Brevet FR3018467A1 — publié le 20150918

Mandrin de serrage La présente invention concerne un mandrin de serrage destiné à serrer des pièces à usiner à paroi mince, comprenant un corps de mandrin, un porte-pièce associé au corps de mandrin, et au moins deux mors de serrage montés sur le corps de mandrin et pouvant être déplacés par rapport au porte-pièce. Des mandrins de serrage de ce type sont connus dans la pratique et sont proposés par le déposant sous la désignation KPF-MT, en tant que mandrins à placage à serrage mécanique pour le serrage et l'usinage subséquent de pièces à paroi mince, à savoir de platines. Normalement, il faut usiner les platines sur les deux faces, ce qui nécessite de retourner la pièce. A cet effet, on réalise dans les platines des trous à tolérances ajustées dans lesquels sont insérées des broches qui présentent une légère surcote pour garantir une précision suffisante. De ce fait, le chargement au moyen d'éléments de préhension est exclu, et il n'est pas possible de prévoir une automatisation. Un autre inconvénient important réside dans le fait que la précision est réduite lors de l'usinage. Par conséquent, la présente invention a pour objet d'agencer un mandrin de serrage du type cité au début, de manière à permettre un usinage complet, à partir des deux faces, de pièces à paroi mince, avec une seule opération de serrage. Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un mandrin de serrage du type précité, par le fait que le mandrin de serrage est déplacé entre une première position angulaire, servant à usiner la face supérieure de la pièce, et une deuxième position angulaire servant à usiner la face inférieure de la pièce, que le porte-pièce présente une ouverture servant d'accès à la face inférieure de la pièce à usiner, qu'il est prévue une pièce d'appui qui peut être déplacée entre une première position, servant à soutenir la face inférieure de la pièce dans la première position angulaire, et une deuxième position servant à soutenir la face supérieure de la pièce dans la deuxième position angulaire, et qu'au moins un pignon est disposé sur l'axe de l'appui pièce, en vue de réaliser un accouplement en rotation par au moins une chambre de vérin associée au corps de mandrin et un piston de réglage pouvant être déplacé par un fluide sous pression dans la chambre de vérin et présentant une crémaillère. La présente invention garantit que les deux faces de la pièce à usiner sont non seulement accessibles mais peuvent également être atteintes par l'outil, car la rotation du corps du mandrin de serrage permet de positionner successivement l'une et l'autre surface de la pièce vis-à-vis de l'outil. Ainsi, il est possible d'usiner les deux faces de la pièce lors d'une seule opération de serrage, de sorte que l'on évite de manière sûre les pertes de précision dues au remontage désormais superflu. De plus, ce mode de réalisation présente l'avantage considérable d'éviter le fléchissement de la pièce à paroi mince au cours de l'usinage, car la force exercée par l'outil sur la pièce n'a pas d'influence sur la déformation de la pièce mais est transmise à l'appui pièce. Le mandrin de serrage est positionné perpendiculairement à la broche de machine, afin de maintenir l'alignement de la pièce à usiner par rapport au mandrin de serrage connu. En ce qui concerne la simplicité de la construction et le faible encombrement, il est avantageux que le mandrin de serrage puisse être tourné, par rotation autour d'un axe longitudinal, entre la première position angulaire et la deuxième position angulaire, et que le déplacement de la pièce d'appui soit prévue autour d'un axe qui est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps de mandrin et parallèlement au plan défini par le porte-pièce. Le corps de mandrin et la pièce d'appui sont ainsi tournés autour des axes qui sont perpendiculaires l'un à l'autre. Dans le cadre de l'invention, il est par ailleurs prévu que la pièce d'appui présente deux éléments de compensation pour le maintien à plans parallèles de la pièce à usiner. Cela garantit que la pièce d'appui est toujours appliquée à plat contre la pièce à usiner, et cela indépendamment de l'épaisseur de la pièce. D'autre