La présente invention concerne une machine-outil comportant une poupée montée sur un support mobile comportant un chariot et deux coulisses. Une telle machine peut être par exemple une machine à affûter ou une fraiseuse.
L'utilisateur d'une machine à affûter est amené à affûter des outils de formes très diverses et notamment des fraises cylindriques, à dentures hélicoïdales dont l'extrémité est de forme hémisphérique.
On connaît une machine, décrite par exemple dans le brevet anglais N0 1235278, destinée à affûter des fraises de cette forme, dans laquelle la fraise est entraînée dans un mouvement hélicoïdal dans un plan horizontal, l'affûtage de l'extrémité hémisphérique se faisant par un mouvement de rotation autour d'un axe vertical superposé au mouvement hélicoïdal. Le réglage d'une telle machine est non seulement extrêmement délicat mais la plupart des fraises actuelles ne peuvent pas être affûtées correctement car leur extrémité présente des arêtes de coupe s'inscrivant dans des plans et non dans des surfaces courbes telles que définies par le mouvement de la machine connue.
Pour tenter d'affûter de telles fraises, on pourrait supprimer le mouvement hélicoïdal lors de la rotation autour de l'axe vertical, mais alors on se rend compte que la meule ne suit pas l'arête de coupe de la partie hémisphérique. Il convenait dés lors de rechercher une nouvelle solution permettant de faire un passage correct de l'arête de coupe située sur la partie hémisphérique à l'arête de coupe hélicoïdale.
La présente invention a pour but de mettre à la disposition de l'utilisateur une machine universelle permettant notamment d'affûter ou d'usiner, en une seule opération une fraise hélicoïdale se terminant par une extrémité hémisphérique.
L'invention a pour objet une machine-outil comportant une poupée montée sur un support mobile comportant un chariot et deux coulisses, caractérisé par le fait que le chariot porte une cou
lisse transversale sur laquelle est montée une coulisse longitudi
nale dont le support est monté rotativement et inclinable sur la coulisse transversale, et un dispositif d'entraînement hélicoïdal de
la broche de la poupée, solidaire de la partie inclinable du support, comprenant un curseur se déplaçant sur un guide fixé orien
table de 0 à 90 par rapport à la coulisse longitudinale, et dont
les composantes longitudinale et transversale de déplacement engendrent respectivement un déplacement de la coulisse longitu
dinale sur son support inclinable et une rotation de la broche de
la poupée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme
d'exécution de l'invention.
La fig. 1 en représente une vue d'ensemble en perspective
d'une machine à affûter.
La fig. 2 représente une vue en élévation et en coupe selon la
ligne Il-Il de la fig. 1 montrant seulement les coulisses et le porte
meule.
La fig. 3 représente une vue en élévation et en coupe selon la
ligne III-III de la fig. 1 montrant les mêmes éléments que la fig. 2.
La fig. 4 est une vue schématique explicative montrant spé
cialement le dispositif de détalonnage.
La fig. S illustre schématiquement le fonctionnement de la
machine avec table inclinée.
La machine à affûter représentée au dessin comprend un bâti 1
sur lequel est montée d'une part une colonne 2 portant un support
de meule orientable 3 et d'autre part un chariot 4 supportant une
coulisse transversale 5 et une coulisse longitudinale 6 sur laquelle
est fixée une poupée 7 pour le support d'un outil à affûter 8.
La colonne 2 comprend un arbre central vertical fixe 9 autour
duquel tourne une chemise 10 et sur laquelle peut coulisser un
palier 11, dont le positionnement s'effectue au moyen d'une cré
maillera entraînée par un pignon, le palier 11 étant muni d'une
plateforme 12 sur laquelle est tourillonné au moyen d'un arbre 13
le support de broche 3 qui porte une broche 14 entraînant une
meule d'affûtage 15, la broche 14 étant entraînée en rotation par
l'intermédiaire d'une courroie par un moteur non représenté qui vient se fixer sur un support 16 fixé au support de broche 3. Le support de broche 3 est ainsi orientable autour de l'axe de la colonne 2 et autour de l'axe 13 et peut occuper toutes les positions désirées.
