FR2631864A1 - Multi-function machining head for machine tools - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une tête d'usinage polyvalente permettant d'équiper une machine-outil d'un type quelconque, mais avantageusement à commande numérique. The present invention relates to a multipurpose machining head for equipping a machine tool of any type, but advantageously numerically controlled.
Cette tête est destinée à recevoir des outils coupants, fixes ou rotatifs, travaillant par enlèvement de copeaux pour permettre la réalisation des opérations d'usinage les plus variées. This head is intended to receive cutting tools, fixed or rotary, working by removing chips to allow the realization of the most varied machining operations.
En particulier, avec un outil fixe, la tête permet d'effectuer les opérations de tournage horizontal ou vertical, tournage extérieur ou intérieur, mortaisage et rainurage et avec un outil -tournant, les opérations de fraisage, alésage, perçage et taraudage. In particular, with a stationary tool, the head makes it possible to carry out horizontal or vertical turning operations, exterior or interior turning, slotting and grooving and with a turning tool, the milling, boring, drilling and tapping operations.
On connaît déjà des têtes d'usinage spécialisées susceptibles de recevoir des outils fixes ou rotatifs de nature diverse et destinées à équiper des machines-outils traditionnelles ou à commande numérique, en particulier
- les têtes "orientables" de fraiseuses ou d'aléseuses,
- les têtes dites "universelles" de fraiseuses ou d'aléseuses,
- les têtes à "tourelles révolver" pour aléseuses, perçeuses, centres d'usinage,
- les têtes coulissantes.Specialized machining heads are already known which are capable of receiving fixed or rotary tools of various types and which are intended to equip traditional or numerically controlled machine tools, in particular
- "orientable" heads of milling machines or boring machines,
- the so-called "universal" heads of milling machines or boring machines,
- heads with "revolver turrets" for boring machines, drilling machines, machining centers,
- sliding heads.
Les têtes d'usinage précédentes présentent toutefois divers inconvénients et limitations qui ont été reconnus dans le cadre de la présente invention. En particulier
- ces têtes à outils multiples visent#en général l'équipement de machines spécialisées et sont adaptées à ces machines, de sorte que leur polyvalence est limitée
- ces têtes sont souvent volumineuses, ce qui limite pour une machine déterminée, la nature des pièces susceptibles d'être usinées si on ne veut pas procéder à une reprise de la pièce ;
- les têtes d'usinage connues à outils multiples ne développent souvent pour les outils tournants qu'une puissance de travail limitée.Ainsi les tourelles révolver à outils multiples ne peuvent généralement pas travailler audelà de deux kw
- la rigidité de-la fixation laisse souvent à désirer, ce qui limite la précision de l'usinage ;
- le montage et la fixation des outils interdisent souvent un changement d'outil automatique, ce qui limite considérablement les. possibilités d'automatisation de la machine-outil.The preceding machining heads however have various drawbacks and limitations which have been recognized in the context of the present invention. In particular
- these multiple tool heads generally target # the equipment of specialized machines and are adapted to these machines, so that their versatility is limited
- These heads are often bulky, which limits for a given machine, the nature of the parts likely to be machined if one does not want to proceed with a recovery of the part;
- Known multi-tool machining heads often only develop limited working power for rotary tools, so multi-tool turrets generally cannot work beyond two kW
- The rigidity of the fixing often leaves something to be desired, which limits the precision of the machining;
- the mounting and fixing of tools often prohibits an automatic tool change, which considerably limits them. possibilities for machine tool automation.
La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients précités en présentant une tête d'usinage à très haute polyvalence, adaptable aux machines-outils et aux centres d'usinage connus les plus variés, cette tête présentant de plus une remarquable compacité de nature à permettre de multiples opérations d'usinage sans reprise de pièce. The present invention aims to remedy all of the aforementioned drawbacks by presenting a machining head with very high versatility, adaptable to machine tools and to the most varied known machining centers, this head also having a remarkable compactness of likely to allow multiple machining operations without reworking of parts.
L'invention est en effet basée sur la découverte qu il était possible de répondre au cahier des charges qui précède avec deux emplacements d'outils seulement; angulairement distincts, respectivement pour un outil fixe et un outil tournant, sous la condition que l'outil tournant puisse être mis en travail dans les diverses positions d'indexage prévues pour la tête. The invention is in fact based on the discovery that it was possible to meet the above specifications with only two tool locations; angularly distinct, respectively for a fixed tool and a rotating tool, under the condition that the rotating tool can be put into work in the various indexing positions provided for the head.
Complémentairement, la tête polyvalente selon l'invention vise à offrir la plus grande compacité possible å l'utilisateur, tout en permettant un usinage de haute précision, avec une puissance de coupe élevée (par exemple de l'ordre de 8 kw) et en autorisant un changement d'outil automatique à la fois en ce qui concerne le profil de coupe de cet outil que son caractère fixe ou tournant. In addition, the multi-purpose head according to the invention aims to offer the greatest possible compactness to the user, while allowing high-precision machining, with high cutting power (for example of the order of 8 kw) and in authorizing an automatic tool change both with regard to the cutting profile of this tool as its fixed or rotating nature.
Suivant l'invention, la tête d'usinage polyvalente pour machines-outils, destinée à recevoir des outils tournants et des outils fixes, est caractérisée en ce qu'elle comprend une couronne montée rotativement sur un corps fixe par rapport à elle, cette couronne comportant à la fois une monture pour un outil tournant et une monture pour un outil fixe, les emplacements prévus pour ces outils se trouvant à la périphérie de la couronne, des moyens pour indexer la position angulaire de la couronne par rapport au corps et des moyens pour entraîner la monture de l'outil tournant quelle que soit la position d'indexation de la couronne. According to the invention, the multipurpose machining head for machine tools, intended to receive rotary tools and stationary tools, is characterized in that it comprises a crown rotatably mounted on a body fixed relative to it, this crown comprising both a mount for a rotating tool and a mount for a stationary tool, the locations provided for these tools being at the periphery of the crown, means for indexing the angular position of the crown relative to the body and means to drive the mounting of the rotating tool whatever the indexing position of the crown.
