Brevet FR3067956A1 — publié le 20181228

DISPOSITIF D'ADAPTATION D'UN MORS DOUX SUR UN MORS DUR DOMAINE TECHNIQUE [0001 ]La présente invention concerne le domaine des outils de tournage de pièces, en particulier les machines-outils impliquant l'utilisation de « mors doux » pour maintenir les pièces à usiner sur un mandrin. ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0002]Classiquement, en mécanique, certaines pièces cylindriques sont fabriquées par usinage, notamment par alésage. De manière connue en soi, l'alésage est une opération d'usinage consistant à retoucher l'intérieur d'un cylindre, généralement ébauché au préalable, au moyen d'outils variés. Il s'agit souvent d'une régularisation très précise de l'intérieur d'un cylindre qui vise généralement deux objectifs : calibrer la précision dimensionnelle et améliorer la finition de l'état de surface de l'intérieur du cylindre usiné. [0003]De manière classique, l'alésage est généralement réalisé à l'aide de machines-outils tels qu'un tour ou une fraiseuse, par exemple, comportant un mandrin sur lequel est fixée la pièce à usiner. La fixation de la pièce à usiner se fait à l'aide de mors de serrage, c'est-à-dire des pièces métalliques angulairement réparties sur une surface du mandrin et déplaçables radialement sur le mandrin afin de maintenir la pièce à usiner en place lors de l'usinage. Ainsi, chaque mandrin comporte classiquement deux, trois ou quatre mors de serrage. Ces mors peuvent être à serrage concentriques ou indépendants. La pièce à usiner est ainsi fixée sur le mandrin de la machine outil, via les mors de serrage. Elle est ensuite mise en rotation et travaillée à l'aide d'outils mis au contact de la pièce en rotation. La prise de pièce en mandrin peut se faire par l'extérieur ou par l'intérieur des mors de serrage. [0004] Un utilisateur peut choisir de fixer la pièce à usiner via des « mors durs » ou des « mors doux ». [0005]Classiquement, la personne du métier utilise d'abord des mors durs pour faire une ébauche de la pièce car ceux-ci offrent un serrage efficace et permettent 2 de résister à de grosses pressions. Cependant, les mors durs laissent des traces sur la pièce à usiner et leur centrage de la pièce à usiner n'est pas précis. [0006] Les mors doux sont des mors en métal non trempés afin de permettre à l'utilisateur de les usiner préalablement à l'usinage de la pièce à usiner pour 5 adapter leurs formes à celles de la pièce à usiner ou pour réaliser une coaxialité plus précise qu'avec des mors durs. Ainsi, l'usinage de pièces de révolution précises, et tout particulièrement la réalisation de diamètres parfaitement coaxiaux, exige le montage et l'entrainement en rotation de ces pièces via des mors doux. 10 [0007] Un utilisateur utilisera donc, dans un deuxième temps, un temps de finition, plutôt des mors doux. Comme mentionné ci-dessus, une étape d'usinage préalable des mors de serrage précède donc l'étape d'usinage de la pièce à usiner. [0008]Classiquement, on utilise une seule et même machine de tournage pour 15 toutes les opérations d'usinage. Ainsi, après avoir usiné la pièce à usiner au moyen des mors durs, ceux-ci sont démontés et remplacés, sur le mandrin de la machine de tournage, par des « ébauches de mors doux ». Ces ébauches de mors doux sont usinées afin d'obtenir les mors doux nécessaires à l'usinage de la pièce à usiner. La pièce est alors montée sur les mors doux ainsi obtenus et son 20 usinage peut être finalisé. [0009]Le changement de mors sur le mandrin est une opération longue et fastidieuse susceptible d'introduire des imprécisions quant au centrage de la pièce à usiner. De plus, les ébauches de mors doux, aux géométries complexes, sont coûteuses. 25 EXPOSÉ DE L'INVENTION [0010]La présente invention cherche à pallier ces inconvénients en proposant une nouvelle solution de fixation de mors doux sur les mors durs de la machine de tournage, de manière à ne pas avoir à démonter les mors durs, permettant un gain de temps, de précision et une baisse des coûts. 