La broche est également positionnable axialement dans le support de broche dans lequel elle est maintenue par serrage d'une partie 17 présentant une fente d'élasticité 18.
Le chariot longitudinal 4 est monté coulissant sur une base fixe 19 par une queue d'aronde 20, le déplacement étant obtenu par la rotation d'une manivelle 21 solidaire d'une vis coopérant avec un écrou. Le chariot 4 comporte une glissière 22 dans laquelle coulisse la coulisse transversale 5 montée sur roulement à aiguilles. A la coulisse transversale 5 est fixé un plateau 23 qui sert de plateforme pour la rotation d'une glissière 112 de la coulisse longitudinale 6 montée sur roulement à aiguilles comme la coulisse 5.
La glissière 112 de la coulisse 6 est en effet montée d'une part rotativement, et d'autre part inclinable sur la coulisse transversale 5 au moyen d'un arbre 25 dont l'extrémité supérieure est vissée dans une partie centrale surélevée 26 d'un support intermédiaire 24 et dont la partie inférieure 27 est pivotée dans un alésage 28 de la coulisse transversale 5 au moyen de deux roulements à billes 29 et 30. La glissière 112 est articulée autour d'un arbre 113 (fig. 2 et 3) à une extrémité de la partie saillante 26 du support intermédiaire et peut être bloquée dans l'inclinaison désirée par des moyens de blocage non représentés.
La glissière 22 porte un bras 31 à l'extrémité duquel est fixé un palier 32 soutenant une vis 33 commandant le déplacement de la coulisse transversale 5 au moyen d'une manivelle 34. L'extrémité 35 de la vis est fixée par serrage à la coulisse transversale 5 au moyen d'une pince 36 de telle sorte qu'il est possible de débrayer le dispositif d'avance de la coulisse 5 en desserrant la pince 36.
La glissière 112 présente un prolongement latéral 37 formant une plate-forme limitée par un bord en demi-cercle 38 dont le centre est occupé par un pivot 39 autour duquel peut tourner un bras horizontal 40 dont les extrémités portent deux plaques verticales 41 et 42 dans lesquelles sont fixées deux barres cylindriques parallèles et horizontales 43 et 44 servant de rails à un chariot 45.
Au-dessus des rails 43 et 44 s'étend un bras horizontal 46 rigidement solidaire d'une plaque 47 reposant sur la table ou coulisse longitudinale 6 sur laquelle elle est fixée dans la rainure en T 48 de cette table. La poupée 7 est montée rotativement sur une tourelle 49, cette tourelle étant reliée au bras 46 par un axe 50 autour duquel elle peut pivoter. Des moyens de serrage, non représentés, permettent de fixer la tourelle et la poupée sur la tourelle dans la position désirée. Les bras 40 et 46 sont les éléments essentiels d'un dispositif utilisé pour l'affûtage d'outils de coupe hélicoïdale. A cet effet, le mouvement rectiligne du chariot 45 sur les barres 43 et 44 est transformé d'une part en un mouvement d'avance rectiligne de la coulisse longitudinale 6 et d'autre part en un mouvement de rotation de la broche 51 de la poupée 7 portant l'outil à
affûter 8.
Le déplacement du chariot est assuré par une cour
roie 52 dont un point est fixé au chariot par une pièce d'attache 110 et s'enroulant sur deux galets à axe vertical 53 et 54,
le galet 53 étant pivoté dans la plaque 40 et servant de renvoi et le galet 54, moteur, étant fixé à l'extrémité d'un arbre entraîné par un moteur à vitesse variable et deux sens de rotation associé à un réducteur dans une unité 55 fixée sous le bras 40, la transmission à
l'arbre du galet 54 s'effectuant par deux pignons coniques 56. Le chariot 45 porte un arbre vertical 57 dont l'extrémité est solidaire d'une courroie 58 montée à l'intérieur du bras 46 et s'enroulant
sur deux galets 59 et 60 pivotés entre les parois latérales 61 et 62
du bras creux 46.
Le galet 59 est solidaire d'une poulie de transmission 63 entraînant, par une courroie 64, une poulie 65 solidaire
d'une poulie 66 entraînant par une courroie de transmission 67 la poulie 68 de la poupée. La courroie 67 est maintenue tendue par
un galet tendeur 69.
