Brevet FR3032638A1 — publié le 20160819

Mandrin porte-foret La présente invention concerne le domaine des mandrins porte- forets ou de perçage comprenant un corps de mandrin pouvant être raccordé à une pointe de forage et présentant des logements de guidage s'étendant de manière oblique par rapport à l'axe du mandrin dans lequel sont disposés des mors qui, pour s'ouvrir et se fermer, sont déplaçables par l'intermédiaire d'un anneau fileté monté en rotation et sans possibilité de translation axiale par rapport au corps de mandrin, comprenant un dispositif de blocage constitué d'une couronne coaxiale d'évidements de blocage et d'au moins un organe de blocage sous la force d'un ressort de blocage pouvant être engagé dans les évidements de blocage, comprenant un anneau de réglage pouvant tourner de manière limitée entre des butées et dont la rotation permet de régler l'organe de blocage, et comprenant un dispositif de crantage formant dans la direction circonférentielle deux positions de crantage. Des mandrins porte-forets de ce type sont connus du document EP 0 710 518 A2 dans lequel sont décrits en particulier la structure du dispositif de verrouillage formé par le dispositif de blocage et le dispositif de crantage ainsi que son mode de fonctionnement en interaction avec les différents composants. Des mandrins de porte-forets de ce type ont parfaitement fait leurs preuves dans la pratique, la demanderesse ayant aussi fabriqué et vendu des variantes dans lesquelles la couronne coaxiale d'évidements de blocage est réalisée sur un anneau de pression disposé entre l'anneau fileté et le corps de mandrin. Comme l'anneau de pression ne présente qu'une épaisseur d'environ 1 mm, l'organe de blocage dans ces variantes est exposé à une usure relativement forte. La présente invention a donc pour objet de perfectionner encore les mandrins porte-forets et, en particulier, de réduire les coûts de fabrication et d'assemblage. 3032638 2 La présente invention propose un mandrin de porte-forets dans lequel un anneau fileté est conformé en anneau fileté non divisé avec une largeur d'ouverture supérieure au diamètre de la portion axialement en amont du corps de mandrin, la portion axialement en 5 amont du corps de mandrin étant montée de manière fixe en rotation et sans possibilité de translation axiale à un manchon de blocage portant une couronne d'évidements de blocage et servant à immobiliser axialement l'anneau fileté. Dans le mandrin porte-forets décrit dans la solution du 10 document EP 0 710 518 A2, il est prévu un anneau fileté divisé logé dans une rainure s'étendant dans la direction circonférentielle du corps de mandrin et qui y est immobilisé au moyen d'un manchon intermédiaire plaqué dessus. Alors que l'assemblage habituel du mandrin porte-forets peut s'effectuer à partir d'une direction axiale, il 15 est nécessaire, lors du montage de l'anneau fileté divisé, de tourner la direction de travail de 90°, ce qui est gênant dans le cas d'un assemblage automatique. Il est donc avantageux d'utiliser un anneau fileté non divisé et de prévoir pour l'immobiliser axialement le manchon de blocage qui offre l'avantage supplémentaire de pouvoir 20 porter la couronne d'évidements de blocage. Tout comme lorsque la couronne d'évidements de blocage est réalisée sur l'anneau de pression, on supprime la nécessité de munir le corps de mandrin d'une couronne de ce type, le manchon de blocage permettant avantageusement, par rapport à l'anneau de pression, de donner à la 25 couronne une extension axiale nettement supérieure et d'atteindre l'objectif visé de réduction d'usure de l'organe de blocage. L'usure n'est donc pas plus élevée que lorsque la couronne est réalisée directement sur la portion axialement avant du corps de mandrin. Dans un mode de réalisation de l'invention, le manchon de 30 blocage comporte une portion de corps avant cylindrique ainsi qu'une portion arrière