrage radial ; - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de serrage de pièce à usiner selon la présente invention, en position de libération de pièce ; 15 - la figure 3 est une coupe transversale selon le plan de coupe A - A du dispositif de la figure 2, dans la même position ; - la figure 4 est une coupe longitudinale du dispositif de la figure 2, en position de serrage de pièce ; - la figure 5 est une coupe transversale selon le plan de coupe B - B du dispositif 20 de la figure 4 ; et - la figure 6 est une vue en perspective de dessous du dispositif des figures 2 à 5, la partie externe de la tête porte-pièce ayant été enlevée pour laisser apparaître les mors et les ressorts de rappel. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 2 à 6, un dispositif de 25 serrage de pièce à usiner comprend une douille 1 tubulaire, dont le tronçon d'extrémité proximale 1 a est adapté pour être tenu en translation axiale sur le bâti d'une machine-transfert ou sur la broche d'une machine de tournage ou de fraisage. Le dispositif comporte en outre des moyens de tenue et de serrage 30 d'une pièce à usiner 4. Dans l'exemple illustré, la pièce à usiner 4 est une tige allongée, avec une extrémité 4a légèrement renflée, et avec une seconde extrémité 4b recourbée en L et comportant une excroissance 4c, l'ensemble pouvant constituer un bras de pince d'accrochage pour un stylo. 35 Les moyens de tenue et de serrage de la pièce à usiner 4 sont actionnés par un mouvement de translation axiale relative de la douille 1 par rapport à une butée axialement fixe 3. 6055FDEP.docx 2987294 5 Selon l'invention, les moyens de tenue et de serrage de la pièce à usiner 4 comprennent une tête porte-pièce 5, deux mors de serrage 6 et 7 (figures 3 et 5), et un poussoir 8. La tête porte-pièce 5 comporte un tronçon proximal 5a tubulaire, engagé 5 à coulissement dans le tronçon d'extrémité distale 1b de la douille 1, et comporte un tronçon distal 5b tubulaire ouvert en secteur de cylindre avec une paroi périphérique 5c et un noyau central 5d. La paroi périphérique 5c et le noyau central 5d réalisent un logement 5e généralement en secteur de cylindre, interrompu vers le haut sur la figure 5 du fait de l'interruption de la paroi périphérique 5c, et 10 présentant un axe longitudinal. Dans la réalisation illustrée, la paroi périphérique présente une épaisseur constante, et le noyau central présente une face externe cylindrique concentrique avec la paroi périphérique 5c, de sorte que le logement 5e est également concentrique avec la paroi périphérique 5c. 15 Les mors 6 et 7, comme illustré sur la figure 5, sont des secteurs de cylindre, limités par un chant longitudinal d'appui, respectivement 6a et 7a, et par un chant longitudinal de serrage, respectivement 6b et 7b. Le chant longitudinal d'appui 6a ou 7a est conformé selon un profil de la pièce à usiner 4, de manière à porter sur une grande longueur d'une face latérale 20 de la pièce à usiner 4. Les mors 6 et 7 étant en opposition, la pièce 4 est ainsi tenue par ses deux faces latérales opposées. Le chant longitudinal de serrage 6b ou 7b coopère avec le poussoir 8 qui vient s'engager en coin entre les mors 6 et 7. Le noyau central 5d de la tête porte-pièce 5 comporte une surface 25 d'appui 5f qui est conformée pour recevoir la pièce à usiner 4 selon sa face inférieure, en réalisant un appui stable et fiable. De préférence, la surface d'appui 5f présente le même profil longitudinal et transversal que la face inférieure de la pièce à usiner 4. En pratique, pour assurer une bonne facilité de fabrication de l'outillage, 30 le noyau central 5d peut être une pièce rapportée sur la tête porte-pièce 5, comme illustré sur les figures, l'assemblage s'effectuant par des vis telles que la vis 5g. Le poussoir 8 comporte un tronçon proximal 8a qui est engagé à l'intérieur de la douille 1 et à l'intérieur du tronçon proximal 5a de la tête porte-pièce 5, et qui est fixé par une vis 9 à la douille 1. 