L'arbre 57 du chariot 45 porte en outre un galet 70 constitué
par un roulement à billes qui peut se déplacer dans un canal 71 du bras 46 en roulant contre l'une ou l'autre des parois latérales verticales de ce canal avec un très faible jeu. Ainsi le bras 40 étant fixé dans une position angulaire déterminée sur la plate-forme 37, le déplacement du chariot aura pour effet d'une part d'entraîner la courroie 58, c'est-à-dire d'entraîner la broche 51 en rotation, et d'autre part d'entraîner la coulisse longitudinale 6 en agissant sur le bras 46 par le galet 70. Lors du déplacement du chariot la broche 51 de la poupée effectue ainsi un déplacement hélicoïdal, le pas de l'hélice étant fonction de la position angulaire du bras 40 par rapport à la coulisse longitudinale 6. Cette position angulaire est déterminée au moyen d'une graduation 72 portée sur le support 37.
La machine est en outre munie d'un dispositif de détalonnage dont les éléments sont visibles en détail à la fig. 4. Le dispositif comprend une poupée 73 montée sur un support 74 fixé amoviblement sur la coulisse longitudinale 6. L'arbre de cette poupée porte d'un côté une came 75 déterminant l'angle, le nombre de dents et la profondeur maximale de détalonnage de l'outil de coupe à affûter et de l'autre côté une poulie 76 pouvant être reliée à la poulie 68 de la poupée 7 par une courroie de transmission 77. Sur la came 75 s'appuie l'extrémité d'un levier 78 monté pivotant sur un axe horizontal 79 et munie d'un doigt 80 contre lequel s'appuie un second levier 81, horizontal et monté pivotant autour d'un axe vertical 82.
Sur une portée parallélépipédique 83 du support 74, est montée, pivotante autour d'un axe horizontal 84, une pièce rectangulaire en forme de U 85 entourant une partie rectangulaire 86 du support 74, coudé à l'équerre. Cette partie 86 présente une fente horizontale 87 traversée par une vis 88 à tête moletée se vissant dans un plot 89 dont la base plane repose sur la partie 83 du support de manière à tenir ce plot 89 dans une position verticale. Au moyen de la vis moletée 88, il est possible de fixer le plot 89 dans la position désirée, cette position étant repérée au moyen d'une échelle graduée 90 portée sur le bord supérieur incliné de la partie 86. Dans le plot 89 coulisse une tige 91 qui transmet le déplacement du levier 81 au levier 85.
Ce levier 85 est maintenu appuyé contre une butée réglable à vis 92 par un ressort de traction 93 accroché à la partie 86 d'une part et d'autre part à un bras 94 portant la butée 92 et fixé amoviblement à une équerre 95 fixée à la glissière 22 de la coulisse transversale. Le support 94 et l'équerre 95 présentent des trous correspondants 96 et 97 permettant de fixer de manière précise le bras 94 sur l'équerre 95, ceci dans la position désirée le long de cette équerre.
Sur le socle 1 est en outre fixé un support vertical 98 portant une tige cylindrique horizontale 99 dont la position axiale peut être choisie à volonté et bloquée au moyen d'une vis 100. L'extrémité de la tige 99 porte un doigt de butée 101 destiné à coopérer avec un chablon 102 fixé amoviblement sur la coulisse longitudinale 6 et utilisé pour l'affûtage de fraises profilées comme ceci sera décrit plus loin.
Quelques exemples d'utilisation de la machine illustreront son fonctionnement et son infinité de possibilités d'utilisation pour l'affûtage d'outils de coupe de toutes formes, notamment d'outils présentant une extrémité sphérique, tous ces outils pouvant être affûtés sans qu'il soit nécessaire de démonter l'accessoire précédemment utilisé pour le remplacer par un autre accessoire, le seul élément à enlever, dans certains cas, étant le bras 94, bras qui pourrait d'ailleurs être réalisé sous forme rabattable de telle sorte qu'il ne serait même pas nécessaire d'enlever ce bras lorsqu'on n'utilise pas le dispositif de détalonnage.
