CH669751A5 - - Google Patents

Description

DESCRIPTION

La présente invention concerne un appareil à aléser dont la prise de cotes est obtenue par déformation élastique du porte-outil autour de son axe.

30 II s'applique à toutes les broches de machines-outils et tout particulièrement aux aléseuses et fraiseuses.

On connaît de très nombreux types d'appareils à aléser. Certains sont communément appelés «têtes à aléser». Dans ce cas, l'outil coupant peut être déplacé et mis à la cote, sur des distances relative-

35 ment importantes, par n'importe quel système de glissière dont la partie mobile est mue par un système vis/écrou; par conséquent, lorsque l'on veut modifier la cote de l'alésage à usiner, on déplace la partie coupante ou «grain» d'une valeur correspondant à l'enlèvement de copeaux désiré.

40 On conçoit dans ce type d'appareils qu'il y ait, entre le cône permettant de lier l'appareil à la broche de la machine et la partie coupante ou grain, des jeux dus à l'empilage de plusieurs pièces pouvant provoquer, lors de la coupe, des vibrations. D'autre part, ce type d'appareils présente l'inconvénient d'être cher et relativement

45 fragile.

On connaît d'autres types d'appareils à aléser dits «alésoirs expansibles». La prise de cotes s'effectue par déformation globale de l'ensemble de la partie coupante. Il n'y a donc pas, dans ce cas précis, déplacement, par rapport à l'axe de rotation de l'appareil, de

50 l'arête coupante du grain mais déformation de l'ensemble des crêtes coupantes par rapport à l'axe de rotation.

Il existe également un troisième type d'appareils à aléser, appelés «barres à aléser», comportant en leur extrémité un outil coupant intégré à un système extensible. Cet ensemble est logé dans un

55 alésage radial.

Le but recherché de l'invention est de remédier aux inconvénients et aux limites des appareils précités.

L'appareil à aléser selon l'invention est défini dans la revendication 1.

60 L'appareil à aléser permet donc la prise de cotes par déformation de la fibre neutre longitudinale de la queue du porte-outil.

Cette déformation est obtenue par la flexion, sous un effort modulable et réglable, d'une partie de la queue du porte-outil contenu entre deux appuis.

65 La queue du porte-outil de l'appareil à aléser peut être portée, dans sa partie fléchissante, en une extrémité par un système de billes et de cônes, l'autre appui se faisant soit par une membrane flexible solidaire du porte-outil et bloquée sur le cône de fixation, soit par

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une coupelle élastique en liaison avec un cône ménagé à la hauteur de l'appui de la queue du porte-outil.

La queue du porte-outil de l'appareil à aléser peut être raccourcie et ne plus porter directement l'outil coupant, ce dernier étant indépendant d'un barreau venant se loger en bout de l'appareil à aléser, objet de la présente invention.

Le système d'introduction de la charge ou de l'effort provoquant la flexion de la queue du porte-outil entre les deux appuis peut être obtenu par différents moyens, disposés dans le corps de l'appareil à aléser et agissant directement sur la queue du porte-outil.

La queue du porte-outil est agencée avec une partie rigide de part et d'autre de la coupelle flexible jusqu'à sensiblement la portée de contact de la bille sur la queue du porte-outil et une partie souple du côté opposé à l'outil comprise entre l'appui de la bille introduisant la prise de cotes et l'appui arrière de la bague autorisant l'introduction de la précontrainte, l'effort de flexion n'étant assuré que sur cette dernière partie.

La partie souple établie sur la queue du porte-outil est obtenue par un agencement particulier de l'extrémité arrière de la queue du porte-outil et de la face en regard de la bague d'introduction de la précontrainte et le positionnement, centrage et ajustement entre elles d'un moyen souple à capacité élastique de déformation.

Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple non limitatif quelques formes d'exécutions de l'appareil à aléser selon l'invention.

La figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil à aléser avec le porte-outil intégré à l'appareil et où l'élément élastique est indépendant du porte-outil, l'introduction de la charge s'effec-tuant par un fluide.

La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une première variante de l'appareil à aléser dans laquelle l'élément élastique fait partie du porte-outil.

La figure 3 est une vue en coupe longitudinale semblable à la figure 2, illustrant la variation géométrique du porte-outil sous l'effet d'un effort appliqué entre ses deux appuis, le déplacement angulaire de la queue du porte-outil étant illustré en traits mixtes.