L'invention permet ainsi, avec une remarquable économie de moyens, de répondre à un cahier des charges d'usinage très étendu. The invention thus makes it possible, with remarkable economy of means, to meet very extensive machining specifications.
Selon une réalisation préférée de l'invention, les axes des montures des outils tournants et fixes sont situés dans un même plan orthogonal à l'axe de rotation de la couronne sur le corps et sont également orthogonaux entre eux. According to a preferred embodiment of the invention, the axes of the mounts of the rotary and fixed tools are located in the same plane orthogonal to the axis of rotation of the crown on the body and are also orthogonal to one another.
L'invention prévoit également, de façon préférée, que les monturesdes outils tournants et fixes comportent des dispositifs de serrage d'outil similaires. The invention also preferably provides that the mounts of the rotary and stationary tools include similar tool clamping devices.
Dans une réalisation préférée, l'entraînement de l'outil tournant est assuré au moyen d'un arbre moteur dirigé suivant l'axe de la couronne, monté dans le corps, faisant saillie hors de celui-ci et qui attaque par un renvoi a'angle à pignons la broche rotative de la monture de l'outil tournant. In a preferred embodiment, the drive of the rotary tool is ensured by means of a motor shaft directed along the axis of the crown, mounted in the body, protruding from it and which attacks by a reference a 'angle with pinions the rotary spindle of the rotary tool mount.
Selon une autre particularité préférée de la tête d'usinage conforme à l'invention, la monture de l'outil fixe comprend un étrier disposé dans un plan transversal et notamment orthogonal,-à l'axe de l'outil tournant, cet étrier contournant la monture prévue pour ce dernier. According to another preferred feature of the machining head according to the invention, the frame of the fixed tool comprises a stirrup arranged in a transverse plane and in particular orthogonal, -to the axis of the rotating tool, this bypassing stirrup the mount provided for the latter.
L'invention triomphe ainsi d'un préjugé en réalisant une couronne à deux axes sécants. The invention thus triumphs over a prejudice by producing a crown with two intersecting axes.
Selon une autre particularité préférée de l'invention, la couronne porte-outils est capable d'un certain déplacement en translation suivant son axe, qui coïncide avec l'axe du corps qui la porte, des butées en regard, notamment de profil tronconique, étant aménagées sur la couronne et sur le corps et un vérin disposé entre le corps et la couronne permettant *'amener ces butées en contact bloquant pour mettre la couronne en position de travail. According to another preferred feature of the invention, the tool-holder ring is capable of a certain displacement in translation along its axis, which coincides with the axis of the body which carries it, facing stops, in particular of frustoconical profile, being arranged on the crown and on the body and a cylinder arranged between the body and the crown allowing * 'bring these stops in blocking contact to put the crown in the working position.
Selon une particularité préférée de la tête d'usinage conforme à l'invention, les moyens d'indexation de la couronne par rapport au corps comprennent un plateau à encoches porté par la couronne, la position des encoches correspondant aux positions d'indexation, une fourche articulée portant un doigt d'indexation destiné à être engagé de façon amovible dans l'une desdites encoches par déplacement de la fourche selon une direction sensiblement orthogonale au plateau à encoches, des moyens pour commander l'engagement ou le dégagement du doigt d'indexation relativement aux encoches et des moyens pour faire tourner la couronne par rapport à la tête et faire défiler les encoches devant le doigt d'indexation. According to a preferred feature of the machining head according to the invention, the means for indexing the crown relative to the body comprise a notched plate carried by the crown, the position of the notches corresponding to the indexing positions, a articulated fork carrying an indexing finger intended to be removably engaged in one of said notches by displacement of the fork in a direction substantially orthogonal to the notched plate, means for controlling the engagement or disengagement of the finger indexing relative to the notches and means for rotating the crown relative to the head and scrolling the notches in front of the indexing finger.
Ces moyens, simples et économiques, permettent une indexation très précise, surtout si la fourche portant le doigt d'indexation est reliée au corps par une pseudoarticulation à lame élastique. These simple and economical means allow very precise indexing, especially if the fork carrying the indexing finger is connected to the body by a pseudoarticulation with an elastic blade.
Selon une autre particularité de l'invention, les moyens d'entraînement de la couronne par rapport à la tête, notamment dans le cas où les positions d'indexation sont en nombre discret, comportent une liaison à Croix de Malte. According to another characteristic of the invention, the means for driving the crown relative to the head, in particular in the case where the indexing positions are in discrete number, comprise a connection with the Maltese Cross.
D'autres particularités et avantages de l'invention résulteront encore de la description ci-après. Other features and advantages of the invention will also result from the description below.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, on a représenté une réalisation préférée de la tête d'usinage polyvalente suivant l'invention. In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples, a preferred embodiment of the multipurpose machining head according to the invention has been shown.
La figure 1 est une vue en élévation latérale de la tête. Figure 1 is a side elevational view of the head.
La figure 2 est une vue en bout du côté de la couronne, les outils fixes et tournants n'étant pas engagés. Figure 2 is an end view of the side of the crown, the fixed and rotating tools not being engaged.
La figure 3 est un schéma perspectif du corps et de la couronne de la tête, la plaque d'obturation de la couronne étant supposée écartée. Figure 3 is a perspective diagram of the body and the crown of the head, the shutter plate of the crown being assumed to be apart.
La figure 4 est une vue simplifiée à plus grande échelle de la tête, en coupe par le plan axial IV-IV de la figure 2. FIG. 4 is a simplified view on a larger scale of the head, in section through the axial plane IV-IV of FIG. 2.
La figure 4A est la vue à grande échelle du détail
VA de la figure 4.Figure 4A is a large-scale view of the detail
VA of figure 4.