On décrira l'affûtage d'une fraise de profil, d'enveloppe cylindrique et présentant un profil, selon une coupe axiale, telle que représenté en 103 à la fig. 4, 104 désignant l'axe de la broche 7 sur laquelle est fixée la fraise 103. Dans ce cas l'axe et la broche sont bloqués. Le chablon 102 présente une forme 105 reproduisant le profil de la fraise 103. L'extrémité du doigt 101 est positionnée exactement à la verticale du point d'attaque de la meule 15 sur la fraise 103. Au cas où la coulisse longitudinale était bloquée rotativement sur la coulisse transversale, elle est débloquée de manière à pouvoir tourner librement par son pivot 25. La coulisse transversale est également débloquée. L'utilisateur saisit alors la coulisse longitudinale 6 par ses extrémités et amène le chablon 102 contre l'extrémité du doigt 101 de telle sorte que la meule 15 attaque la fraise 103.
Pour affûter le profil il suffit alors à l'opérateur de déplacer la coulisse 6, totalement libérée dans le plan, tout en appuyant légèrement sur cette coulisse en direction du doigt 101 de telle sorte que le chablon 102 reste en contact avec le doigt 101. Il est laissé au choix de l'opérateur d'orienter la coulisse 6 de telle sorte que le profil de la fraise 103 se présente sous l'angle favorable devant la meule 15. Pour passer à la denture suivante de la fraise 103 on fait tourner l'axe 104 de la broche 7 (fig. 1) pour l'amener dans une nouvelle position dans laquelle il est à nouveau bloqué, ceci au moyen d'un appareil diviseur monté en arrière de la broche 7 sur le dessin.
On décrira maintenant l'affûtage d'une fraise hélicoïdale à extrémité hémisphérique telle que représentée schématiquement auxfig. 1 et 5.
Cette fraise cylindrique 8 qui pourrait être également conique, présente des arêtes de coupe hélicoïdale 106 et se termine par une partie hémisphérique 107 de centre 108. Pour affûter les arêtes de coupe hélicoïdale 106 de cette fraise on utilise le dispositif repré senté a la fig. 1.
Supposons que les arêtes de coupe hélicoïdale 106 de la fraise 8 (fig. 5) ont un angle de 200 par rapport à l'axe de l'hélice.
Pour affûter cette fraise on libère tout d'abord rotativement la coulisse longitudinale 6, puis on incline la coulisse 6 au moins approximativement de 200. Le centre 108 de la sphère est ensuite amené sur le prolongement de l'axe vertical du pivot 25 et la coulisse 6 est bloquée sur la glissière 112, elle-même bloquée à l'inclinaison de 200.
On incline ensuite la broche 14 de telle sorte que la surface 114 de la meule 15 soit horizontale et soit au même niveau que le point d'intersection 115 de la sphère et de l'axe de la fraise, puis on amène la meule en contact avec le point 115,1'axe de la fraise 8 et l'axe de la meule 15 étant coplanaires dans cette position, c'està-dire que l'axe de la fraise est parallèle au plan du dessin à la fig. 3. L'angle de coupe se règle si nécessaire au moyen de la meule.
On règle également le dispositif d'avance hélicoïdal. Le pas de l'hélice étant connu, la règle pivotante 40 est amenée en face de la graduation 72 correspondant à ce pas et elle est bloquée dans cette position. La machine est alors prête pour l'affûtage.
On affûte l'outil 8 en partant de son extrémité 115. Le support intermédiaire 24 étant libre rotativement ou le fait tourner à la main sur son pivot 25,1'extrémité hémisphérique 107 de l'outil étant entraînée dans un mouvement de rotation autour de son centre 108. On obtient ainsi automatiquement un affûtage sphérique.
Après avoir tourné de 900 on immobilise le support intermédiaire 24 sur la coulisse transversale et l'on enclenche le moteurréducteur 55 du dispositif d'avance hélicoïdale. L'outil 8, toujours en contact avec la meule est alors animé d'un mouvement hélicoïdal. Une position intermédiaire de la meule 15 est représentée en
traits mixtes en 15'.
L'hélice 106b ne commence en fait qu'au point 116, alors que
l'affûtage sphérique s'arrête au point 117, mais il s'avère que le
raccordement des points 117 et 116 se fait de façon satisfaisante.