3 [0011]A cet effet, la présente invention propose un dispositif d'adaptation d'un mors de serrage doux sur un mors de serrage dur d'une machine de tournage, ladite machine de tournage comportant au moins deux mors de serrage durs agencés autour d'un axe de rotation, caractérisé en ce que le dispositif comprend 5 au moins un mors de serrage doux, et un système de bridage pour la fixation dudit mors de serrage doux de manière amovible sur un des mors de serrage dur de ladite machine, ledit système de bridage étant configuré pour coopérer par serrage avec une portion correspondante du mors de serrage dur, en vue de l'immobilisation dudit mors doux sur ledit mors dur. 10 [0012] De manière classique et connue en soi, on appelle « mors de serrage dur » un mors de serrage en acier trempé qui ne peut être usiné pour être adapté à la pièce à usiner. On appelle « mors de serrage doux », un mors de serrage en acier non trempé qui peut être usiné pour être adapté à la pièce à usiner. Ces deux types de mors de serrage sont de dureté différente, les mors de serrage durs 15 étant plus durs que les mors de serrage doux. [0013]Le dispositif d'adaptation permet un gain de temps et de précision : en effet, sans devoir changer de mors de serrage entre deux étapes d'usinage, la problématique du « re-centrage » ne se pose pas. Par ailleurs, le dispositif d'adaptation étant adapté à la forme du mors de serrage dur, la géométrie du 20 mors de serrage doux peut être très simple et très peu onéreuse, en comparaison d'autres mors de serrage aux géométries plus complexes. [0014] Le dispositif d'adaptation selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : 25 - le système de bridage peut être configuré pour coopérer par serrage avec une portion en saillie du mors de serrage dur, - le système de bridage peut comporter une bride de fixation liée de manière solidaire au mors de serrage doux, et un organe de bridage mobile vis à vis de ladite bride de fixation, ledit organe étant mobile entre une position de serrage de ladite portion en saille entre la bride de fixation et l'organe de bridage, et une position de libération de ladite portion, 4 - la bride de fixation peut former un L ou un U, et présente une âme et au moins une aile, la ou chaque aile comportant une extrémité libre qui est liée de manière solidaire audit mors de serrage doux, - au moins un premier des éléments choisis parmi l'organe de bridage et l'âme 5 peut comporter au moins un aimant, de manière à ce qu'un second desdits éléments soit rappelé automatiquement vers le premier élément lorsque la portion du mors dur n'est pas agencée entre l'organe de brigade et l'âme, - un premier orifice taraudé peut être ménagé dans l'âme, et un second orifice taraudé peut être ménagé dans l'organe de bridage, lesdits premier et 10 second orifices étant traversés par une vis de serrage, - le dispositif peut être réalisé en acier inoxydable. [0015]La présente invention a également pour objets un ensemble comportant deux ou trois dispositifs d'adaptation tels que décrit ci-dessus, et un procédé de 15 fixation d'un mors de serrage doux sur un mors de serrage dur d'une machine de tournage, au moyen d'un dispositif d'adaptation tel que décrit ci-dessus, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : mise en place du dispositif d'adaptation sur le mors de serrage dur, fixation du mors de serrage doux sur le mors de serrage dur au moyen 20 dudit système de bridage. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0016]L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés 25 dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un mors dur classique de machine de tournage, - la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif d'adaptation selon l'invention, 30 - la figure 3 est une vue en perspective d'un ensemble de dispositifs d'adaptation selon l'invention, 5 - les figures 4 et 5 sont des vues respectivement de profil et de dessus du dispositif d'adaptation fixé à un mors de serrage dur, - la figure 6 est une vue en perspective d'un ensemble de dispositifs d'adaptation selon l'invention fixés chacun à un mors de serrage dur sur un 5 mandrin d'une machine de tournage, et - la figure 7 est une vue en perspective d'une variante du dispositif d'adaptation selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLÉE D'UN MODE DE RÉALISATION [0017]Comme visible sur la figure 1, un mors de serrage dur 10 classique 10 présente une forme générale parallélépipédique dont une face supérieure est découpée de manière à former des marches et à présenter un profil longitudinal en forme d'escalier. Le mors de serrage 10 comporte ainsi à chaque