La figure 5 est une vue plus détaillée que la figure 4 en coupe par le plan axial V-V orthogonal au plan IV
IV.Figure 5 is a more detailed view than Figure 4 in section through the axial plane VV orthogonal to the plane IV
IV.
La figure 6 est une vue en coupe par le plan V=-VI de la figure 4 montrant les moyens d'indexation de la couronne. Figure 6 is a sectional view through the plane V = -VI of Figure 4 showing the means of indexing the crown.
La figure 7 est une vue de face du plateau du corps portant les encoches d'indexation. FIG. 7 is a front view of the plate of the body carrying the indexing notches.
La figure 8 est une vue en élévation après coupe suivant Vili-Vili de la figure 5 montrant le dispositif d'indexation de la couronne. Figure 8 is an elevational view after section along Vili-Vili of Figure 5 showing the indexing device of the crown.
La figure 8A est une vue de détail à plus grande échelle, en coupe suivant VIIIA-VIIIA-de la figure 8. FIG. 8A is a detail view on a larger scale, in section along VIIIA-VIIIA-of FIG. 8.
La figure 8B est une autre vue de détail à plus grande échelle en coupe selon VIIIB-VIiIB de la figure 4. FIG. 8B is another detail view on a larger scale in section along VIIIB-VIiIB of FIG. 4.
La figure 9 est une vue en coupe partielle plus détaillée que la figure 6 montrant le dispositif d'indexation en cours de fonctionnement. Figure 9 is a more detailed partial sectional view than Figure 6 showing the indexing device during operation.
La figure 10 est une vue en coupe suivant un plan axial du manchon pour l'accouplement de la couronne au corps. Figure 10 is a sectional view along an axial plane of the sleeve for coupling the crown to the body.
La figure il est un schéma illustratif des moyens hydrauliques de commande prévus pour la tête. FIG. 11 is an illustrative diagram of the hydraulic control means provided for the head.
La figure 12 montre à titre illustratif en coupe axiale les diverses opérations d'usinage pouvant être effectuées sur une pièce de révolution avec la tête conforme à l'invention. FIG. 12 shows by way of illustration in axial section the various machining operations that can be carried out on a part of revolution with the head according to the invention.
La figure 13 est la vue en bout correspondante. Figure 13 is the corresponding end view.
La figure 14 est la coupe suivant XIV-XIV de la
figure 12.Figure 14 is the section along XIV-XIV of the
figure 12.
En se reportant aux figures 1 à 3 des dessins
annexées, on voit une réalisation préférée de tête polyvalente l conforme à l'invention.Referring to Figures 1 to 3 of the drawings
annexed, a preferred embodiment of a multi-purpose head 1 can be seen in accordance with the invention.
Cette tête 1 comprend essentiellement un corps A
d'axe U-U sur lequel est montée avec un certain degré de
liberté en translation axiale suivant U-U et en rotation
autour de U-U, une couronne porte-outils B qui est munie d'un manchon d'accouplement 2 entourant partiellement le corps A
et permettant sa liaison avec celui-ci.This head 1 essentially comprises a body A
UU axis on which is mounted with a certain degree of
freedom in axial translation along UU and in rotation
around UU, a tool crown B which is provided with a coupling sleeve 2 partially surrounding the body A
and allowing its connection with it.
La tête 1 peut être montée, par l'intermédiaire d'un plateau 3 du corps A, à volonté à poste fixe ou sur un
tour, une fraiseuse ou encore un centre d'usinage auquel cas elle peut être rendue mobile dans l'espace selon trois axes
Y, Z deux à deux orthogonaux. L'axe U-U pourrait aussi être articulé autour de l'un des axes X, Y ou Z ou par rapport à un centre de rotation. De préférence cette tête est destinée à équiper un centre d'usinage comportant un tour, du genre visé par la demande de brevet français de la demanderesse, déposée conjointement et intitulée
Dans la description qui suit, on supposera pour simplifier que le corps A est fixe dans l'espace.The head 1 can be mounted, via a plate 3 of the body A, at will at a fixed station or on a
lathe, a milling machine or a machining center in which case it can be made mobile in space along three axes
Y, Z two to two orthogonal. The UU axis could also be articulated around one of the X, Y or Z axes or relative to a center of rotation. Preferably, this head is intended to equip a machining center comprising a lathe, of the type referred to by the applicant's French patent application, filed jointly and entitled
In the description which follows, it will be assumed for simplicity that the body A is fixed in space.
La couronne B présente un contour polygonal (Fig. Crown B has a polygonal outline (Fig.
2) et porte à sa périphérie à la fois une monture 4 pour un outil tournant 6 et une monture non rotative 5 pour un outil fixe 7. Sur la figure 2, les outils 6 et 7 sont représentés avant leur mise en place dans les montures respectives.2) and carries at its periphery both a mount 4 for a rotating tool 6 and a non-rotating mount 5 for a stationary tool 7. In FIG. 2, the tools 6 and 7 are shown before their installation in the mounts respective.
Comme on le voit sur les figures 2 et 3, les axes W et X des montures 4 et 5 sont orthogonaux à l'axe U-U de rotation de la couronne B sur le corps A et ils sont de plus orthogonaux entre eux. Selon une autre particularité de l'invention, les montures 4 et 5 comportent des dispositifs de serrage d'outil similaires avec une prise d'outil normalisée de la queue de l'outil de manière à permettre une complète interchangeabilité des outils. As can be seen in FIGS. 2 and 3, the axes W and X of the mounts 4 and 5 are orthogonal to the axis U-U of rotation of the crown B on the body A and they are moreover orthogonal to one another. According to another feature of the invention, the mounts 4 and 5 comprise similar tool clamping devices with a standardized tool grip of the tool shank so as to allow complete interchangeability of the tools.
