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Perfectionnements aux appareils servant à centrer et à faire tourner des pièces à usiner.
La présente invention concerne les machines ou appareils servsnt à centrer ou à faire tourner des pièces à usiner telles que des tuyaux ou des tubes à fileter, à sectionner ou à soumettre à une autre opération de façonnage. Plus particulièrement, l'in- vention concerne des perfectionnements apportés à des machines ou appareils servant à maintenir, centrer, faire tourner et fraiser, cornue on le verra ci-après.
Certains inconvénients sont attachés au fonctionnement et au rendement des machines connues servant à faire tourner des pièces à usiner, telles que des tubes à fileter. Ces inconvénients comprennent normalement l'inaptitude des machines à recevoir une large gamme de calibres de tubes et en particulier des tubes de
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très petit diamètre, le manque de moyens pour centrer rapidement et maintenir un tube entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse pour fileter un pas de vis à droite ou à gauche, le glissement du tube dû à une mauvaise prise des mâchoires de,serrage qui peut,par exemple,
se produire lorsque les mâchoires sont décalées l'une de l'autre le long de l'axe du tube de sorte que le tube est susceptible de fléchir et l'impossibilité de réaliser des opérations de fraisage sans changer la position de la fraise suivant que le tube est entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse.
En vue de diminuer ou d'éviter au moins certaines de ces difficultés, la présente invention prévoit un appareil compre- nant un jeu de mâchoires identiques disposées et construites d'une manière particulière et comportant des axes de pivotement espacés autour d'un axe central formé par l'axe du tube centré, de sorte que les mâchoires peuvent pivoter vers l'intérieur vers le tube dans deux sens c'est-à-dire vers l'avant et vers l'arrière, . ainsi qu'un dispositif pour supporter et déplacer sélectivement les mâchoires alternativement suivant un premier et un second modes particuliers.
Le premier mode est caractérisé en ce qu'on fait pivoter les mâchoires vers l'avant et-vers l'intérieur en contact de maintien et de centrage avec le tube et qu'on les fait tourner dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe central pour entraîner dans le sens des aiguilles d'une montre le tube qu'elles tiennent tandis que le second mode est caracté- risé en ce qu'on fait pivoter les mâchoires vers l'intérieur dans le sens inverse en contact de maintien et de centrage avec le tube et qu'on les fait tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe central pour faire tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre le tube qu'elles maintiennent.
Dans une disposition et une construction particulières des mâchoires contribuant à surmonter les difficultés connues mention-
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nées plus haut, on munit les mâchoires de faces opposées destinées à maintenir un tube qui vont en diminuant vers les extrémités des mâchoires et qui sont espacées de leurs axes de pivotement res- pectifs d'une distance très proche de la distance séparant les axes de pivotement des mâchoires de l'axe central. Cela étant, un tube de diamètre extérieur extrêmement petit peut être ferme- ment maintenu et tourné dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe central pour être fileté à droite ou à gauche par exemple.
De plus, des mâchoires adjacentes sont construites et disposées pour ne pas s'engrener mutuellement pendant leur pivotement de sorte que des points correspondants sur les mâchoires adjacentes sont situés dans un plan commun perpendiculaire à l'axe central. Ces particularités assurent un serrage positif du. tube ou de la pièce à usiner pendant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse sans qu'un glisse- ment nuisible produise une flexion ou un desserrage du tube entre les mâchoires et le tube reste centré pour les opérations de filetage ou d'autres opérations analogues.
D'autres particularités éventuelles de l'invention concernent des pivots des mâchoires supportés par un mandrin tournant et construits pour coupler un dispositif d'entraînement réversible au mandrin de manière à effectuer un pivotement et une rotation sélective des mâchoires suivant les modes précités, l'accouplement du dispositif d'entraînement aux pivots étant éloigné des mâchoires.
De plus, une forme particulière de mâchoire' qui est exceptionnellement avantageuse comprend une mâchoire ovale étroite délimitée par des faces de serrage opposées , ces faces étant symétriques par rapport à un plan passant par l'axe de pivotement do la mâchoire et par son extrémité.De plus.les faces opposées de la mâchoire peuvent être dentelées,les dente. lures sur chaque face étant forcées en deux rangées parallèles qui s'étendent vers l'extrémité de la mâchoire, le corps de la mâchoire étant plein entre les rangées, et les rangées de dentelures sur des
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mâchoires adjacentes étant situées dans le mène plan.