35 Le tronçon proximal 8a du poussoir 8 comporte un épaulement 8b contre lequel vient porter un ressort de compression 16 engagé entre cet épaulement 8b 6055FDEP.docx 2987294 6 et le tronçon proximal 5a de la tête porte-pièce 5, pour repousser la tête porte-pièce 5 et la maintenir en permanence en appui contre la butée axialement fixe 3. Le poussoir 8 comporte un tronçon distal 8c ayant une face supérieure plane 8d glissant sous le noyau central 5d comme illustré sur les figures 3 et 5, 5 ayant une surface périphérique cylindrique 8e glissant dans la paroi périphérique 5c de la tête porte-pièce 5, et ayant deux faces de serrage 8f et 8g dont l'écartement se réduit au fur et à mesure que l'on se rapproche de l'extrémité distale 8h du poussoir 8, formant ainsi des faces de serrage obliques en coin. De la sorte, le noyau central 5d est un support de pièce rapporté, qui 10 forme la surface d'appui 5f de la pièce à usiner 4, qui forme la surface intérieure du logement 5e contenant les mors 6 et 7, et qui guide le poussoir 8 dans sa translation axiale. Comme on le voit sur la figure 6, les mors 6 et 7 sont sollicités par deux ressorts de traction 10 et 11 qui tendent à rapprocher leurs chants longitudinaux de 15 serrage 6b et 7b l'un de l'autre, pour écarter les mors 6 et 7 vis-à-vis de la pièce à usiner 4. Les ressorts 10 et 11 sont engagés dans des gorges périphériques appropriées 12 et 13 du poussoir 8 (figure 2). Le fonctionnement de ce dispositif est expliqué ci-après. Dans la position illustrée sur les figures 2 et 3, le dispositif est à l'état 20 desserré, dans lequel les mors 6 et 7 sont à l'écart de la pièce à usiner 4, le poussoir 8 est reculé axialement avec la douille 1 par rapport à la tête porte-pièce 5. Cette position permet le chargement ou déchargement de pièce. On remarque que, dans cette position, sur la figure 3, les faces de serrage 8f et 8g du poussoir 8 portent seulement selon une partie de leur surface 25 contre les chants longitudinaux de serrage respectifs 6b et 7b des mors 6 et 7. Cet appui partiel n'est pas un inconvénient, dans la mesure où aucun effort ne doit être appliqué entre les surfaces correspondantes dans cet état desserré. Par déplacement axial D (figure 6) de la douille 1 et du poussoir 8 en direction de la tête porte-pièce 5, on force le poussoir 8 entre les mors 6 et 7 30 jusqu'en position de serrage illustrée sur les figures 4 et 5. Dans ce déplacement, les faces de serrage obliques en coin 8f et 8g du poussoir 8 forcent la rotation respective R6 et R7 (figure 3) des mors 6 et 7 dans le logement 5e jusqu'à ce que les chants longitudinaux d'appui 6a et 7a viennent serrer fortement les faces latérales de la pièce à usiner 4. Dans cette position, comme illustré sur la figure 5, 35 les faces de serrage 8f et 8g du poussoir 8 sont en appui selon toute leur surface contre les chants longitudinaux de serrage 6b et 7b des mors 6 et 7, assurant une bonne répartition des efforts de serrage. 6055FDEP.docx 2987294 7 Ensuite, par retrait du poussoir 8 dans le sens inverse du déplacement axial D (figure 6), on libère les mors 6 et 7 qui sont rappelés en position desserrée telle qu'illustrée sur les figures 2 et 3 par les ressorts 10 et 11 (figure 6), pour libérer la pièce usinée 4. 5 Dans le mode de réalisation qui a été illustré sur les figures, la pièce à usiner 4 est serrée par deux mors 6 et 7 en opposition. On pourrait concevoir, selon un mode de réalisation simplifié de l'invention, que l'un des deux mors 6 ou 7 est fixe, l'autre mors étant seul mobile en rotation et sollicité par le poussoir 8. 10 On pourrait également concevoir que le noyau central 5d n'est pas coaxial avec la face externe de paroi périphérique 5c. On comprendra que la surface d'appui 5f et les chants longitudinaux d'appui 6a et 7a qui viennent en appui contre la pièce à usiner 4 doivent de préférence être conformés pour s'appliquer correctement sur toute la surface de la 15 pièce 4. Le noyau central 5d et les mors 6 et 7 constituent ainsi des outillages que l'on adapte en forme en fonction de la pièce à usiner 4. Selon un mode de réalisation avantageux, on prévoit en outre des moyens d'éjection de fluide pour nettoyer la zone de la tête porte-pièce 5 recevant la pièce à usiner 4, afin d'éliminer tout risque de rémanence de déchets des pièces 20 précédemment usinées. Il est en effet nécessaire que la zone de la tête porte- pièce 5 devant recevoir la pièce à usiner 4 soit propre, pour garantir un positionnement correct de la pièce à usiner 4 amenée par un système automatique. Pour cela, comme illustré sur la figure 2, la vis 9 de fixation du poussoir 8 dans la douille 1 possède un canal central 9a, qui se poursuit par un 25 canal axial 8i dans le poussoir 8 pour déboucher dans une chambre 14 radiale qui elle-même communique par un passage axial 15 jusqu'à la zone occupée par la pièce à usiner 4. Ainsi, un fluide provenant de la machine peut être éjecté par le passage axial 15 longitudinalement sur les surfaces de la zone destinée à être occupée ensuite par la pièce à usiner 4, c'est-à-dire sur les chants longitudinaux 30 d'appui 6a, 7a et sur la surface d'appui 5f, ces mêmes surfaces étant destinées à recevoir et serrer la pièce à usiner 4 sur la tête porte-pièce 5. