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La présente invention est relative aux mandrins pour machines-outils et à la méthode d'utilisation de ces mandrins pour maintenir une pièce d'ouvrage vis à vis d'un outil de coupe ou autre outil de la machine, ou vice-versa.
Les formes les plus usuelles de mandrins comprennent celles à mâchoires dures déplaçables séparément ou collectivement et le type de mandrin à douille dans lequel un manchon ou douille fendu en acier-ressort dur est refermé par traotion axiale dans un cône qui l'entoure ou en déplaçant axialement le long de ce manchon ou douille un cône qui l'entoure. Dans certains cas , des mandrins standards sont équipés de mâchoires' tendres qui peuvent, par exemple, ooopérer avec des mâchoires alésées ou taraudées du mandrin.
L'objet principal de l'invention est de prévoir, comme élément de prise d'un mandrin, un organe d'adaptation
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dilatable, ci-après dénommé adapteur qui (i) peut être établi de construction relativement simple et économique et peut être usiné dans les limites étroites des dimensions .
de la pièce d'ouvrage ou de l'outil que l'on a en vue de saisir , ( i i ) est susceptible d'être élastiquement dilaté de manière que la piè- ce d'ouvrage dans l'adapteur puisse être maintenue par l'aotion élastique de fermeture de l'adapteur et est capable d'être élas- tiquement déformé de force pour faire prise sur la périphérie interne d'une pièce d'ouvrage , et ( i i i ) peut être employé très aisément et avec précision pour un travail exécuté à répéti- %ion , et peut être facilement refaçonné pour saisir intérieure- ment ou extérieurement des pièces d'ouvrage ou des outils ayant d'autres dimensions avant d'être finalement déclassé .
A ces fins, la présente invention prévoit un mandrin comprenant un adapteur comportant une partie formant tête qui est usinable pour donne r un contour externe ou interne d'une dimen- sion choisie correspondant au contour interne ou externe d'une pièce d'ouvrage à saisir , la dite tête étant divisée , par une ou plusieurs fentes, en sections unies entre elles par une partie commune de liaison de l'adapteur, et comprenant également une monture d'adapteur , propre à être relies à une machine-outil et qui comporte une ou des parties qui, lorsque l'adapteur est placé sur la monture, peuvent être déplacées pour déformer élas- tiquement l'adapteur de manière qu'un mouvement de séparation soit communiqué aux dites sections de la tête pour les obliger à faire prise ,
ou leur permettre ,par un rétablissement élas. tique ultérieur, de faire prise sur une pièce d'ouvrage
La dite monture peut ainsi être établie oomme partie durable ou permanente du mandrin, avec des organes de travail durs et durables ,tandia que l'adapteur est d'une nature propre à permettre au mandrin d'être aisément adapté pour saisir une
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pièce d'ouvrage intérieurement ou extérieurement avec grande précision , et peut être re-usiné autant de fois que pratique- ment compatible avec le maintien d'une quantité suffisante de métal pour effectivement saisir l'ouvrage ou l'outil et peut ensuite , comme c'est un objet simple, fabriqué facilement et à peu de frais,
être déclassé et aisément remplacé par un autre adapteur .
Cet adapteur peut être confectionné en tout métal ou alliage métallique usinable, ou même en matière non métallique comme une matière plastique ayant un module d'élasticité suffi- samment élevé, et les demandeurs ont obtenus de très bons résul- tats lorsque l'adapteur est fabriqué en duralumin
Il est désirable de faire la tête de l'adapteur aussi massive que raisonnablement praticable et de maintenir la sur- faaextérieure aussi dégagée que possible de la monture 'en vue de son usinage comme et lorsqu'on le désire .A oes fins, la partie formant tête de l'adap'teur peut être un cylindre qui est plein sauf en cequi concerne le rainurage ,
lequel peut .consister uniquement en fentes diamétrales se recoupant (bien qu'une perforation axiale de petit diamètre n'affectera pas pratiquement l'efficacité do l'adapteur) . la -.partie formant la liaison de l'adapteur peut êtreun anneau , pouvant être fileté pour la fixation à la monture 0 Le cylindre peut recevoir tout diamètre désiré ,et celui-ci peut être plus grand ou plus petit que celui de l'anneau et comporter dans sa face terminale sur laquelle l'anneau fait saillie , un cône interne, par exem- ple une cavité oonique, grâce à quoi la tête fendue peut être dilatée par une partie conique appropriée d'une contrepièce de la monture .