Enfin,l'in- vention envisage come une particularité éventuelle supplémentaire la présence d'une fraise inhabituelle caractérisée par un corps qui va en diminuant vers les mâchoires mais qui est espace de celles ci le long de l'axe central, le corps comportant deux arêtes de fraisage présentées de manière à venir alternativement en contact avec la surface intérieure du tube pendant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse.
Une forme d'exécution spécifique de l'invention'sera dé- crite ci-aprés, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la Fig.l est une vue en élévation de face de l'appareil de l'invention; la Fig.2 est une coupe horizontale, à plus grande échelle, suivant la ligne 2-2 de la Fig.1; la Fig.3 est une coupe verticale fragmentaire suivant la ligne 3-3 de la Fig.2; la Fig.4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la rig.2 montrant les mâchoires en prise avec un tube pour effectuer un filetage à droite; la Fig.5 est une coupe verticale suivant la ligne 5-5 de la Fig.2; la Yig.6 est une coupe verticale suivant la ligne 6-6 de la ig.2; la Fig.7 est une coupe, à plus grande échelle, d'une mâchoire suivant la ligne 7-7 de la Fig.4;
la Fig.8 est une vue semblable à la Fig.4 mais montre les mâchoires ouvertes et prêtes à pivoter vers l'intérieur et vers l'avant en contact de maintien et de centrage avec un tube comme sur la Fig.4; la Fig.9 est une vue semblable à la Fig.6 mais montre les mâchoires ouvertes cornue sur la Fig.8; la Fig.10 est uno vue semblable aux Figs.4 et Semais
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montre les mâchoires qui ont pivoté vers l'intérieur et dans le sens inverse en contact de maintien et de centrage avec 'le tube qui doit être entraîné en rotation pour effectuer une opération de filetage à gauche; la Fig.11 est une vue en plan du dessus, à plus grande échelle, suivant la ligne 11-11 de la Fig.l; la Fig.12 est une vue en élévation fragmentaire sui- vant la ligne 12-12 de la Fig.11;
et, la Fig.13 est une coupe , à plus grande échelle, suivant la ligne 13-13 de la Fig.12.
Sur les Figs.1 à 3, l'appareil comprend un socle 10 monté sur des pieds et portant des paliers avant et arrière 11 et 12. Ces paliers comportent des brides dans lesquelles un mandrin creux 13 tourillonne par des moyeux avant et arrière 14 et 15, des organes de retenue 16 et 17 sur les moyeux servant à retenir le mandrin pour l'empêcher de se déloger axialement des paliers. Cela étant, le mandrin peut tourner autour de d'un axe de rotation longitudinal et central indiqué en 18.qui.,. coïncide avec l'axe d'une pièce à. usiner telle qu'un tube 19 et qui peut.être considéré comme déterminé par cet axe, le tube 19 passant à l'intérieur du mandrin.
Le mandrin 13 supporte des pivots parallèles tels que des tiges 20 comportant des axes de pivotement 21 également espa- cés de 900 autour de l'axe central 18 et des mâchoires identiques sont attachées aux extrémités avant et arrière des pivots, comme indiqué par.les jeux de mâchoires avant et arrière 22 et 23. Comme le montre le dessin, les mâchoires peuvent pivo- ter vers l'intérieur vers le tube 19 dans deux sens opposés, c'est- à-dire vers l'avant et vers l'arrière, le pivotement vers l'avant et vers l'intérieur étant indiqué par la flèche 24 sur la Fig.4 De même, le pivotement vers l'intérieur dans le sens inverse est indiqué par la flèche 25 sur la Fig.10.Les tiges-pivots 20 tourillonnent convenablement dans les moyeux 14 et 15 du mandrin.