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendications ci-après. 6055FDEP.docx REVENDICATIONS1 - Dispositif de serrage de pièce à usiner, pour le serrage d'une pièce à usiner (4) sur un système porte-pince de machine d'usinage, comprenant une douille (1) apte à être tenue en translation axiale sur le bâti d'une machine-transfert ou sur la broche d'une machine de tournage ou de fraisage, et comprenant des moyens de tenue et de serrage de pièce à usiner actionnés par un déplacement axial relatif de la douille (1) par rapport à une butée axialement fixe (3), caractérisé en ce qu'il comprend : - une tête porte-pièce (5), entraînée en rotation par la douille (1), mobile en translation par rapport à la douille (1), tenue fixe en translation par rapport à la broche de machine de tournage ou de fraisage ou au bâti de machine-transfert, et apte à recevoir et supporter la pièce à usiner (4), - au moins un mors de serrage de pièce (6, 7), monté rotatif (R6, R7) sur la tête porte-pièce (5), et apte à serrer la pièce à usiner (4) sur la tête porte- pièce (5), - un poussoir (8), solidaire de la douille (1), et repoussant le mors (6, 7) vers la pièce à usiner (4) lors d'un déplacement axial (D) de la douille (1) par rapport à la tête porte-pièce (5). 2 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux mors (6, 7) en opposition, sollicités l'un vers l'autre par le poussoir (8). 3 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon la revendication 2, caractérisé en ce que les mors (6, 7) sont des secteurs de cylindre, limités par un chant longitudinal d'appui (6a, 7a) et un chant longitudinal de serrage (6b, 7b), le chant longitudinal d'appui (6a, 7a) étant conformé selon un profil de la pièce à usiner (4), le chant longitudinal de serrage (6b, 7b) formant rampe oblique de serrage coopérant avec le poussoir (8), les mors (6, 7) étant montés déplaçables en rotation axiale (R6, R7) autour d'un axe longitudinal de la tête porte-pièce (5) dans un logement (5e) en secteur de cylindre interrompu à axe longitudinal de la tête porte-pièce (5). 4 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête porte-pièce (5) comporte une surface d'appui (5f) en forme pour recevoir la pièce à usiner (4), dans une zone où le logement (5e) recevant les mors (6, 7) est interrompu. 5 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la tête porte-pièce (5) comporte un support de pièce rapporté (5d), formant la surface d'appui (5f) de pièce, formant la surface intérieure 6055FDEP.docx 2987294 9 du logement (5e) contenant les mors (6, 7), et guidant le poussoir (8) dans son déplacement axial (D). 6 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des ressorts (10, 11) de 5 rappel assurant le rappel des mors (6, 7) l'un par rapport à l'autre en position ouverte. 7 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la tête porte-pièce (5) est repoussée axialement à l'écart de la douille (1) par des moyens élastiques (16), et reste en 10 appui axial contre la butée axialement fixe (3). 8 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les chants longitudinaux de serrage (6b, 7b) sont plans et obliques, et en ce que le poussoir (8) comporte des faces de serrage (8f, 8g) correspondantes obliques en coin. 15 9 - Dispositif de serrage de pièce à usiner (4) selon la revendication 8, caractérisé en ce que, en position de serrage, les faces de serrage (8f, 8g) du poussoir (8) sont en appui selon toute leur surface contre les chants longitudinaux de serrage (6b, 7b) des mors (6, 7). 10 - Dispositif de serrage de pièce à usiner selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'amenée de fluide sous pression (9a, 8i, 14, 15) pour amener un fluide sous pression depuis la broche de la machine de tournage ou de fraisage ou le bâti de la machine-transfert et pour projeter ce fluide sur les surfaces (6a, 7a, 5f) destinées à recevoir et serrer la pièce à usiner (4) sur la tête porte-pièce (5). 25