La monture peut comporter un organe déplaçable axia- lement , qui procure la dite partie oonique et des moyens ao- tionnables pour déplacer le dit organe dans le sens axial par
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une poussée latérale . Par exemple le dit organe peut être un poincon massif rendu conique à chaque extrémité , l'extrémité avant du poinçon s'engageant dans une cavité conique de la tête de l'adapteur et l'extrémité arrière étant susceptible d'engagement par des organes de la monture qui se meuvent l'un vers.l'autre , perpendiculairement au poinçon,à l'effet de déplacer le poinçon vers la tête de l'adapteur .
Les dits organes peuvent être des manchons co-axiaux comportant des trous semi-ciroulaires à surface conique dans leurs parois terminales en regard, et les manchons peuvent être déplacés l'un vers l'autre , avantageusement à l'aide d'un boulon à écour vissé , traversant les manchons, le serrage de l'écrou pressant les manchons entre l'écrou et la tête du boulon et sur l'extrémité arrière conique du poinçon . Le poin- çon et les manchons peuvent être établis en matière d'usure dure, durable, comme de l'acier trempé, et d'autres parties de la monture peuvent, de façon analogue, être établies en matière dure résistant à l'usure .
Un mandrin conforme à l'invention peut ainsi être confectionné , qui est capable de travailler avec dos tolérances. de fabrication de plus ou moins 0,005 mm .
L'adapteur peut être fabriqué .en diverses dimensions pour s'adapter aux corps d'organes habituels , par exemple avec une tête cylindrique fendue, aux diamètres de 50,8 mm , 76,2 mm, 101,6 mm, 126 mm et 152,4 mm . 0 La tête fendue de l'adapteur peut être facilement usinée en diverses formes irrégulières, de manière à permettre de saisir des surfaces internes ou exter-
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nes en forme de came, d vxpQntrqre, de carré, de triangle, eto.
Le mandrin peut être établi en vue de son emploi par
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exemple sur des tours , machines à moulpr, reotiflor (de surface et cylindrique) et peut Ctrp u-bilJ,-i6 do façon ip6cialpiiient avan- tugE'uue pour ouill1!' dos puyl;iO:1 c1Ólic utOfJ nana flndolllUll1gor ou
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marquer leur surface interne ou externe . Par exemple,, des par- ties en forme de brides ou semblables d'une largeur de surface aussi réduite- que 0,8 mm, peuvent être saisies et maintenues pour le travail aux outils sans être endommagées .
Des anneaux minces et des disques minces peuvent être effectivement saisis et maintenus pour les tourner ,les forer ou les surfacer et, par un choix convenable du diamètre de l'adapteur , des anneaux et des disques relativements grands peuvent'être effectivement saisis .
Si l'ouvrage doit être maintenu par un diamètre externe , la tête fendue peut être élastiquement élargie à partir de son état normal ,.et l'adapteur est alors alésé à la tolérance supérieure de la surface d'ouvrage à saisir . La. face diamétrale au fond de l'alésage sera également usinée.
L'ouvrage est ensuite inséré dans l'alésage ,tandis que l'on . permet à la partie 'fendue de se refermer par son élasticité propre pour saisir l'ouvrage . Après usinage du trou dans l'adapteur , un élargissement supplémentaire peut lui être oommuniqué pour faciliter l'introduction de l'ouvrage .
Si d'autre part une surface cylindrique interne de l'ouvrage doit être saisie, la partie constituant la tête fendue peut être tournée 'dans son état normal à la tolérance minimum de l'alésage du cylindre et ensuite dilatée pour faire prise sur l'ouvrage ..