extrémité longitudinale, deux faces transversales opposées 12, 14, sensiblement parallèles dont les hauteurs sont différentes, du fait des marches précitées. Les faces 15 transversales 12, 14 sont reliées entre elles par deux faces longitudinales opposées 15 sensiblement parallèles entre elles. La face transversale 12 présente une hauteur supérieure à la face transversale 14, et forme la première marche 13 de largeur R du mors dur 10. Cette première marche 13 forme ainsi une portion en saillie 13 du mors dur 10. Le mors de serrage dur 10 est positionné 20 sur un mandrin 16 (voir figure 6) d'une machine de tournage. La machine de tournage comporte un axe de rotation X confondu avec l'axe de rotation du mandrin 16. Le mors dur 10 est positionné sur le mandrin 16 de telle sorte que ses faces longitudinales soient parallèles à un axe radial Y du mandrin 16 et de telle sorte que la face transversale 12 soit orientée radialement vers l'intérieur et 25 devienne la face de serrage. [0018] On compte en général trois ou quatre mors de serrage durs 10 par mandrin 16 de machine de tournage. [0019]De manière classique et bien connue en soi, les mors de serrage durs 10 sont utilisés sur le mandrin 16 de la machine de tournage pour serrer des pièces 30 dites brutes (non encore usinées) et en faire une première ébauche. Ils sont en 6 acier trempé et ne sont donc pas usinables. La face transversale interne (face de serrage) 12 est souvent striée (voir figure 1) et laisse des marques sur l'ébauche de pièce. C'est pourquoi il faut ensuite, dans un deuxième temps, usiner la première ébauche de la pièce à l'aide d'un mors de serrage doux 18. 5 [0020] De manière classique, un mors doux 18 se présente sous la forme d'une ébauche métallique qu'il faut usiner avant de pouvoir l'utiliser comme mors à proprement parler. Ils sont par exemple réalisés en acier doux ou en alliage d'aluminium corroyé. Seulement de cette manière (usinage de l'ébauche de mors doux) obtient-on une coaxialité satisfaisante entre un diamètre de serrage de 10 l'ébauche de pièce à usiner et l'axe de rotation X de la machine de tournage. Classiquement, les ébauches de mors doux 18 sont fixées par vis sur le mandrin 16 en lieu et place des mors durs 10. Toutefois, ceci génère des imprécisions et des pertes de temps et implique que les ébauches de mors doux 18 présentent une géométrie particulière et souvent complexe. Aussi est il avantageux de fixer 15 l'ébauche de mors doux 18 directement sur le mors dur 10. [0021 ]Ceci est permis, comme visible sur les figures 2 et 3 par un dispositif d'adaptation 20 d'un mors de serrage doux 18 sur un mors de serrage dur 10. Comme visible sur la figure 2, le dispositif d'adaptation 20 comprend deux parties principales : 20 - un mors de serrage doux 18 ou ébauche de mors de serrage doux 18, et - un système de bridage 22 configuré pour coopérer par serrage avec une portion correspondante 13, d'un des mors de serrage durs 10 du mandrin 16. [0022]En effet, comme chaque mors de serrage dur 10 présente un profil en 25 escalier, il comporte plusieurs parois sensiblement perpendiculaires à l'axe radial Y selon lequel est orienté le mors dur 10 sur le mandrin 16. Ces parois peuvent former butées et peuvent coopérer avec une surface. complémentaire du système de bridage 22. C'est le cas de la première marche 13 qui forme une portion en saillie avec laquelle le système de bridage 22 peut coopérer. 7 [0023] Le système de bridage 22 permet ainsi au dispositif d'adaptation 20 d'être monté de manière amovible sur le mors de serrage dur 10. Il est monté et immobilisé sur le mors dur 10 le temps de l'usinage des ébauches de mors doux 18 et de l'usinage de l'ébauche de la pièce, et peut ensuite (après les différentes 5 étapes d'usinage) être retiré du mors de serrage dur 10. On peut ainsi fixer rapidement, simplement et de manière amovible, un jeu de mors doux 18 sur un jeu de mors durs 10 déjà présents sur le mandrin 16. [0024]L'ébauche de mors doux 18 est consommable : elle est usinée pour s'adapter parfaitement à l'ébauche de pièce à usiner et former le mors doux 18 à 10 proprement parler. Lorsque la pièce est usinée et finalisée, le mors doux 18 est mis au rebut. En effet, toute nouvelle ébauche de pièce à usiner nécessite la préparation d'un nouveau jeu de mors doux 18 (par usinage d'une ébauche