conique qui est prévue pour venir en contact avec un collet annulaire avant axial de l'anneau fileté. L'anneau fileté peut être fabriqué avec une très haute précision, mais sa mise en oeuvre nécessite de le tremper, ce qui a pour 3032638 3 conséquence de le déformer légèrement. Selon le mode de réalisation proposé par l'invention, le manchon de blocage permet non seulement d'immobiliser axialement l'anneau fileté, mais aussi de l'immobiliser radialement et de le centrer, de sorte que la trempe de l'anneau fileté 5 demeure sans inconvénient pour le mandrin de porte-forets assemblé. Dans le cadre de l'invention, il n'est pas indispensable que la portion de corps avant cylindrique du manchon de blocage porte la couronne d'évidements de blocage. Selon un mode de réalisation, le manchon de blocage comporte une portion médiane s'étendant 10 parallèlement à l'axe du mandrin et portant la couronne de dentures de blocage et est reliée, par l'intermédiaire de flancs de portion s'étendant parallèlement aux logements de guidage, à la portion de corps avant et à la portion conique. Cette conception du manchon de blocage permet de donner au mandrin de perçage une structure plus 15 compacte, en particulier plus courte dans la direction axiale, car la portion médiane peut recouvrir les ouvertures de sortie des logements de guidage ménagés dans le corps de mandrin sans gêner les mors puisque les flancs de portion éloignent radialement vers l'extérieur aussi bien la portion médiane que la portion conique du trajet de 20 déplacement des mors dans les logements de guidage. Selon un mode de réalisation de l'invention, il est prévu en outre que l'anneau de réglage est conformé en manchon de réglage avec une came de commande disposée sur la surface circonférentielle intérieure pour l'organe de blocage et que le manchon de réglage est 25 arrêté axialement par rapport au corps de mandrin par l'intermédiaire d'un mécanisme d'immobilisation secondaire. Il n'est donc pas indispensable que le manchon de réglage soit lui aussi immobilisé axialement au moyen du manchon de blocage car cela pourrait conduire à des imprécisions inacceptables dans la chaîne de tolérances. 30 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le mécanisme d'immobilisation secondaire peut comporter un anneau d'immobilisation pénétrant dans une rainure annulaire du manchon de réglage et qui prend appui axialement vers l'avant sur un manchon intermédiaire relié de manière solidaire en rotation et sans possibilité 3032638 4 de translation axiale à l'anneau fileté. Ce mode de réalisation supprime en particulier un anneau d'immobilisation qui est nécessaire à l'extrémité axialement avant du corps de mandrin et qui a un effet de freinage sur une coiffe de protection pivotante, laquelle est disposée 5 sur le corps de mandrin et peut, dans ce mode de réalisation, être montée pivotante sur le manchon de réglage. Lors du perçage d'une pièce, suivi d'un choc du mandrin de perçage contre la surface, la coiffe de protection pivotante épargne toute sollicitation au dispositif de blocage. 10 Avantageusement, le manchon de réglage comporte un épaulement de manchon radial pour venir en contact radial avec le manchon intermédiaire métallique car, de cette façon, on peut obtenir un meilleur guidage radial du manchon de réglage. Une meilleure immobilisation axiale, en particulier du manchon 15 de blocage, par rapport au corps de mandrin peut être obtenue par le fait que le corps de mandrin comporte, dans la zone recouverte par la portion de corps avant, une rainure qui s'étend dans la direction circonférentielle et dans laquelle s'insère un bourrelet de la portion de corps avant. 