Plus particulièrement, la monture d'outil tournant 4 comprend une broche 8 présentant une ouverture tronconique 10 pour l'engagement de la queue de l'outil. La broche S est prolongée suivant son axe W-W par un .tube 12 monté rotativement dans la carcasse 13 de la couronne B grâce à des roulements 14 placés de part et d'autre de l'axe U-U. La monture 4 porte encore un pignon conique 16, orthogonal à l'axe W-W destiné à permettre son entraînement en rotation à partir d'un pignon moteur 17 orthogonal à l'axe U-U, l'ensemble des pignons 16 et 17 constituant un renvoi de mouvement à angle droit. More particularly, the rotary tool mount 4 comprises a spindle 8 having a frustoconical opening 10 for engaging the shank of the tool. The spindle S is extended along its axis W-W by a .tube 12 rotatably mounted in the carcass 13 of the crown B by means of bearings 14 placed on either side of the axis U-U. The frame 4 also carries a bevel gear 16, orthogonal to the axis WW intended to allow its drive in rotation from a drive gear 17 orthogonal to the axis UU, the assembly of the gears 16 and 17 constituting a reference of right angle movement.
Le pignon i7 est ménagé à l'extrémité d'un arbre d'entraînement 18 entraîné par tous moyens moteurs d'un type connu, non figurés, et qui traverse axialement suivant U-U le corps A. L'arbre 18 est logé dans un perçage axial 19 de ce corps où il est guidé par des roulements 20. The pinion i7 is formed at the end of a drive shaft 18 driven by any motor means of a known type, not shown, and which passes axially along UU the body A. The shaft 18 is housed in a bore axial 19 of this body where it is guided by bearings 20.
A l'extrémité interne du perçage 19 et en regard d'une cuvette 21 de la carcasse 13, le corps A présente une collerette 22 à bord tombé 23 (figure 4A) dont le rôle sera vu plus loin. At the internal end of the bore 19 and opposite a bowl 21 of the carcass 13, the body A has a flange 22 with a dropped edge 23 (FIG. 4A) whose role will be seen below.
La cuvette 21 débouche dans une chambre centrale 15 ménagée dans la carcasse 13 de la tête B. Cette chambre 15 est obturée par un couvercle amovible 34 dont le centre présente une prise d'air ajourée 34a dont le rôle sera vu plus loin. The bowl 21 opens into a central chamber 15 formed in the carcass 13 of the head B. This chamber 15 is closed by a removable cover 34 whose center has a perforated air intake 34a whose role will be seen later.
La monture de fixation de la queue 6a de l'outil tournant 6, d'un genre en lui-même .connu, comprend à l'intérieur de la broche 4, des billes de blocage 24 emprisonnées entre cette broche fixe en translation et un coulisseau axial 26 déplaçable suivant l'axe W-W. Le coulisseau 26 est soumis aux actions antagonistes d'un système élastique 28 de rappel vers le haut dans la position de la figure 4 (tel qu'un ressort à boudin ou de préférence un empilage de rondelles genre Belleville) et d'un vérin hydraulique 30 de desserrage logé dans une saillie 31 de la carcasse 13 du côté opposé à la broche tournante 4. The mounting for fixing the shank 6a of the rotary tool 6, of a kind in itself known, comprises inside the spindle 4, locking balls 24 trapped between this spindle fixed in translation and a axial slide 26 movable along the axis WW. The slide 26 is subjected to the opposing actions of an elastic system 28 for returning upwards in the position of FIG. 4 (such as a coil spring or preferably a stack of Belleville-type washers) and a hydraulic cylinder 30 of loosening housed in a projection 31 of the carcass 13 on the side opposite to the rotating spindle 4.
Le vérin 31 comprend un cylindre 32 dans lequel est monté un piston 33 qui peut appuyer sur l'extrémité libre 26a du coulisseau 26. The jack 31 comprises a cylinder 32 in which is mounted a piston 33 which can press on the free end 26a of the slide 26.
Si le piston 33 est déplacé suivant F (figure 4), il repousse le coulisseau 26 et permet aux billes 24 de s'échapper dans un logement annulaire 10a de la broche 4. On peut alors mettre en place la queue 6a de l'outil tournant 6 qui est serrée positivement lorsque le coulisseau 26 reprend sa position initiale sous l'action du système élastique 28. If the piston 33 is moved along F (Figure 4), it pushes the slide 26 and allows the balls 24 to escape into an annular housing 10a of the spindle 4. We can then put in place the shank 6a of the tool turning 6 which is positively tightened when the slide 26 returns to its initial position under the action of the elastic system 28.
De son côté, la monture 5 pour la fixation de-la queue 7a de l'outil fixe 7 comporte (figure 5) une broche q ménagée dans la carcasse 13. For its part, the mount 5 for fixing the shank 7a of the stationary tool 7 comprises (FIG. 5) a pin q formed in the carcass 13.
La broche 9 présente, comme la broche 8, une entrée tronconique 11, terminée par un logement annulaire Ila. Des billes de blocage 25 sont emprisonnées entre la broche q et un coulisseau 27, mobile suivant l'axe X-X de la couronne B. Pin 9 has, like pin 8, a frustoconical entry 11, terminated by an annular housing Ila. Locking balls 25 are trapped between the spindle q and a slide 27, movable along the axis X-X of the crown B.
Selon une particularité remarquable de l'invention, le coulisseau 27 appartient à un étrier massif 29, situé dans un plan U-X orthogonal à l'axe W-W de l'outil tournant.6 et qui contourne le tube rotatif 12 de la monture 4. According to a remarkable feature of the invention, the slide 27 belongs to a solid stirrup 29, located in a plane U-X orthogonal to the axis W-W of the rotary tool. 6 and which bypasses the rotary tube 12 of the mount 4.
Du côté opposé de la broche 4, l'étrier 29 porte un axe 29a engagé dans un palier 35 aménagé dans une saillie 37 de la carcasse 13 du côté opposé à la broche 9. On the opposite side of the spindle 4, the stirrup 29 carries an axis 29a engaged in a bearing 35 arranged in a projection 37 of the carcass 13 on the side opposite to the spindle 9.