part, il s'est avéré avantageux que la pièce d'appui soit réalisée en forme de demi-lune, avec un palier saillant, au voisinage duquel les éléments de compensation sont montés flottants dans des logements. Par ailleurs, la mise en contact des pièces à usiner contre les éléments de compensation est améliorée par le fait que des conduites qui peuvent être reliées à une source à dépression passent dans la pièce d'appui et les éléments de compensation et mènent jusqu'à des orifices situés sur la face tournée vers la pièce à usiner. D'autre part, de préférence, les éléments d'appui présentent des surfaces d'appui pouvant passer par l'ouverture du porte-pièce, et sur les mors et le porte-pièce, sont réalisées des contrebutées adaptées aux butées des éléments de compensation. Cet agencement garantit que le serrage des pièces à usiner n'est pas gêné par la pièce d'appui et que la position de principe de la pièce d'appui est définie par les mors et/ou l'appui pièce. La réalisation de cet accouplement en rotation permet de déplacer la pièce d'appui dans un espace très restreint et de manière efficace en termes d'énergie. A cet égard, il est également avantageux qu'un amortisseur soit associé au piston de réglage, en vue d'une approche en douceur de la position de fin de course. Dans le cadre de l'invention, il est en outre préférable que le corps de mandrin comporte deux supports en forme de U, dans la base desquels sont disposées les chambres de vérin, avec les pistons de réglage associés, et entre les extrémités libres desquels sont placés les mors de serrage, les extrémités libres s'étendant depuis la base, de manière sensiblement parallèle entre elles. Le fait d'associer les supports en U au corps de mandrin crée de la place dans la base pour disposer les chambres de vérin avec les pistons de réglage, tandis que les branches ou extrémités libres du support en U servent à installer les mors de serrage. Les mors sont réalisés sous forme de doigts de serrage pouvant être déplacés perpendiculairement au plan du porte-pièce. L'invention est expliquée en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation illustré par le dessin, sur lequel : - la figure 1 est une vue en perspective du mandrin de serrage conforme à l'invention, dans la première position angulaire, - la figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, la pièce d'appui se trouvant dans la deuxième position, - la figure 3 est une vue de face du mandrin de serrage conforme à l'invention, dans la configuration de la figure 2, - la figure 4 est une vue correspondant à la figure 3, dans une configuration correspondant à la figure 1, - la figure 5 représente la coupe V-V de la figure 3, - la figure 6 représente la coupe VI-VI de la figure 4, - la figure 7 représente la coupe VII-VII de la figure 3, - la figure 8 représente la coupe VIII-VIII de la figure 4, - la figure 9 est une vue correspondant à la figure 3, - la figure 10 représente la coupe X-X de la figure 9, et - la figure 11 représente la coupe XI-XI de la figure 9. La figure 1 représente un mandrin de serrage 1 destiné au serrage de pièces à usiner 2 à paroi mince, à savoir, dans l'exemple de réalisation illustré, au serrage de platines à paroi mince. Le mandrin de serrage 1 présente un corps de mandrin 3 sur lequel sont disposés deux supports 4 en forme de U comportant une base 19 et deux extrémités libres (non référencées) et entre les extrémités libres desquels sont disposés des mors de serrage 5 qui servent à serrer la pièce à usiner 2. Un porte-pièce 6 est associé au corps de mandrin 3, à savoir, dans l'exemple de réalisation illustré, entre les extrémités libres des supports 4 en forme de U. Les mors 5 sont réalisés sous forme de doigts de serrage pouvant être déplacés perpendiculairement au plan du porte-pièce 6. Le corps de mandrin 3 peut être déplacé entre une première position angulaire, servant à usiner la face supérieure 7 de la pièce 2, et une deuxième position angulaire servant à usiner la face inférieure 8 de la pièce. Afin que la pièce 2 soit accessible pour l'outil dans les deux positions angulaires, le porte-pièce 6 présente une ouverture 9 servant d'accès à la face de la pièce à usiner 2 qui est