La figure 4 est une vue en coupe longitudinale d'une troisième variante de l'appareil à aléser où le porte-outil est amovible et reçoit à l'une de ses extrémités une barre amovible porte-outil.

La figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil à aléser semblable à celui de la figure 4, mais où le second appui est solidaire de la queue du porte-outil.

La figure 6 est une vue en élévation de l'appareil à aléser suivant la flèche A de la figure 1.

La figure 7 est une vue semblable à la figure 1 avec une première réalisation de la queue du porte-outil.

La figure 8 est une vue semblable à la figure 2 selon une seconde réalisation de la queue du porte-outil.

La figure 9 est une vue semblable à la figure 4 selon une troisième variante de la queue du porte-outil.

La figure 10 est une vue semblable à la figure 5 selon une quatrième variante de la queue du porte-outil.

On a illustré, figure 1, à titre d'exemple un appareil à aléser suivant l'invention qui comprend un cône normalisé (1), adaptable à toute broche de machines-outils et avantageusement aux fraiseuses, aléseuses, perceuses. La liaison avec la broche de la machine s'effectue par la partie conique, les deux entailles (2) ainsi que la partie filetée arrière (3) recevant le tirant de broche non illustré aux dessins. Le dispositif de fixation peut être du type conique, cylindrique, prismatique, carré ou autre.

Selon une première variante, la queue du porte-outil (4) est portée par deux appuis. L'appui arrière est constitué, ainsi qu'il apparaît par la coupe partielle effectuée, par un ensemble de deux cônes inversés et opposés entre lesquels est disposé un jeu de billes. Plus particulièrement, l'extrémité arrière (5) de la queue du porte-outil (4) est profilée avec une cavité (6) autorisant le centrage et le roulement d'une bille (7). En position opposée et en regard est prévue une bague (8) filetée introduite dans l'alésage intérieur (9) du corps (1). Cette bague présente une échancrure avant (10) autorisant le centrage de la bille (7) précitée ou autres moyens équivalents. Ladite bague (8) est agencée avec un profil à six pans ou équivalent pour assurer son réglage en profondeur. Ladite bague (8) fait office de vis de réglage.

L'appui avant est assuré par le positionnement et l'appui d'une coupelle flexible (11) sur la portée conique (12) prévue dans la partie médiane de la queue du porte-outil (4). Plus particulièrement, ladite coupelle cylindrique présente une ouverture centrale conique (13) lui permettant de s'adapter sur la portée conique (12). En outre, elle comprend une collerette (14) autorisant son centrage par rapport au corps (1). Elle est agencée dans la partie avant avec des ouvertures (15,16) pour le positionnement de vis (17, 18) pénétrant dans le corps (1) muni d'ouvertures en regard et complémentaires. La vis (17) est introduite dans au moins une ouverture, ou canal (19) pentu et profilé débouchant dans l'alésage intérieur dudit corps sensiblement dans sa partie centrale. Cette vis réglable en position forme en bout, directement ou d'une manière rapportée, piston (20) susceptible d'agir en pression sur un fluide (21). Une bague d'étanchéité (22) est intercalée dans l'extrémité du conduit entre le fluide et une bille (23) venant en appui sur la queue du porte-outil (4). Ainsi réalisés, la vis (17) et les éléments suivants permettent l'introduction et le réglage de l'effort de flexion au porte-outil. La charge normale est transmise par la bille (23) entre les deux appuis de la queue du porte-outil. Bien que cela ne soit pas illustré, la vis au niveau de sa zone de commande comportera un certain nombre de repères mobiles par rapport à un repère fixe ménagé dans la coupelle de façon que l'opérateur puisse connaître la valeur de l'enlèvement de copeaux qu'il désire enlever en une seule opération sur la pièce à traiter.

La coupelle flexible (11) est fixée par une pluralité de vis (18) disposées régulièrement sur sa périphérie dans des ouvertures (24) réalisées sur la portée cylindrique avant du corps. Par ailleurs, ladite coupelle comporte une zone (25) de flexion entre sa bordure périphérique extérieure (26) et sa zone d'appui (27) sur la partie conique (12) de la queue du porte-outil. Cette zone de flexion offre une double fonction d'autoriser une légère rotation du porte-outil et l'introduction par flexion axiale de la précontrainte.