L'étrier 29 est sollicité suivant G (position de desserrage) par un ressort hélicoïdal 39 (ou moyens élastiques analogues) entourant l'axe 29a. The stirrup 29 is biased along G (loosening position) by a helical spring 39 (or similar elastic means) surrounding the axis 29a.
Cette action est antagoniste à celle d'un vérin hydraulique de serrage 41, disposé autour du logement lla et qui comporte un piston annulaire 42 mobile dans une gorge cylindrique 43 pratiquée dans la broche 9. This action is antagonistic to that of a hydraulic clamping cylinder 41, disposed around the housing 11a and which comprises an annular piston 42 movable in a cylindrical groove 43 formed in the spindle 9.
L'extrémité libre du piston 42 appuie sur une portée 44 de l'étrier 29. The free end of the piston 42 bears on a bearing surface 44 of the caliper 29.
On comprend que si le vérin 41 n'est pas alimenté en huile sous pression, la poussée des organes élastiques 39 sur l'étrier 29 et le coulisseau 27 provoque la descente de celui-ci suivant G (sur la figure 5), ce qui amène les billes 25 dans le logement annulaire lIa et permet d'engager la queue 7a de l'outil fixe 7 dans le fond de la broche 9. It is understood that if the jack 41 is not supplied with pressurized oil, the thrust of the elastic members 39 on the stirrup 29 and the slide 27 causes the latter to descend along G (in FIG. 5), which brings the balls 25 into the annular housing IIa and makes it possible to engage the shank 7a of the stationary tool 7 in the bottom of the spindle 9.
La mise sous pression du vérin 41 assure ensuite le serrage de l'outil 7 par les billes 25. The pressurization of the jack 41 then ensures the tightening of the tool 7 by the balls 25.
Selon un autre aspect de l'invention, la couronne porte-outils B est capable, non seulement d'un mouvement de rotation autour de l'axe U-U mais aussi d'une certaine translation le long de cet axe, ceci afin de permettre son indexage dans la position de travail désirée de l'outil 6 ou 7 par rapport au corps A. Des moyens sont de plus prévus pour assurer un calage très précis de la couronne B sur le corps A en position de travail. A cet effet, (figure 4 ou 5), le corps A a une première portée tronconique 51 ménagée sur un manchon annulaire 52 et une deuxième portée tronconique 53 sur un fourreau 54 (alèse suivant le perçage 19) et qui fait saillie au-delà du manchon 52 vers la couronne B. According to another aspect of the invention, the tool-holder ring B is capable, not only of a rotational movement around the axis UU but also of a certain translation along this axis, this in order to allow its indexing in the desired working position of the tool 6 or 7 relative to the body A. Means are also provided to ensure very precise setting of the crown B on the body A in the working position. To this end, (FIG. 4 or 5), the body A has a first frustoconical bearing 51 formed on an annular sleeve 52 and a second frustoconical bearing 53 on a sheath 54 (draw sheet following the bore 19) and which projects beyond from sleeve 52 to crown B.
De son côté, le manchon 2 de la couronne 3, qúf est rapporté sur la carcasse 13, présente deux portées tronconiques 55 et 56 étagées, en regard des portées 51 et 53. For its part, the sleeve 2 of the crown 3, which is attached to the carcass 13, has two frustoconical bearing surfaces 55 and 56 stepped, facing the bearing surfaces 51 and 53.
La portée 56 est prolongée par un palier 57 ajusté sur une portée 58 du fourreau 54 de manière à pouvoir coulisser et tourner sur celle-ci. Les deux paires de portées tronconiques ainsi prévues sont en acier nitruré et surfacées avec le maximum de précision.The bearing 56 is extended by a bearing 57 adjusted on a bearing 58 of the sheath 54 so as to be able to slide and rotate thereon. The two pairs of frustoconical surfaces thus provided are made of nitrided steel and surfaced with maximum precision.
Les portées 55 et 56 du manchon 2 ainsi que le palier 57 sont particulièrement visibles sur la figure 10, où le manchon 2 est supposé isolé de la carcasse 13. The bearing surfaces 55 and 56 of the sleeve 2 as well as the bearing 57 are particularly visible in FIG. 10, where the sleeve 2 is assumed to be isolated from the carcass 13.
Des moyens sont encore prévus pour assurer à volonté le calage du manchon 2 contre le corps A en position de travail ou le débridage de celui-ci pour permettre un changement d'indexation. Ces moyens comprennent (figure 4A) un vérin hydraulique 61 comportant un piston annulaire 62 coaxial à l'axe U-U, emprisonné dans le logement annulaire 63 formé par la collerette 22 et le bord tombé 23 terminant le manchon 54. Means are also provided to ensure at will the setting of the sleeve 2 against the body A in the working position or the unclamping thereof to allow a change of indexing. These means comprise (FIG. 4A) a hydraulic cylinder 61 comprising an annular piston 62 coaxial with the axis U-U, trapped in the annular housing 63 formed by the flange 22 and the fallen edge 23 ending the sleeve 54.
L'une des faces du piston 62 prend appui sur une portée transversale 64 constituée par le fond d'une cuvette 65 ménagée dans la face antérieure du manchon 2. One of the faces of the piston 62 is supported on a transverse surface 64 formed by the bottom of a cup 65 formed in the front face of the sleeve 2.
Selon un autre aspect encore de l'invention, illustré en-particulier aux figures 6 à 9, les moyens d'indexation de la couronne B par rapport au corps A comprennent un plateau 66 à encoches 67. Le plateau 66 peut être soit usiné dans la face du manchon 2 située en regard du corps A, comme schématisé aux figures 4 et- 6, soit de préférence constitué par une couronne 68 rapportée sur ladite face par des vis 69 comme montré à la figure 7. According to yet another aspect of the invention, illustrated in particular in FIGS. 6 to 9, the means for indexing the crown B relative to the body A comprise a plate 66 with notches 67. The plate 66 can be either machined in the face of the sleeve 2 situated opposite the body A, as shown diagrammatically in FIGS. 4 and 6, is preferably constituted by a crown 68 attached to said face by screws 69 as shown in FIG. 7.