20 L'invention concerne en outre un procédé de fabrication d'un manchon de blocage pour un mandrin de perçage ou porte-forets décrit précédemment, selon ce procédé une plaque métallique annulaire pourvue d'une ouverture centrale étant emboutie au moyen d'un poinçon. À titre d'étape de procédé supplémentaire, il est possible que, 25 pendant l'emboutissage, la denture de blocage soit réalisée avec un poinçon pressant la plaque métallique dans une matrice à structure périphérique appropriée. Selon une variante, il est également possible que, après l'emboutissage, la denture de blocage soit réalisée sur la surface extérieure du manchon de blocage au moyen d'une roue à 30 moleter. L'invention sera exposée plus en détail ci-après en référence à des exemples de réalisation représentés sur les dessins : -la figure 1 est une vue éclatée d'un mandrin porte-forets selon l' invention, 3032638 5 -la figure 2 est une vue éclatée en perspective, représentée en coupe partielle, -la figure 3 est une vue de côté du mandrin porte-forets de la figure 1 ; représentée, dans la moitié gauche, en coupe longitudinale, 5 -la figure 4 est le détail IV de la figure 3, -la figure 5 est une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation, -la figure 6 est le détail VI de la figure 5, -la figure 7 est une coupe longitudinale d'un autre mode de 10 réalisation de l'invention, -la figure 8 est la coupe VIII-VIII de la figure 7, -la figure 9 est un autre mode de réalisation en coupe longitudinale, et -la figure 10 est la coupe X-X de la figure 9. 15 Les figures 1 et 2 représentent une vue éclatée d'un mandrin de perçage ou porte-forets 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. On constate que le mandrin de perçage 1 comporte un corps de mandrin 2 pouvant être raccordé à une pointe de forage et dans lequel sont disposés, dans des logements de guidage 3 s'étendant 20 à l'oblique par rapport à l'axe du mandrin, des mors 4 qui, pour s'ouvrir et se fermer, sont déplaçables par l'intermédiaire d'un anneau fileté 5 monté en rotation et sans possibilité de translation axiale par rapport au corps de mandrin 2. Pour éviter des déplacements indésirables des mors 4, la position de rotation de l'anneau fileté 5 25 peut être bloquée. À cet effet, il est prévu un dispositif de blocage disposé entre l'anneau fileté 5 et le corps de mandrin 2 et constitué d'une couronne coaxiale 6 pourvue des évidements de blocage sur le côté du corps de mandrin 2 et, d'au moins un organe de blocage 7 sur le côté de l'anneau fileté 5 et dans lequel s'engage dans les 30 évidements de blocage sous la force d'un ressort de blocage 8. L'organe de blocage 7 et les évidements de blocage qui le reçoivent sont ainsi logés dans des surfaces de flancs mutuellement inclinées de façon à empêcher l'anneau fileté 5 de tourner dans le sens de rotation correspondant à l'ouverture du mandrin de perçage 1, mais, en cas de 3032638 6 rotation manuelle de l'anneau fileté 5 avec un moment de rotation suffisamment élevé dans le sens de rotation opposé, c'est-à-dire correspondant à la fermeture du mandrin de perçage 1, à sortir l'organe de blocage 7 des évidements de blocage à l'encontre de la 5 force élastique et à le faire glisser le long de la périphérie du corps de mandrin 2. L'organe de blocage 7 peut être déplacé entre ses états engagés dans les évidements de blocage et dégagés de ceux-ci, l'organe de blocage 7 pouvant, à cet effet, être déplacé par l'intermédiaire d'une came de commande disposée sur un manchon de 10 réglage coaxial 9, lui non plus sans possibilité de translation axiale, et tourner par rapport à l'anneau fileté 5 en suivant le manchon de réglage 9. Cette rotation du manchon de réglage par rapport à l'anneau fileté 5 est limitée, dans les deux sens de rotation, par complémentarité de formes au moyen de butées. Lorsque l'on tourne le 15 manchon de réglage 9 dans le sens de rotation correspondant à la fermeture du mandrin de perçage 1, l'organe de blocage 7 passe de l'état dégagé à l'état engagé et inversement. Entre le manchon de réglage 9 et l'anneau fileté 5 est prévu un dispositif de crantage qui comporte deux positions de