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Les pivots 20 sont sélectivement actionnas pour pivo- ter autour des axes 21 par un dispositif d'entraînement réversi- ble comprenant d'une façon typique un moteur réversible 26 monté sur le socle 10, une couronne dentée 27 entraînée par le pignon 28 du moteur, des biellettes 29 articulées en 30 à la couronne 27 et des leviers 31 attachés en 32 aux pivots 20 et articulés en 33 aux biellettes. Comme le montre la Fig.2, la couronne dentée tourne sur le moyeu 14 du mandrin et par rapport à ce dernier.La r'ig.l montre une manette d'interrupteur 34 dans la position "arrêt" qui peut être déplacée vers la droite ou vers la gauche pour actionner sélectivement le moteur d'en- traînement vers l'avant ou vers l'arrière.
Un régulateur de vi- tesse à main pour le moteur peut également être prévu,comme indiqué en 35.
Sur la r'ig.6,les mâchoires 36 du jeu avant 22 sont représentées comme ayant été entrainées dans ce que l'on peut appeler un premier mode caractérisé en ce que les mâchoires ont pivoté vers l'avant vers l'intérieur en contact de maintien et de centrage avec le tube à fileter 19. Ce pivotement est effectué en réponse à la rotation de la couronne dentée 27 dans le sens des aiguilles d'une montre, le mandrin 13 étant maintenu par friction de manière à ne pas tourner autour de l'axe central 18. Sous ce rapport, les Figs.l à 3 montrent des segments de garniture à friction 37 serrés contre le moyeu arrière 15 de l'arbre pour l'empêcher de tourner, un collier de serrage muni d'un res- sort de traction 38 étant prévu à cet effet.
Lorsque les mâchoires enserrent et centrent le tube à usiner, elles sont bloquées par cette pièce qui les empêche de pivoter davantage vers l'intérieur de sorte que le dispositif d'entraînement entraîne alors l'arbre 13, les mâchoires 36 et le tube dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe central 18,comme le montre la ig.6 Le tube peut alors être typiquement soumis à une opération de filetage à droite cornue décrit ci-après. A ce moment, le moyeu
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15 tourne en contact de friction avec les segments de garniture à friction et la configuration des mâchoires est conçue de manière à diminuer avantageusement la friction nécessaire des segments de garniture et ainsi l'usure et la chaleur produite pendant l'entraînement en rotation de la pièce à usiner.
Les Figs.8 et 9 montrent les mâchoires complètement ouvertes et séparées du tube à fileter et déplacées vers leur position extérieure extrême pour pivoter ultérieurement vers l'intérieur et vers l'avant vers la position représentée sur la Fig.6 . Le pivotement vers l'extérieur est limité par l'entrée en contact des leviers 31 avec des méplats périphériques 40 pré-' vus sur le corps du mandrin 13.
La Fig.4 représente le même état des mâchoires que la Fig.6 et on se référera maintenait à la Fig.10 qui est semblable à la Fig.4 mais qui montre les mâchoires ayant pivoté dans le sens inverse. Sous ce rapport, on peut voir que le jeu de mâchoires avant 36 a été entraîné dans ce que l'on peut considérer cornue un second mode caractérisé par un pivotement des mâchoires dans le sens inverse vers l'intérieur en contact de maintien et de centrage avec la pièce à fileter. Ce pivotement est effectué en réponse à la rotation de la couronne dentée 27 dans le sens inverse des'aiguilles d'une montre (dans le sons des aiguilles d'une montre sur la Fig.10), le mandrin étant initialement maintenu par friction de manière à ne pas trner autour de l'axe central 18.
Lorsque les mâchoires enserrent la pièce à fileter qui a la forme d'une barre 41, le dispositif d'entraîne- ment fait alors tourner le mandrin 13, les mâchoires 36 et la barre dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe central contre la résistance de friction imposée par les segments do garniture 37.
En considérant les premier et second modes de pivotement des mâchoires décrits plus haut, on peut voir qu'on peut passer du premier au second mode en faisant tourner sélectivement la
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couronne dentée 27 dans le sens des aiguilles d'une montre, sur la Fig.6, afin d'amener les pointes ou extrémités inté- rieures 43 des mâchoires à dépasser leur point mort par rapport aux axes passant par l'axe central 18 et les axes de pivotement
21. De même, un passage du second au premier mode suppose l'in- verse des opérations que l'on vient de décrire.
En ce qui concerne la construction et la disposition spécifique des mâchoires de chaque jeu, on peut voir sur la Fig.