On notera que la bague ou vis de réglage (8) introduit, avec un blocage plus ou moins important, l'effort de précontrainte entre les deux points d'appui avant et arrière, de façon qu'il n'y ait, quel que soit l'effort de coupe, aucun jeu possible dans la liaison queue/porte-outil/cône d'entraînement, évitant ainsi tout risque de vibrations au moment de la coupe.

Par ailleurs et en complément, l'extrémité du porte-outil est agencée pour recevoir l'outil coupant (28), une vis (29) assurant son blocage en position.

On a illustré, figure 2, une variante de réalisation de l'appareil à aléser.

Dans ce cas, la coupelle flexible (11) ou élément élastique fait partie du porte-outil et présente un flasque circulaire (30) ou membrane à paroi mince déformable.

En variante de la figure 1, le système d'introduction de la charge ou de l'effort provoquant la flexion de la queue du porte-outil entre les appuis est obtenu par l'utilisation d'un matériau souple déformable (31) tel que visco-élastique en élastomère ou autres, soumis comme précédemment à l'action d'une vis-piston (17). Il s'agit d'une illustration possible, étant considéré que le système d'introduction pourrait être celui de la figure 1.

On a montré figure 3, de manière amplifiée, la déformation angulaire de la queue du porte-outil (4) soumise à l'action de charges données par le réglage de la vis (17). Lorsque l'opérateur introduit, en vue de «prendre sa cote», un effort par blocage de la vis, la queue du porte-outil fléchit entre les deux points d'appui avant et arrière provoquant une déformation de sa fibre neutre longitudinale, créant ainsi un éloignement de l'arête coupante de l'outil par rapport à l'axe de rotation de ce dernier.

On a représenté à la figure 4 une variante de réalisation, d'une part, de la queue du porte-outil (4) prise en elle-même et, d'autre

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part, des moyens acceptant la charge provoquant la flexion de ladite queue, ces deux dispositions n'étant pas liées l'une à l'autre mais pouvant être combinées avec les réalisations précédentes. Elles ont été regroupées pour ne pas augmenter les dessins explicatifs.

Sur cette figure correspondant à certains cas d'utilisation avantageux de l'appareil à aléser, la pièce (32) soumise à la flexion n'est plus directement le porte-outil comme précédemment, mais est agencée avec un trou borgne (33) pour recevoir à l'une de ses extrémités la queue du porte-outil, non illustrée. Cette queue est de toute longueur appropriée selon l'utilisation correspondante. Une ouverture (34) permet l'introduction d'une vis de blocage de la queue. La pièce (32) est solidarisée par une clavette ou autre moyen équivalent au corps (1). Elle présente en outre, comme précédemment, une portée médiane conique sur laquelle s'ajoute la coupelle flexible (11).

Dans cette version, le deuxième appui permettant l'introduction de la précharge ou précontrainte par l'intermédiaire de la bague ou vis est indépendant de la queue du porte-outil, puisqu'il intervient au niveau de la queue du porte-outil.

Concernant le système d'introduction de la charge, en variante, on a illustré l'utilisation d'un train de billes (35) sollicitées en pression d'appui par la vis-piston (17).

La figure 5 est semblable à la figure 4 à la différence près que la pièce (32) porte-barreaux est agencée directement ou d'une manière rapportée avec un flasque ou membrane souple (36) déformable susceptible d'encaisser les variations de position de la queue du porte-outil.

Il est bien évident que, sans sortir du cadre de l'invention, d'autres réalisations sont possibles au niveau de l'introduction de la charge, au niveau des moyens pour la mise en précontrainte.

En se référant aux figures 7 à 10, une caractéristique en variante de l'invention consiste à n'introduire l'effort de flexion de la queue du porte-outil que dans la partie comprise entre l'appui de l'effort de flexion correspondant au contact de la bille (23) sur la queue du porte-outil (4) et l'extrémité arrière de celle-ci. La queue du porte-outil présente une partie rigide de part et d'autre de la coupelle flexible (25) de déformation matérialisée par la zone Z-l jusqu'à sensiblement la partie de contact de la bille (23) sur la queue du porte-outil et une partie souple du côté opposé à l'outil comprise entre l'appui de la bille (23) introduisant la prise de cotes et l'appui de la bague (8) permettant l'introduction de la précontrainte de la coupelle de déformation matérialisée par la zone Z-2.