tournée vers le porte-pièce 6. Est associée au corps de mandrin 3, une pièce d'appui 10 qui peut être déplacée entre une première position (fig. 1), servant à maintenir la face inférieure 8 de la pièce 2 dans la première position angulaire, et une deuxième position servant à maintenir la face supérieure 7 de la pièce 2 dans la deuxième position angulaire. Le corps de mandrin 3 peut être tourné, par rotation autour de son axe longitudinal, entre la première position angulaire et la deuxième position angulaire. Le déplacement de la pièce d'appui 10 s'effectue autour d'un axe qui est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps de mandrin 3 et parallèlement au plan défini par le porte-pièce 6. Les figures 1 et 2 montrent le déplacement de l'appui pièce, et pour l'usinage de la pièce, le corps de mandrin doit encore être amené par rotation dans la deuxième position angulaire dans la figure 2. En référence aux figures 7 et 8, il est expliqué que des chambres de vérin 20 sont réalisées dans la base 19 des supports 4 en forme de U. Dans ces chambres de vérin 20, sont disposés des pistons de réglage 22 qui peuvent être déplacés par un fluide sous pression, présentent une crémaillère 21 et, pour réaliser un accouplement en rotation, coopèrent avec un pignon 23 qui est monté sur l'axe de la pièce d'appui 10. Un amortisseur 24 est associé au piston de réglage 22 en vue d'une approche en douceur de la position de fin de course. La figure 5 montre une coupe longitudinale du mandrin de serrage 1 avec le corps de mandrin 3 dans la première position angulaire et la pièce d'appui 10 dans la deuxième position. Il ressort de la figure 5 que la pièce d'appui 10 présente deux éléments de compensation 11 qui sont prévus pour obtenir une application à plans parallèles de la pièce d'appui 10 et donc un appui à plat efficace de la pièce à usiner 2. La figure 5 montre également que la pièce d'appui 10 est réalisée en forme de demi-lune, avec un palier 12 saillant, dans le voisinage duquel les éléments de compensation 11 sont montés oscillants ou flottants dans des logements 13. La figure 9, en relation avec la figure 10, montre en outre que des conduites 14 passent dans la pièce d'appui 10 et les éléments de compensation 11 et mènent jusqu'à des orifices situés sur la face tournée vers la pièce à usiner 2. Ces conduites 14 peuvent être reliées à une source à dépression, afin de favoriser ainsi davantage l'application de la pièce 2 contre les éléments de compensation 11. Ces conduites 14 permettent également de contrôler et de prendre en compte, en tant que paramètre pour la commande, le fait de savoir si une pièce à usiner 2 est appliquée ou est correctement appliquée. Dans les figures 5, 6 et 10, on peut voir que la pièce d'appui 10 présente des surfaces d'appui 16 pouvant passer par l'ouverture 9, afin de compenser ainsi l'épaisseur du porte-pièce 6, lorsque la face de la pièce qui est tournée vers le porte-pièce 6 doit être soutenue. Des contrebutées 17 sont réalisées sur les mors de serrage 5 et le porte-pièce 6, afin d'éviter une application de force trop importante à la pièce à usiner 2, par des butées 18 disposées sur les éléments de compensation 11. La description qui suit explique brièvement le serrage et l'usinage d'une pièce 2 à paroi mince, à savoir d'une platine. A cet effet, la platine est positionnée sur le porte-pièce 6 et est serrée par les mors réalisés sous forme de doigts de serrage. Pour l'usinage subséquent de la pièce 2, le serrage est donc défini. La pièce d'appui 10 est déplacée à la première position dans laquelle la face inférieure 8 de la pièce 2 est soutenue. Comme le montre la figure 6, le maintien est réalisé par les éléments de compensation 11, et le maintien à plans parallèles est encore favorisé par le fait qu'une dépression agit sur la pièce 2 à travers les conduites 14. Après l'usinage de la pièce 2, le corps de mandrin 3 est déplacé par rotation d'une première position angulaire à une deuxième position angulaire, et la pièce d'appui 10 est amenée de la première position à la deuxième position. Une fois que la pièce d'appui 10 est venue en appui contre la pièce 2 dans la deuxième position, on produit de nouveau la