10 qu'elles comportent des faces de serrage opposées 44 qui vont en diminuant vers les extrémités 43 des' mâchoires et qui se tér- minent à cet endroit, l'écartement de ses faces des axes de pivo- tement respectifs 21 des mâchoires étant en substance égal à l'écartement des axes de pivotement respectifs de l'axe central @ 18 de sorte que des pièces de section extrêmement petites peuvent être fermement maintenues et entraînées en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse autour de l'axe 18. Il est Important que les mâchoires adjacentes ne s'engrènent pas mutuellement pendant leur pivotement et que des points correspondants de mâchoires adjacentes soient situés durs un plan commun perpendiculaire a l'axe central 18.
Cela étant, les mâchoires sont toutes également espacées axialement du plan de la couronne dentée par exemple et sont par conséquent soumises aux cernes contraintes et aux mornes efforts lorsqu'elles maintien- nent et entraînent la pièce pendant le filetage. Cornue la flexion des mâchoires en charge est symétrique, il n'existe aucune tendance différentielle des mâchoires à glisser par rapport à la pièce à fileter par suite de contraintes et d'ef- forts différents exercés sur les mâchoires.Cola étant, le système est Equilibré et en môme temps des pièces de très petit diamètre peuvent être maintenues et entraînées en rotation.
De plus, la pièce à fileter peut être entraînée dans les deux sens coca e décrit plus haut do sorte qu'une combinaison do particula- rités souhaitables est réalisée et évite le problème de l'incompa-
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tibilité de ces particularités dans un seul dispositif,
De plus, les pivots sont actionnés par des leviers 31 tout près du point milieu entre les jeux de mâchoires identiques
22 et 23 et à une certaine distance de ceux-ci. Cela étant, une déformation des tiges-pivots en torsion de part et d'autre des leviers 31 est approximativement égalisée et assure une action de serrage et de maintien presque égale sur le tube à fileter de la part des deux jeux de mâchoires.
D'autres raffinements de la construction de mâchoires. : contribuant à cette compatibilité bénéfique comprennent la torse ovale étroite'des faces opposées de mâchoires qui sont symétriques par rapport à un plan passant par l'axe de pivotement de la mâ- choire et par son extrémité. De plus, les faces opposées des mâchoires sont dentelées, les dentelures sur chaque face étant formées en sapin et disposées en rangées 58 et 59 qui s'étendent vers l'extrémité 43 de la mâchoire comme le montre la Yig.2.
Cette figure montre également que des rangées de dentelures correspondantes sur des mâchoires adjacentes restent dans un plan, commun perpendiculaire à l'axe central 18 pendant le pivotement des mâchoires.Finalement,comme le montre clairement la ig.7., les mâchoires sont essentiellement pleines et non creuses entre les rangées de dentelures ce qui améliore leur résistance.
Sur les Figs.1 et 11 à 13, un corps de fraise est repré- senté en 50 longitudinalement espacé de l'axe central des mâ- choires 36 du jeu 22. Le corps 50-de la fraise va en diminuant vers ces mâchoires et comporte des arêtes de fraisage 51 sur des cannelures 52 qui sont présentées alternativement en contact de fraisage avec la surface extérieure du tube en 53 pendant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse de ce dernier. Sous ce rapport, le fraisage est nécessaire pour rectifier et traiter l'extrémité de l'alésage du tuyau après filetage car le filetage repousse du métal du tube.
Cette construc- tion de fraise à double arête de fraisage permet de conserver
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la même fraise lorsqu'on passe d'une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre à une rotation dans le sens inverse, c'est-à-dire lorsqu'on passe d'un filetage à droite à un flletage à gauche. Un support de fraise est représenté en 54 et une tête à fileter est indiquée d'une manière générale en 55 sur les Figs.l et 11. Cette tête est isontée sur un chariot 56 mobile en substance axialement sous l'action de la commande manuelle 57.
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