de mors doux 18 en amont de l'usinage de l'ébauche de pièce à usiner). En revanche, le système de bridage 22 est, par exemple, réalisé en acier inoxydable 15 (ou tout autre matériau facilement usinable présentant une résistance minimale à la traction et à l'oxydation). Il est réutilisable, et peut se monter et se démonter plusieurs fois sur un mors dur 10. Ce système de bridage 22 étant de géométrie simple, sa réalisation est peu coûteuse. [0025] Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 2 et 3, le système de 20 bridage 22 comporte plusieurs pièces, par exemple neuf, dont des vis. Une fois assemblé, le système de bridage 22 présente deux parties distinctes : - une bride de fixation 24 destinée à être liée de manière solidaire au mors de serrage dur 10, et - un organe de bridage 26 mobile. 25 [0026]La bride de fixation 24, une fois assemblée, forme un L ou un U, et présente une âme et au moins une aile (ici elle comporte deux ailes sensiblement parallèles entre elles car elle forme un U). Chaque aile comporte une extrémité libre qui est vissée au mors de serrage doux 18. Lorsque le dispositif d'adaptation 20 est monté sur le mors dur 10, chaque aile est sensiblement parallèle à un axe 30 radial Y du mandrin 16. 8 [0027] Dans une variante, non représentée, la bride de fixation 24 peut être une pièce monobloc unique. Dans ce cas, il n'est pas besoin de l'assembler. [0028] Par ailleurs, la bride de fixation 24 et l'organe de bridage 26 sont également fixés ensemble par une vis de serrage 27. Ainsi, un première orifice 5 taraudé 28 est ménagé dans l'âme de la bride de fixation 24, et un deuxième orifice taraudé 30 est ménagé dans l'organe de bridage 26, de manière à pouvoir y visser la vis de serrage 27 et à pouvoir faire coulisser l'organe de bridage 26 le long des deux ailes de la bride de fixation 24 (voir figure 2). Lorsque le dispositif d'adaptation 20 est monté sur le mors dur 10, ce coulissement s'effectue le long 10 d'un axe radial Y du mandrin 16. [0029] Lorsque le dispositif d'adaptation 20 est monté sur le mors dur 10, l'organe de bridage 26 est de fait, radialement mobile, c'est-à-dire qu'il peut être déplacé radialement (selon un des rayons Y du mandrin 16). Il permet ainsi de régler une distance D entre la bride de fixation 22 et l'organe de bridage 26. La distance D se 15 règle en fonction des dimensions du mors de serrage dur 10. Cette distance D se règle le long de l'axe radial Y correspondant au positionnement, sur le mandrin 16, du mors dur 10 sur lequel est monté le dispositif d'adaptation 20. La distance D optimale correspond à la largeur R de la première marche 13 du mors dur 10 (voir figure 1). C'est donc le réglage de la distance radiale D entre la bride de 20 fixation 24 et l'organe de bridage 26 qui permet la coopération par serrage entre le dispositif d'adaptation 20 et le mors de serrage dur 10, et permet l'immobilisation du mors doux 18 sur le mors dur 10. [0030]Plus précisément, les deux ailes sensiblement parallèles et l'organe de bridage 26 forment les contours d'une lumière de longueur variable. Cette 25 longueur correspond à la distance réglable D. Cette lumière peut ainsi accueillir la portion en saillie 13 du mors dur 10. On peut ensuite, par réglage de la distance D (c'est à dire le réglage de la longueur de la lumière), permettre l'enserrement de la partie saillante 13 du mors dur 10 par les contours de ladite lumière. [0031 ]Du fait de la géométrie standardisée des mors durs 10, un ensemble de 30 dispositifs d'adaptation 20 (trois ou quatre dispositifs d'adaptation 20) est 9 généralement suffisant pour une machine de tournage. Les systèmes de bridage 22 des dispositifs d'adaptation 20 ne se dégradent ni à l'usage, ni dans le temps et peuvent donc être réutilisés de nombreuses fois sur plusieurs années. [0032] Par ailleurs, la rigidité et la précision de repositionnement du mors doux 18 5 une fois que le dispositif d'adaptation 20 est monté sur le mors dur 10, sont meilleures que lors de la fixation d'un mors doux 18 classique sur le mandrin 16. En effet, la rigidité de l'ensemble du dispositif 20 monté sur un mors dur 10 se renforce en cours de tournage du fait de la force centrifuge qui augmente la force d'appui du mors doux 18 sur le mors dur 10. 