Ainsi, sous l'effet des efforts introduits par le dispositif de prise de cotes, à savoir la vis (17) et la bille (23) et le ou les moyens intermédiaires, la partie rigide de la queue du porte-outil vacille par déformation de la coupelle flexible (11) d'une façon proportionnelle à

la flexion de la partie flexible du porte-outil. Cette dernière est obtenue selon une première variante de réalisation par une modification (37) de la section de la queue du porte-outil (4). Cette modification résulte dans un évidement ou affaiblissement (37) de ladite s section entre le point de contact de la queue du porte-outil et la bille (23) et l'appui arrière constitué et défini comme indiqué précédemment. La queue du porte-outil présente ainsi un profil en diabolo conférant une souplesse maximum pour sa déformation élastique.

Selon les variantes des figures 8 et 10, la queue du porte-outil (4) io est agencée angulairement avec un pan biseauté (38) (figure 8) dans un pan sensiblement perpendiculaire à l'axe des conduits de logements de la bille (23), ou un pan droit (39) (figure 10) avec une portée de prolongement (40) de section réduite. Sur celle-ci s'ajuste un manchon (41) réalisé en matériau souple et déformable et de 15 profil avant complémentaire et venant en butée entre le bout biseauté ou droit (38,39) de la queue du porte-outil et une portée (42) en prolongement de la bague de réglage (8) de la précontrainte. Le manchon (41) peut être réalisé en polyuréthanne ou autre matériau souple équivalent.

20 Selon la variante de la figure 9, l'extrémité arrière de la queue du porte-outil est agencée sur un évidement conique (43) autorisant le centrage d'un élément souple (44) rapporté s'ajustant dans une échancrure (45) de la bague de réglage (8) de la précontrainte.

On a décrit et illustré quelques exemples de réalisation de l'élé-25 ment souple intermédiaire, adaptable à toute réalisation de l'appareil à aléser décrit aux figures 1 à 10. Ils assurent la double fonction de permettre, d'une part, l'oscillation de la queue du porte-outil et, d'autre part, l'introduction de la précontrainte dans la coupelle (11) flexible. De par la construction ainsi définie, la bille (23) de réglage 30 de prise de cotes est toujours en appui intime et ferme sur la queue du porte-outil.

Les avantages ressortent bien de la description. En particulier, on souligne le fait que cet appareil permet de donner à un alésage une tolérance précise. Le fait d'introduire une précontrainte entre les 35 appuis présente l'avantage de supprimer tout jeu, éliminant tout risque de vibrations du porte-outil lors d'une opération d'usinage.

De plus, la précontrainte étant réglable, on peut ainsi modifier la fréquence propre de l'appareil et ainsi éviter les vitesses critiques d'usinage.

40 L'appareil est en outre de conception simple, peu coûteuse et d'une grande fiabilité de pression et donc de précision.

On souligne également la facilité de mesurage et d'établissement de la cote à réaliser. Celle-ci est mesurée par l'action de la vis de commande (17) en regard d'une graduation de référence et est pro-45 portionnelle à l'effort introduit entre les deux appuis du porte-outil.

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3 feuilles dessins

Claims (18)