A l'effet que l'invention puisse être bien oomprise, on se référera ci-après aux dessins annexés sur lesquels :
Fig. 1 est une vue en bout, et fige 2 est une éléva- tion en coupe d'un mandrin complet ;
Fig. 3 montre en coupe , et figs. 4 et 5 en élévation par bout, une autre construction de l'adapteur ;
Fig. 6 est une vue perspective montrant comment l'adapteur peut être tourné extérieurement pour saisir une gaine ou fourreau excentrique en vue de son tournage cylindrique
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externe ;
Fige 7 montre un mode modifié d'usinage de la tête de l'adapteur ;
Fig.s 8 et 9 montrent comment l'adapteur peut être complété par des moyens additionnels pour obtenir la prise, et en parti-*. oulier pour faire prise sur des parties de forme, autre que cir- culaire là où elles sont saisies
En se référant aux figures 1 et 2 ,la monture A du man- drin comprend un boîtier 1 foré cylindriquement pour, guider à coulissement deux-.manchons 2, 3 à travers lesquels passe la tige 4 d'un boulon engagé par un éerou à vissage , coopérant , 5. Le boulon peut être maintenu à l'encontre d'un mouvement de rotation par une vis d'arrêt 6 engageant un évidement 7 prati- qué dans la tête du boulon .
Une paroi 8 du bottier guide un poinçon flottant massif 9 qui comporte une extrémité à forte conicié 10 et un cône plus graduel 11 à l'autre extrémité , Dans chacune des extrémités en regard des manchons 2,3 est formée une ouverture semi-ciroulaire 12 présentant une paroi conique-adaptée à se fermer autour de l'extrémité conique 10 du poincon. Le poincon pourrait , si on le désirait ,être établi creux, de manière que des tiges ou barres à usiner puissent le traverser . Les manchons peuvent également'être établis pour permettre le passage de l'ouvrage .
La* monture susdite forme la partie permanente du mandrin et le poinçon 9 ainsi que les manchons 2, 3 peuvent être établis en acier trempé ou autre matière ayant une bonne résistance à l'usure . D'autres parties du mandrin peuvent de m&me être établies pour durer et résister à l'usure , La monture est étu- diée pour se fixer par exemple à l'arbre d'un tour; notamment, elle peut* être boulonnée à la collerette ou bride 12a de cet arbre .
La partie temporaire du mandrin , qui produit la
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prise, sur l'ouvrage est formée pair.' l'adateur B.
Dans la disposition montrée , aet adapteur comprend une partieen anneau 13. filetée extérieurement pour se visser dans, un;. évidement fileté 14 du boitier de la monture . Cette partie en. anneau fait' saillie sur une face d'une partie \formant tête ,15, qui est un cylindre pleiru sauf qu'une comporte des fentes diamétrales 16 s'étendant d'une extrémité à l'autre du cylindre et quelque peu dans l'anneau, ces fentes étant disposées perpendiculairement , en forme de croix et sauf que le cylindre est foré coniquement en 17 dans sa face interne adjacente à l'anneau et évidé en 18 , pour recevoir l'extrémité conique 11 du poinçon
Dans cette disposition , la tête est un élargissement de l'anneau .
L'adapteur peut être pourvu de trous radiaux 13a formés dans la partie annulaire pour déterminer sa rotation à l'aide d'une broche de manoeuvre ou semblable , L'adapteur montré est formé d'une pièce . Il est établi en/métal aisémént usinable ; il peut par exemple être confectionné en duralumin . Par conséquent il peut être facile- ment conformé par une opération d'usinage , approximativement au diamètre de la surface de la pièce d'ouvrage à saisir .
Par exemple ,dans la forme montrée sur les figures 1 et 2 un évidement circulaire 18a a été foré dans l'adapteur 0 La pièce d'ouvrage est indiquée en 19 .
Pour permettre à une telle pièce d'ouvrage d'être saisie , l'écrou est tourné à l'aide d'une clef appropriée grâce à quoi les manchons 2 et 3 sont repoussés l'un vers l'autre entre l'écrou.et la tête du boulon et, par la fermeture des trous semi-circulaires à paroi conique des manchons autour de l'extrémité conique 10 du poinçon , ce dernier est déplacé axialement en obligeant l'autre extrémité conique 11 du poinçon
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à dilater la tête fendue de l'adapteur.
Une dilatation de l'a- dapteur se produira ainsi ,tandis que l'alésage dans l'adapteur est formé au diamètre de la limite de tolérance supérieure de la pièce d'ouvrage Si on le désirait, avant que la pièce d'ouvra- ge ne soit introduite , la clef de manoeuvre peut être tournée davantage pour ouvrir l'adapteur afin de faciliter la libre intro- duction de la pièce d'ouvrage , après quoi la clef de manoeuvre est tournée en sens inverse de manière que l'adapteur puisse se fermer autour et faire prise sur l'ouvrage par son élasticité propre .