10 [0033] Lorsque le dispositif d'adaptation 20 n'est pas monté sur le mors dur 18, il y a un risque de perdre l'organe bridage 26. Ainsi, l'organe de bridage 26 et la bride de fixation 24 (notamment l'âme de celle-ci) comportent avantageusement chacun au moins un aimant 32 (ici deux, comme visible sur la figure 2), de manière à ce que l'organe de bridage 26 soit rappelé automatiquement vers l'âme de la bride 15 de fixation 24 lorsqu'un utilisateur dévisse la vis de serrage 27. Les aimants 30, 32 peuvent être noyés dans l'âme de la bride de fixation 24 ou dans l'organe de bridage 26, ou ils peuvent être incrustés en surface. [0034] Dans un mode de réalisation supplémentaire (voir figure 7), une fine plaque 34 (par exemple en Plexiglas®) est fixée sur la partie supérieure du système de 20 bridage 22, par exemple sur les deux ailes du U de la bride de fixation 24, de manière à empêcher que des copeaux viennent se coincer dans l'intervalle entre l'organe 26 et l'âme de la bride de fixation 24, lorsque le dispositif d'adaptation 20 est monté sur le mors dur 10 et que la machine de tournage est en pleine action d'usinage, soit des ébauches de mors doux 18, soit de la pièce à usiner. 25 [0035] Par ailleurs, afin d'être rangé et transporté de manière pratique et ergonomique, l'ensemble de dispositifs d'adaptation 20 peut être rangé dans un coffret de « kits d'adaptations », REVENDICATIONS1. Dispositif d'adaptation (20) d'un mors de serrage doux (18) sur un mors de serrage dur (10) d'une machine de tournage, ladite machine de tournage comportant au moins deux mors de serrage durs (10) agencés autour d'un axe de rotation (X), caractérisé en ce que le dispositif (20) comprend au moins un mors de serrage doux (18), et un système de bridage (22) pour la fixation dudit mors de serrage doux (18) de manière amovible sur un des mors de serrage dur (10) de ladite machine, ledit système de bridage (22) étant configuré pour coopérer par serrage avec une portion correspondante (13) du mors de serrage dur (10), en vue de l'immobilisation dudit mors doux (18) sur ledit mors dur (10). 2. Dispositif d'adaptation (20) selon la revendication précédente, dans lequel ledit système de bridage (22) est configuré pour coopérer par serrage avec une portion en saillie (13) du mors de serrage dur (10). 3. Dispositif d'adaptation (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de bridage (22) comporte une bride de fixation (24) liée de manière solidaire au mors de serrage doux (18), et un organe de bridage (26) mobile vis à vis de ladite bride de fixation (24), entre une position de serrage de ladite portion en saille (13) entre la bride de fixation (24) et l'organe de bridage (26), et une position de libération de ladite portion (13). 4. Dispositif d'adaptation (20) selon la revendication précédente, dans lequel la bride de fixation (24) forme un L ou un U, et présente une âme et au moins une aile, la ou chaque aile comportant une extrémité libre, qui est liée de manière solidaire audit mors de serrage doux (18). 5. Dispositif d'adaptation (20) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel au moins un premier des éléments choisis parmi ledit organe de bridage (26) et ladite âme comporte au moins un aimant (32), de manière à ce qu'un second desdits éléments soit rappelé automatiquement vers le premier élément lorsque la 11 portion (13) du mors dur (10) n'est pas agencée entre l'organe de brigade (26) et l'âme. 6. Dispositif d'adaptation (20) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel un premier orifice taraudé (30) est ménagé dans l'âme, et un second orifice 5 taraudé (32) est ménagé dans l'organe de bridage (26), lesdits premier et second orifices étant traversés par une vis de serrage (27). 7. Dispositif d'adaptation (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (20) est réalisé en acier inoxydable. 8. Ensemble comportant deux ou trois dispositifs d'adaptation (20) selon l'une 10 quelconque des revendications précédentes. 9. Procédé de fixation d'un mors de serrage doux (18) sur un mors de serrage dur (10) d'une machine de tournage, au moyen d'au moins un dispositif d'adaptation (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 15 - mise en place du dispositif d'adaptation (20) sur le mors de serrage dur (10), - fixation du mors de serrage doux (18) sur le mors de serrage dur (10) au moyen dudit système de bridage (22).