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   REVENDICATIONS

   1. Appareil à aléser permettant la prise de cotes avec tolérance précise, caractérisé par le fait qu'une queue du porte-outil (4) est maintenue entre deux appuis (11, 7 ; 41 ; 44) et par le fait qu'il comporte des moyens (17,23; 17, 35) appliquant une force réglable contre la surface périphérique de la queue du porte-outil (4) en un point situé entre Iesdits appuis (11, 7; 41 ; 44).
2. 2. Appareil à aléser selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (8) appliquant une contrainte entre les deux appuis (11,7 ; 41 ; 44) du porte-outil pour supprimer tout jeu préalablement à l'introduction de la charge pour la prise de cotes.
3. 3. Appareil à aléser selon les revendications 1 et 2 comprenant un dispositif de fixation (1) recevant la queue du porte-outil (4), caractérisé en ce que cette queue est munie d'un organe flexible et dé-formable (25,30).
4. 4. Appareil à aléser selon les revendications 1 et 2 comprenant un dispositif de fixation (1) recevant la queue du porte-outil, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce (27) recevant une des extrémités de la queue du porte-outil (4), ladite pièce (27) étant solidarisée au dispositif de fixation (1) et comprenant un organe flexible et défor-mable (25) bloqué sur le dispositif de fixation.
5. 5. Appareil à aléser selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le dispositif de fixation (1) comprend des ouvertures (19) débouchant dans l'alésage intérieur recevant la queue du porte-outil (4) et dans lesquelles sont disposés les moyens (17,23; 17,35) appliquant une force réglable sur la queue du porte-outil.
6. 6. Appareil à aléser selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'appui arrière du porte-outil comporte un support à roulement réglable (5, 6, 7) situé entre l'extrémité arrière du porte-outil (4) et une bague de précontrainte (8) et disposé à l'intérieur du dispositif de fixation, assurant la précontrainte entre les appuis, et que l'appui avant est constitué par un organe flexible et déformable (11, 28) monté sur le porte-outil.
7. 7. Appareil à aléser selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'organe flexible et déformable (11, 25, 27) présente la forme d'une coupelle s'ajustant sur une portée conique (12) du porte-outil (4) et comprenant une collerette intérieure (14) de centrage par rapport au cône du dispositif de fixation, des ouvertures (24) pour le positionnement de vis (18) pénétrant dans le dispositif de fixation (1) et comprenant en outre une zone de flexion (25) entre sa bordure périphérique extérieure et sa zone d'appui (27) ou intégrée à la portée conique (12) de la queue du porte-outil.
8. 8. Appareil à aléser selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens appliquant la force réglable sur la queue du porte-outil (4) comprennent une vis (17) réglable en position et formant piston à son extrémité pour agir par un moyen intermédiaire sur une bille (23, 35) venant en appui sur la queue du porte-outil.
9. 9. Appareil à aléser selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen intermédiaire est un fluide (21), une bague d'étanchéité (22) étant disposée dans l'extrémité du conduit entre ledit fluide (21) et la bille (23).
10. 10. Appareil à aléser selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen intermédiaire est un matériau souple déformable (31).
11. 11. Appareil à aléser selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen intermédiaire est constitué d'une rangée de billes (35).
12. 12. Appareil à aléser selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vis (17) comporte des repères mobiles par rapport à un repère fixe ménagé sur les moyens flexibles déformables (11).
13. 13. Appareil à aléser selon les revendications 6 et 8, caractérisé en ce que le porte-outil comporte une partie rigide de part et d'autre de la coupelle flexible (11) jusqu'à sensiblement la portée de contact de la bille (23; 35) sur le porte-outil et une partie souple du côté opposé de l'outil et l'appui arrière sur la bague de précontrainte (8).
14. 14. Appareil à aléser selon la revendication 13, caractérisé en ce que la partie souple établie sur le porte-outil (4) est formée par une diminution de sa section (37) profilée en forme de diabolo entre le point de contact de la queue du porte-outil (4) et la bille (23) et l'appui arrière formé par la bague de précontrainte (8).
15. 15. Appareil à aléser selon la revendication 13, caractérisé en ce que la partie souple du porte-outil est formée par un tronçon élasti-

    5 que (41,44) de la queue du porte-outil.
16. 16. Appareil à aléser selon la revendication 15, caractérisé en ce que la partie souple du porte-outil est formée par un manchon en matériau souple et déformable (41) ajusté et centré sur des portées (40,42) réalisées respectivement aux extrémités en regard l'une de io l'autre de la queue du porte-outil (4) et de la bague de précontrainte (88).
17. 17. Appareil à aléser selon la revendication 16, caractérisé en ce que le porte-outil (4) présente un pan biseauté arrière (38) et une portée (40) pour le centrage et le maintien du manchon (41).

    15 18. Appareil à aléser selon la revendication 16, caractérisé enee que le porte-outil présente un pan arrière droit (39) et une portée (40) pour le centrage et le maintien du manchon (41).
18. 19. Appareil à aléser selon la revendication 15, caractérisé en ce que le porte-outil comprend à son extrémité arrière un évidement conique (43) autorisant le centrage d'un élément souple (44) rapporté s'ajustant dans une échancrure (45) de la bague de précontrainte (8).