Dans l'exemple considéré, il est prévu quatre positions d'indexation à 900 les unes des autres et une capacité de rotation de la couronne B par rapport au corps A de 2700. In the example considered, four indexing positions are provided at 900 from each other and a capacity for rotation of the crown B relative to the body A of 2700.
A cette fin, le plateau 66 présente quatre encoches 67 à 900. Les encoches 67 sont de préférence légèrement trapézoïdales comme montré aux figures 7 et 9. To this end, the plate 66 has four notches 67 to 900. The notches 67 are preferably slightly trapezoidal as shown in FIGS. 7 and 9.
Le moyens d'indexation comprennent d'autre part (figure 8 et 8a) une fourche 71 déplaçable transversalement, sensiblement orthogonale à l'axe U-U et entourant le fourreau 54 sur 1800 environ. La fourche 71 porte en sa partie médiane un doigt d'indexation 72 dirigé vers les encoches 67 et adapté à leur profil. The indexing means further comprise (FIGS. 8 and 8a) a fork 71 movable transversely, substantially orthogonal to the axis U-U and surrounding the sheath 54 of about 1800. The fork 71 carries in its middle part an indexing finger 72 directed towards the notches 67 and adapted to their profile.
Dans la réalisation préférée représentée aux figures 8 et 8A, la fourche 71 est reliée au corps A par une pseudo-articulation constituée par deux lames flexibles 73 en acier à ressort respectivement fixées au corps A et à ladite fourche 71 par des vis 74 et 75. In the preferred embodiment shown in FIGS. 8 and 8A, the fork 71 is connected to the body A by a pseudo-articulation constituted by two flexible blades 73 made of spring steel respectively fixed to the body A and to said fork 71 by screws 74 and 75 .
Des moyens sont prévus pour commander l'engagement ou le dégagement du doigt 72 relativement aux encoches 67. Means are provided for controlling the engagement or disengagement of the finger 72 relative to the notches 67.
Ces moyens comprennent un vérin 76 logé dans la face frontale 77 du corps A et dont le piston 78 (mobile selon G-G1) est terminé par une tête épanouie 79 emprisonnée dans la fourche 71 en regard du doigt d'indexation 72 (figure 8B).These means comprise a jack 76 housed in the front face 77 of the body A and whose piston 78 (movable according to G-G1) is terminated by a open head 79 trapped in the fork 71 opposite the indexing finger 72 (FIG. 8B ).
D'autres moyens sont prévus pour faire tourner la couronne B par rapport à la tête A afin de l'amener à la position d'indexation désirée (en faisant défiler les encoches 67 devant le doigt 72). Ces moyens, notamment dans le cas d'un nombre limité de positions d'indexation comme prévu par l'exemple décrit, comprennent une liaison motrice du type à Croix de Malte. Other means are provided for rotating the crown B relative to the head A in order to bring it to the desired indexing position (by scrolling the notches 67 in front of the finger 72). These means, in particular in the case of a limited number of indexing positions as provided by the example described, include a drive link of the Maltese Cross type.
A cet effet le corps A porte du côté opposé au doigt d'indexation 72 par rapport à l'axe U-U un disque chanfreiné 80 monté rotativement autour d'un axe TT sur un arbre moteur 81 parallèle à l'axe U-U et qui porte un galet 82 et une came 83 excentrés relativement à l'axe TT. Le galet 82 et la came 83 peuvent venir en prise avec une succession de logements radiaux 84- et profilés semi-circulairement 85 alternant sur le plateau 66. Les encoches d'indexation 67 font suite aux logements 84 (figure 7). To this end, the body A carries on the side opposite the indexing finger 72 with respect to the axis UU a chamfered disc 80 rotatably mounted around an axis TT on a motor shaft 81 parallel to the axis UU and which carries a roller 82 and a cam 83 offset relative to the axis TT. The roller 82 and the cam 83 can come into engagement with a succession of radial housings 84- and semi-circular sections 85 alternating on the plate 66. The indexing notches 67 follow the housings 84 (FIG. 7).
La rotation du disque 80 est permise grâce à une creusure annulaire 86 du fourreau 54. The rotation of the disc 80 is permitted by virtue of an annular recess 86 of the sheath 54.
L'entraînement de l'arbre 81 est assuré par un moteur 87 et un engrenage 88 (figure 4), tel qu'un moteur hydraulique. The drive of the shaft 81 is provided by a motor 87 and a gear 88 (FIG. 4), such as a hydraulic motor.
La commande des divers vérins et du moteur 87 ménagés sur la tête 1 est assurée à partir d'une centrale hydraulique 89 (figure 11) comprenant une moto-pompe 90, un circuit haute pression 91, un circuit basse pression 92 auxquels sont connectés un ensemble de distributeurs à tiroirs 93, 94, 95, 96, 97 commandés par des relais électriques. The control of the various jacks and of the motor 87 arranged on the head 1 is ensured from a hydraulic unit 89 (FIG. 11) comprising a motor pump 90, a high pressure circuit 91, a low pressure circuit 92 to which a set of distributors with drawers 93, 94, 95, 96, 97 controlled by electrical relays.
Les circuits haute pression en aval des distributeurs 93, 94 et 95 sont schématisés en 103, 104 et 105, ils desservent respectivement :
- le vérin 30 de desserrage de l'outil tournant 6,
- le vérin 41 de serrage de l'outil fixe 7 (sur le circuit 104 est monté un dispositif de sécurité liO pour le maintien de la pression de serrage),
- et enfin le vérin 61 de blocage de la couronne B sur la tête A.The high pressure circuits downstream of the distributors 93, 94 and 95 are shown diagrammatically at 103, 104 and 105, they serve respectively:
the jack 30 for loosening the rotary tool 6,
the jack 41 for clamping the stationary tool 7 (on the circuit 104 is mounted a safety device liO for maintaining the clamping pressure),
- And finally the jack 61 for locking the crown B on the head A.