Quant à l'angle de coupe il est égal à zéro à l'extrémité 115, croît jusqu'au point 116, puis reste constant le long de l'hélice 106b.
La conception du dispositif de guidage hélicoïdal est telle
qu'elle permet de réaliser un déplacement hélicoïdal dont l'angle
de pente peut être choisi entre 0 et 900. Ainsi le dispositif d'avance
automatique commandé par le moteur réducteur 55 peut être au
besoin utilisé soit pour obtenir seulement la rotation de la broche,
soit pour obtenir seulement l'avance de la coulisse longitudinale 6
sans rotation de la broche, selon que la règle 40 est perpendicu
laire ou parallèle à la coulisse longitudinale.
Pour effectuer ensuite un détalonnage de la fraise 8 il suffit de changer la meule et l'on répète les mêmes opérations, sans modifier la position de la fraise et les réglages de la coulisse 6 et de l'avance hélicoïdale. L'angle de détalonnage est donné par la meule
Si l'on désire maintenant effectuer un détalonnage au moyen du dispositif de détalonnage représenté à la fig. 4, ce dispositif pouvant avoir été monté à demeure sur la coulisse 6, il suffit de fixer ou de dresser le bras 94 et de remplacer la courroie 67 par la courroie 77 sur la poulie 68 de la poupée. La coulisse longitudinale 6 est bloquée en rotation et en translation sur la coulisse transversale 5, cette coulisse 5 étant libérée sur sa glissière 22 en débrayant le dispositif d'avance transversale 35 par desserrage de la pince 36.
Le ressort 93 accroché entre le support 74 et le bras 94 maintient le levier 85 contre la butée 92, ces deux pièces déterminant la position de la coulisse 5, c'est-à-dire de la broche 7. La machine est prête à fonctionner. La came 75 est entraînée en rotation soit manuellement soit automatiquement par un ensemble moteur-réducteur, non représenté, dans le sens de la flèche F. En tournant, la courbe 109 de la came 75 vient buter contre le galet 111 fixé à l'extrémité du levier 78 et fait pivoter ce levier qui agit à son tour sur le levier 81 qui agit sur la tige coulissante 91 qui agit sur le levier 85. Le levier 85 étant retenu par la butée 92 c'est le support 74 qui s'écarte du bras 94 en entraînant tous les éléments solidaires de la coulisse transversale 5. Comme le galet 111 suit le pourtour de la came 109, le levier 78 oscille autour de l'axe 79 avec une amplitude constante.
La profondeur de détalonnage est fixée par la distance de la tige coulissante 91 à l'axe 82 du levier 81. Cette distance est réglable par déplacement du plot 89, permettant une profondeur de détalonnage de 0 à un maximum déterminé. L'utilisation d'un système à deux leviers (78 et 81) permet d'obtenir un réglage linéaire du déplacement de la coulisse transversale 5 par un déplacement du plot 89 qui déplace la tige coulissante 91 le long du levier 81.
Le point d'attaque de la meule sur l'outil peut être déplacé en agissant sur le chariot longitudinal 4.
Les trois exemples décrits ci-dessus montrent bien le caractère universel de cette machine à affûter qui permet, par des manoeuvres simples et rapides, de passer instantanément d'un mode d'affûtage à un autre, et d'un type d'outil à un autre sans aucune perte de temps.
Les moyens de blocage de différents éléments mobiles tels que coulisse, bras et tourelle, sont des dispositifs connus et n'ont pas été représentés pour ne pas charger inutilement le dessin.
Il est aisé de réaliser une fraiseuse selon le même principe en remplaçant la meule 15 par une fraise. Il sera particulièrement avantageux d'usiner une fraise telle que la fraise 8 au moyen d'une telle fraiseuse, puisque l'arête de coupe sera engendrée par un mouvement identique au mouvement de la fraise lors de l'affûtage, de telle sorte que l'on réalisera un affûtage avec un enlèvement minimum de matière sour toute l'arête de coupe, y compris et notamment entre les points 116 et 117, car aucune correction ne sera nécessaire par rapport à la forme usinée.