crantage dans la direction 20 circonférentielle, l'organe de blocage 7 se trouvant, dans l'une des positions de crantage, dans l'état engagé dans les évidements de blocage et, dans l'autre position de crantage, dans l'état dégagé de ceux-ci. Le mode de fonctionnement d'un dispositif de verrouillage de ce type est connu depuis longtemps des spécialistes à travers le 25 document EP 0 710 518 A2. Tel qu'illustré sur les dessins, l'anneau fileté 5 est conformé en anneau fileté non divisé avec une largeur d'ouverture qui est supérieure au diamètre de la portion axialement avant du corps de mandrin 2, sur la portion axialement avant du corps de mandrin 2 étant 30 assujetti de manière fixe en rotation et sans possibilité de translation axiale un manchon de blocage 10 qui porte la couronne 6 d'évidements de blocage et sert à immobiliser axialement l'anneau fileté 5. Le manchon de blocage 10 lui-même comporte une portion de corps avant cylindrique 11 ainsi qu'une portion arrière conique 12 qui 3032638 7 est prévue pour venir en contact avec un collet annulaire avant axial 13 de l'anneau fileté 5. En outre, le manchon de blocage 10 comporte une portion médiane 14 qui s'étend parallèlement à l'axe du mandrin et qui porte la couronne 6 de dentures de blocage et est reliée, par 5 l'intermédiaire de flancs de portion 15 s'étendant parallèlement aux logements de guidage 3, à la portion de corps avant 11 et à la portion conique 12. Le manchon de réglage 9 est arrêté axialement par rapport au corps de mandrin 2 par l'intermédiaire d'un mécanisme 10 d'immobilisation secondaire, le mécanisme d'immobilisation secondaire étant, dans les modes de réalisation montrés sur les figures 1 à 6, un anneau d'immobilisation 16 positionné dans la zone axialement avant du corps de mandrin 2. Dans les modes de réalisation selon les figures 7 à 10, l'anneau d'immobilisation 16 pénètre dans 15 une rainure annulaire 17 du manchon de réglage 9 et prend appui axialement vers l'avant sur un manchon intermédiaire 18 relié de manière solidaire en rotation et sans possibilité de translation axiale à l'anneau fileté 5. Les figures 7 et 9 illustrent aussi que le manchon de réglage 9 20 comporte un épaulement de manchon radial 19 pour venir en contact radial avec le manchon intermédiaire métallique 18. Les figures 6 et 9 montrent également que le corps de mandrin 2 comporte, dans la zone recouverte par la portion de corps avant 11, une rainure 20 qui s'étend dans la direction circonférentielle et dans 25 laquelle s'insère un bourrelet de la portion de corps avant 11. La particularité du manchon de blocage 10 selon l'invention est de ne pas devoir obligatoirement être fabriqué par usinage rotatif et avec enlèvement de copeaux ni muni de la denture de blocage. Il est possible qu'une plaque métallique annulaire pourvue d'une ouverture 30 centrale soit emboutie au moyen d'un poinçon, pendant l'emboutissage la denture de blocage étant réalisée avec un poinçon pressant la plaque métallique dans une matrice à structure périphérique appropriée. La paroi de la matrice impose ainsi la longueur et le profil des différentes portions du manchon de blocage. 3032638 8 Selon une variante, il est également possible de réaliser la denture de blocage sur la surface extérieure du manchon de blocage 10 au moyen d'une roue à moleter. 3032638 9 Liste des repères numériques 1 mandrin de perçage ou porte-foret 2 corps de mandrin 5 3 logement de guidage 4 mors 5 anneau fileté 6 couronne 7 organe de blocage 10 8 ressort de positionnement 9 manchon de réglage 10 manchon de blocage 11 portion de corps avant 12 portion conique 15 13 collet annulaire 14 portion médiane 15 flancs de portion 16 anneau d'immobilisation 17 rainure annulaire 20 18 manchon intermédiaire 19 épaulement de manchon 20 rainure 21 butées REVENDICATIONS1. Mandrin porte-foret comprenant : - un corps de mandrin (2) apte à être raccordé à une pointe de