Du distributeur 96 partent les conduites 111 et 112 qui alimentent le vérin d'indexation 76 à double effet. The distributor 96 leaves the lines 111 and 112 which supply the double-acting indexing cylinder 76.
La conduite 111 assure le verrouillage du doigt 72 dans l'encoche 67 et la conduite 112 permet le déverrouillage. Line 111 ensures locking of finger 72 in notch 67 and line 112 allows unlocking.
Enfin, les conduites 113 et 114 alimentées par le distributeur 97 permettent la rotation du moteur 87 de changement d'indexation sélectivement dans un sens ou dans l'autre. Finally, the lines 113 and 114 supplied by the distributor 97 allow the rotation of the indexing change motor 87 selectively in one direction or the other.
Comme on le voit sur les figures 4 et 5, les conduites 103 et 104 de commande du desserrage de l'outil tournant et du serrage de l'outil fixe traversent le corps A parallèlement à l'axe U-U et aboutissent à des serpentins souples 103a, 104a enroulés coaxialement autour du manchon 2. As can be seen in FIGS. 4 and 5, the lines 103 and 104 for controlling the loosening of the rotating tool and the clamping of the fixed tool pass through the body A parallel to the axis UU and end in flexible coils 103a , 104a coaxially wound around the sleeve 2.
Ces serpentins doivent permettre une rotation d'au moins 2700 de la couronne B par rapport au corps A.These coils must allow at least 2700 rotation of the crown B with respect to the body A.
Le serpentin 103a est prolongé par un conduit 103b ménagé dans la carcasse 13 et qui aboutit au cylindre 32 du vérin de desserrage 30 (figure 4). The coil 103a is extended by a conduit 103b formed in the carcass 13 and which terminates in the cylinder 32 of the release cylinder 30 (FIG. 4).
Semblablement, le serpentin 104a débouche dans un conduit 104b de la carcasse 13 et aboutit dans la gorge annulaire 43 du vérin de serrage 41 (figure 5). Similarly, the coil 104a opens into a conduit 104b of the carcass 13 and ends in the annular groove 43 of the clamping cylinder 41 (Figure 5).
Cet agencement permet une alimentation permanente des vérins de la couronne B en toutes positions de celle-ci. This arrangement allows a permanent supply of the cylinders of the crown B in all positions thereof.
On voit encore sur la figure 4 les conduites 105, 111 et 112 pratiquées dans le corps A, la conduite 105 étant prolongée à l'intérieur du fourreau 54. FIG. 4 also shows the pipes 105, 111 and 112 made in the body A, the pipe 105 being extended inside the sheath 54.
Selon un autre aspect encore de l'invention, il est prévu un système de lubrification de l'entraînement de la monture rotative 4 et plus particulièrement des pignons 16 et 17 ainsi que des enroulements 14, aumoyen d'une amenée d'huile sous pression par un conduit axial 113 ménagé dans l'arbre moteur 18 qui alimente un gicleur terminal, lequel diffuse le lubrifiant vers les dents en prise desdits pignons. According to yet another aspect of the invention, there is provided a lubrication system for the drive of the rotary mount 4 and more particularly of the pinions 16 and 17 as well as the windings 14, by means of an oil supply under pressure by an axial conduit 113 formed in the motor shaft 18 which supplies a terminal nozzle, which diffuses the lubricant towards the teeth in engagement of said pinions.
Le lubrifiant est évacué par un circuit non figuré, qui dessert les parties en contact du manchon 2 et de la couronne
A.The lubricant is discharged through a circuit that is not shown, which serves the parts in contact with the sleeve 2 and the crown
AT.
Compte tenu de la description détaillée qui précède, la mise en oeuvre et le fonctionnement de la tête d'usinage se comprennent aisément. Given the detailed description above, the implementation and operation of the machining head are easily understood.
Pour assurer l'indexation de la couronne B, on commence par mettre en purge le vérin 61, ce qui assure le débridage de la couronne B qui peut alors tourner à frottement doux autour de l'axe U-U par glissement du palier 57 autour de la portée 58,
Le doigt d'indexation 72 est tiré hors de l'encoche# 67 par contraction du vérin 76 dont la tête épanouie 79 tire sur la fourche 71. Le déplacement de cette fourche de façon sensiblement parallèle â l'axe U-U est possible grâce à la pseudo-articulation formée par les lames 73.To ensure the indexing of the crown B, one starts by purging the jack 61, which ensures the unclamping of the crown B which can then rotate with gentle friction around the axis UU by sliding the bearing 57 around the scope 58,
The indexing finger 72 is pulled out of the notch # 67 by contraction of the jack 76, the open head 79 of which pulls on the fork 71. The displacement of this fork substantially parallel to the axis UU is possible thanks to the pseudo-articulation formed by the blades 73.
Le moteur 87 est alors mis en route. La rotation transmise par l'arbre 81 au disque 80 fait pénétrer le galet 82 et la came 83 successivement dans les logements radiaux 84 et circulaires 85 du plateau 66 (figure 9). The engine 87 is then started. The rotation transmitted by the shaft 81 to the disc 80 causes the roller 82 and the cam 83 to penetrate successively into the radial 84 and circular 85 housings of the plate 66 (FIG. 9).
Grâce à cette démultiplication obtenue par l'entraînement à Croix de Malte, le manchon 2 tourne avec une grande douceur et de façon très précise. Thanks to this reduction obtained by training in the Maltese Cross, the sleeve 2 rotates very smoothly and very precisely.
Quand l'encoche d'indexation 67 souhaitée est en face du doigt 72, le moteur 87 est arrêté et le vérin d'indexation 76 pousse la fourche 71 et le doigt 72 dans cette encoche 67. When the desired indexing notch 67 is opposite the finger 72, the motor 87 is stopped and the indexing cylinder 76 pushes the fork 71 and the finger 72 into this notch 67.