dépression et on contrôle et on garantit ainsi l'application correcte de la pièce 2 contre l'élément de compensation 11, de sorte que le serrage déjà existant de la pièce 2 permet également d'usiner la deuxième face. Liste des références 1 Mandrin de serrage 2 Pièce à usiner 3 Corps de mandrin 4 Support en forme de U 5 Mors de serrage 6 Porte-pièce 7 Face supérieure 8 Face inferieure 9 Ouverture 10 Appui pièce 11 Elements de compensation 12 Palier 13 Logement 14 Conduite 16 Surface d'appui 17 Contrebutée 18 Palier 19 Base du support en forme de U 20 Chambre de vérin 21 Rangée de dents 22 Piston de réglage 23 Pignon 24 Amortisseur REVENDICATIONS1. Mandrin de serrage destiné à serrer des pièces à usiner (2) à paroi mince, comprenant un corps de mandrin (3), un porte-pièce (6) associé au corps de mandrin (3), et au moins deux mors de serrage (5) montés sur le corps de mandrin (3) et pouvant être déplacés par rapport au porte-pièce (6), caractérisé en ce que le corps de mandrin (3) peut être déplacé entre une première position angulaire, servant à usiner la face supérieure (7) de la pièce (2), et une deuxième position angulaire servant à usiner la face inférieure (8) de la pièce (2), et en ce que le porte-pièce (6) présente une ouverture (9) servant d'accès à la face inférieure (8) de la pièce à usiner (2), qu'il est prévu une pièce d'appui (10) qui peut être déplacée entre une première position, servant à soutenir la face inférieure (8) de la pièce (2) dans la première position angulaire, et une deuxième position servant à soutenir la face supérieure (7) de la pièce (2) dans la deuxième position angulaire, et en ce qu'au moins un pignon (23) est disposé sur l'axe de la pièce d'appui (10), en vue de réaliser un accouplement en rotation avec un piston de réglage (22) associé, disposé dans le corps de mandrin (3), dans une chambre de vérin (20), et pouvant être déplacé dans la chambre de vérin (20) par un fluide sous pression, et présentant une crémaillère (21). 2. Mandrin de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de mandrin (3) peut être déplacé, par rotation autour de son axe longitudinal, entre la première position angulaire et la deuxième position angulaire, et en ce que le déplacement de la pièce d'appui (10) est prévu autour d'un axe qui est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du corps de mandrin (3) et parallèlement au plan défini par le porte-pièce (6). 3. Mandrin de serrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) présente deux éléments de compensation (11) pour le maintien à plans parallèles de la pièce à usiner (2). 4. Mandrin de serrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) est réalisée en forme en demi-lune, avecun palier (12) saillant, dans le voisinage duquel les éléments de compensation (11) sont montés flottants dans des logements (13). 5. Mandrin de serrage selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que des conduites qui peuvent être reliées à une source à dépression passent dans la pièce d'appui et les éléments de compensation et mènent jusqu'à des orifices situés sur la face tournée vers la pièce à usiner. 6. Mandrin de serrage selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la pièce d'appui (10) présente des surfaces d'appui (16) pouvant passer par l'ouverture (9), et en ce que sur les mors de serrage (5) et le porte-pièce (6), sont réalisées des contrebutées (17) pour des butées (18) disposés sur les éléments de compensation (11). 7. Mandrin de serrage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un amortisseur (24) est associé au piston de réglage (22) en vue d'une approche en douceur des positions de fin de course. 8. Mandrin de serrage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps de mandrin (3) comporte deux supports (4) en forme de U, dans la base (19) desquels sont disposées les chambres de vérin (20), avec le piston de réglage (22) associé, et entre les extrémités libres desquels sont placés les mors de serrage (5). 9. Mandrin de serrage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les mors de serrage (5) sont réalisés sous forme de doigts de serrage pouvant être déplacés perpendiculairement au plan du porte-pièce (6).