forage et présentant des logements de guidage (3), s'étendant de manière oblique par rapport à l'axe du mandrin, dans lesquels sont disposés des mors (4) qui, pour s'ouvrir et se fermer, sont déplaçables par l'intermédiaire d'un anneau fileté (5) monté en rotation et sans possibilité de translation axiale par rapport au corps de mandrin (2), - un dispositif de blocage constitué d'une couronne coaxiale (6) pourvue d'évidements de blocage et d'au moins un organe de blocage (7) qui, sous la force d'un ressort de blocage (8), est engagé dans les évidements de blocage, - un anneau de réglage (9) pouvant tourner de manière limitée entre des butées et dont la rotation permet de régler l'organe de blocage (7), et - un di spositif de crantage formant dans la direction circonférentielle deux positions de crantage, caractérisé en ce que l'anneau fileté (5) est conformé en anneau fileté non divisé avec une largeur d'ouverture qui est supérieure au diamètre de la portion axialement avant du corps de mandrin (2), et en ce que sur la portion axialement avant du corps de mandrin (2) est monté, de manière fixe en rotation et sans possibilité de translation axiale, un manchon de blocage (10) portant ladite couronne (6) d'évidements de blocage et apte à immobiliser axialement ledit anneau fileté (5). 2. Mandrin porte-foret selon la revendication 1, dans lequel le manchon de blocage (10) comporte une portion de corps avant cylindrique et une portion arrière conique (12) prévue pour venir en contact avec un collet annulaire avant axial (13) de l'anneau fileté (5). 3. Mandrin porte-foret selon la revendication 2, dans lequel le manchon de blocage (10) comporte une portion médiane (14) s'étendant parallèlement à l'axe du mandrin et portant la couronne (6) d'évidements de blocage et reliée, par l'intermédiaire de flancs de portion (15) s'étendant parallèlement aux logements de guidage (3), 3032638 11 la portion de corps avant (11) et à la portion conique (12). 4. Mandrin porte-foret selon une des revendications 1 à 3, dans lequel l'anneau de réglage est conformé en manchon de réglage (9) avec une came de commande disposée sur la surface circonférentielle 5 intérieure pour l'organe de blocage (7) et dans lequel le manchon de réglage (9) est arrêté axialement par rapport au corps de mandrin (2) par l'intermédiaire d'un mécanisme d'immobilisation secondaire. 5. Mandrin porte-foret selon la revendication 4, dans lequel le mécanisme d'immobilisation secondaire comporte un anneau 10 d'immobilisation (16) pénétrant dans une rainure annulaire (17) du manchon de réglage (9) et prenant appui axialement vers l'avant sur un manchon intermédiaire (18) relié de manière solidaire en rotation et sans possibilité de translation axiale à l'anneau fileté (5). 6. Mandrin porte-foret selon la revendication 5, dans lequel le 15 manchon de réglage (9) comporte un épaulement de manchon radial (19) pour venir en contact radial avec le manchon intermédiaire métallique (18). 7. Mandrin porte-foret selon une des revendications 2 à 6, dans lequel le corps de mandrin (2) comporte, dans une zone recouverte par 20 la portion de corps avant (11), une rainure (20) s'étendant dans la direction circonférentielle et dans laquelle s'insère un bourrelet de la portion avant du corps. 8. Procédé de fabrication d'un manchon de blocage pour un mandrin porte-foret selon les revendications 1 à 7, dans lequel une 25 plaque métallique annulaire pourvue d'une ouverture centrale est emboutie au moyen d'un poinçon. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel, pendant l'emboutissage, la denture de blocage est réalisée avec un poinçon pressant la plaque métallique dans une matrice à structure 30 périphérique appropriée. 10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel, après l'emboutissage, la denture de blocage est réalisée sur la surface extérieure du manchon de blocage au moyen d'une roue à moleter.