Le contour prismatique de ces pièces permet de parachever l'indexation. The prismatic outline of these parts makes it possible to complete the indexing.
On assure alors le calage de la couronne B sur le corps A par actionnement du vérin 61 dont le piston 62 pousse sur la portée 64. The crown B is then fixed on the body A by actuation of the jack 61, the piston 62 of which pushes on the bearing surface 64.
Si l'outil tournant 6 doit être mis en travail, il suffit d'entraîner l'arbre 18 qui transmet sa rotation à la monture 4 par les pignons 16 et 17. If the rotary tool 6 must be put into work, it suffices to drive the shaft 18 which transmits its rotation to the frame 4 by the pinions 16 and 17.
L'expérience a montré qu'une tête polyvalente conforme à l'invention pouva.it sans difficulté permettre l'entraînement d'un outil 6 à 8000 tours/minute et la transmission d'une puissance de 8 kw. Experience has shown that a multipurpose head according to the invention can easily allow the drive of a tool 6 to 8000 rpm and the transmission of a power of 8 kw.
La lubrification des pièces tournantes est assurée
r par pulvérisation d'un brouillard d'huile par le gicleur 114, lorsque l'outil tournant est mis en service. La prise d'air 34a du couvercle 34 permet la création d'un courant d'air qui pulvérise l'huile en brouillard. Ce dernier est évacué par des conduits 137 (figure 5) vers un collecteur non figuré.Lubrication of rotating parts is ensured
r by spraying an oil mist through the nozzle 114, when the rotary tool is put into service. The air intake 34a of the cover 34 allows the creation of an air current which sprays the oil in a mist. The latter is evacuated via conduits 137 (Figure 5) to a collector not shown.
La polyvalence de la tête indexable à deux outils seulement est illustrée par les figures 12 à 14 où l'on voit une pièce D du genre utilisé en robinetterie, de révolution autour de l'axe S-S serrée entre les mors 120 d'une broche de tour qui peut la faire tourner autour de l'axe précité. The versatility of the indexable head with only two tools is illustrated by Figures 12 to 14 where we see a piece D of the kind used in valves, of revolution around the axis SS clamped between the jaws 120 of a spindle which can make it rotate around the aforementioned axis.
Sans reprise de la pièce D, il est possible d'effectuer son détourage cylindrique suivant 121 par un outil d'ébauche 01,. suivi d'un filetage de l'embout 122 par un outil à fileter 02. Une gorge transversale 123 peut être rélaisée par un outil à gorge 03. Without resumption of the part D, it is possible to carry out its cylindrical trimming according to 121 by a roughing tool 01,. followed by a threading of the endpiece 122 by a threading tool 02. A transverse groove 123 can be releaded by a grooved tool 03.
La face antérieure de la pièce D peut être décolletée en 124 par un alésoir fixe 04 et dans la partie ainsi alésée, il est possible de pratiquer des trous borgnes 125 en forme de boutonnière (figure 13) grâce à la fraise 05. The front face of the part D can be turned at 124 by a fixed reamer 04 and in the part thus bored, it is possible to make blind holes 125 in the form of a buttonhole (FIG. 13) using the cutter 05.
La pièce D peut encore être percée selon un conduit excentré 126 au moyen d'un alésoir rotatif 07 (figure 14). The part D can also be drilled according to an eccentric pipe 126 by means of a rotary reamer 07 (FIG. 14).
Il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites et qu'on peut apporter à celles-ci des variantes d'exécution. It should be understood that the invention is not limited to the embodiments described and that variant embodiments can be made to them.
Ainsi, le dispositif d'indexation pourrait comporter plus de quatre positions en augmentant le nombre des encoches d'indexation. Thus, the indexing device could include more than four positions by increasing the number of indexing notches.
On pourrait ainsi prévoir un système d'indexation continue sur 3600 en commandant la rotation de la couronne 2 relativement au corps A au moyen d'un système à vis tangente, la position de la couronne étant repérée par le nombre de tours ou de fractions de tour de la vis. One could thus provide a continuous indexing system on 3600 by controlling the rotation of the crown 2 relative to the body A by means of a tangent screw system, the position of the crown being identified by the number of turns or fractions of turn of the screw.
De même, la pseudo-articulation de la fourche 71 par lame élastique pourrait être remplacée, mais de façon moins favorable, par une articulation réelle de ladite fourche 71 autour d'un axe orthogonal à l'axe U-U. Similarly, the pseudo-articulation of the fork 71 by elastic blade could be replaced, but less favorably, by a real articulation of said fork 71 around an axis orthogonal to the axis U-U.
On notera encore que l'uniformité des montures fixe et rotative prévues pour les outils permet d'associer à la tête 1 un dispositif de changement d'outil d'un type classique à fourchette ou à barillet. Un tel dispositif 131 à fourchette rotative 132 a éte représenté à la figure 11. La fourchette 132 est commandée-en rotation par un moteur hydraulique 133 alimenté par des conduites 134, 135 à travers un distributeur 136 relié aux conduites 91 et 92. On peut ainsi mettre successivement en place sur la tête 1 un nombre quelconque, aussi grand qu'on le désire, d'outils fixes ou rotatifs en associant au dispositif 131 une chaîne porteoutils sans fin. It will also be noted that the uniformity of the fixed and rotary mounts provided for the tools makes it possible to associate with the head 1 a tool changing device of a conventional type with fork or barrel. Such a device 131 with a rotary fork 132 has been shown in FIG. 11. The fork 132 is controlled in rotation by a hydraulic motor 133 supplied by lines 134, 135 through a distributor 136 connected to lines 91 and 92. It is possible to thus successively place on the head 1 any number, as large as desired, of fixed or rotary tools by associating with the device 131 an endless tool chain.
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FR2631864B1 (en) | 1993-08-27 |
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