Les figures 3 à 5 montrent une autre forme d'adapt.eur avant qu'une opération d'usinage quelconque ait été effectuée pour l'approprier comme mandrin .
La figure 6 montre , à titre d'exemple, comment l'a- dapteur peut être tourné à son extrémité éloignée de l'anneau, à l'effet de procurer un bossage excentrique sur lequel une gaine ou fourreau excentrique 19a à tourner cylindriquement à l'extérieur , peut être saisi, . Dans ce cas, le bossage est tourna dans l'état normal de l'adapteur et, après que la gaine ou fourreau a été ajusté ,la clef de manoeuvre est tournée pour dilater l'adapteur de manière qu'il fasse prise sur la surface interne de la gaine ou fourreau , Evidemment, des bossages concentriques peuvent être tournés sur l'adapteur pour maintenir et tourner ou surfaoer un anneau .
Si le diamètre de la pièced'ouvrage variait dans des limites nettement étendues, par exemple de plus ou moins 0,0254 mm à 0,127' mm , il peut être désirable ,comme montré fig. 7 , de prévoir une surface de prise localisée formée en 20 , en évidant l'alésage en 21, et le positionnement de l'ouvrage en bout peut s'obtenir grâceà une extrémité usinée qui peut être localisée en 22 par formation d'un évidement en 23 .
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Dans l'adapteur tel que décrit des trous de diamètres de dimension relativement petite jusqu'à des diamètres approchant le diamètre externe de la tête de l'adapteur peuvent être forés ou autrement usinés dans la tête sans interférer avec les moyens destinés à dilater la tête:
de sorte que le mandrin peut être utilisé avec une et la mme monture pour retenir des pièces d'ou- vrages variant considérablement en dimensions.En -outre, comme indiqué précédemment, ladapteur peut être usiné à des conforma- tions autres que la forme circulaire pour s'adapter à des péri- phéries non circulaires de l'ouvrage .
Des moyens peuvent êtreattaches à l'adapteur pour pro- curer la prise, et une telle disposition peut être spécialement désirable lorsque la prise doit être effectuée sur un ouvrage non circulaire . Par exemple, comme montré sur les figures 8 et 9, un flan séparément usinable, 24, peut être usiné au contour désiré et sujetti par des vis, goujons ou analogues, et fendu avant ou après assemblage de manière à divser le flan en sections. mobiles avec les sections de la tête de l'adapteur ménagées par les fentes y formées .
Pour saisir une face externe de 1'ouvrage, le flan (établi avec un contour intérieur propre à épouser la face d'ouvrage à saisir) peut être attaché après avoir dilaté la tête de l'adap- teur, et peut être fendu avant ou après assemblage à celle-ci.
Lorsqu'un adapteur a été intérieurement foré ou conformé pour embrasser une partie d'une pièoe d'ouvrage, l'extériur peut en être tourné pour saisir intérieurement la même ou une autre pièce d'ouvrage en vue d'une opération subséquente .
En pratique il a étéconstaté qu'une trèsgrande précision de montage peut être obtenue et une précision de l'ordre de 0,005 mm a été réalisée
On a constaté qu'en pratique une dilatation ou une contrac-
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tion de l'adapteur de l'ordre de 0,38 mm est appropriée pour les buts envisagés .
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R E V E N I C A T I 0 N S
1.- Un mandrin de machine-outil comprenant un adapteur pourvu d'une partie formant tête, usinable pour procurer un contour externe ou interne d'une dimension choisie correspondant au contour interne ou externe d'une pièce d'ouvrage à saisir la dite tête étant divisée par une ou plusieurs fentes en sections unies entre elles par une partie de liaison commune de l'adapteur, et comprenant également une monture d'adapteur propre à être reliée à une machine-outil et comportant une ou des parties qui, lorsque l'adapteur est agencé sur la monture, sont mobiles pour
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déformer élastiquement l' adapteur, de manière à impartir mi mou- vement de séparatiqn aux dites sections de la tête afin d'exercer,
ou de permettre aux sections d'exercer par un rétablissement- élas- tique subséquent, une prise sur une pièce d'ouvrage .