Machine-outil à copier. L'invention se rapporte à une machine-outil à copier sur un modèle, à broches multiples, du type comportant une broche pilote com mandant l'entraînement produisant un mou vement relatif entre une table portant un mo dèle ainsi qu'une pluralité de pièces à travail ler, et une tête porte-outil sur laquelle sont montés la broche pilote et les outils de coupe adaptés pour venir en prise avec le modèle et les pièces à travailler respectivement.
L'objet principal de la présente invention est une machine-outil à copier sur un modèle à broches multiples, laquelle, tout en étant de construction relativement simple, permet d'usiner avec précision et simultanément plu sieurs pièces pour leur donner la même forme qu'un modèle commun.
La machine-outil à copier selon la présente invention est caractérisée en ce qu'elle com prend un bâti sur lequel est montée une table Mouvant exécuter un mouvement de va- et-vient au moyen d'un dispositif d'entraîne ment et adaptée pour porter un modèle et plusieurs pièces à usiner, et une tête porte- outil portant une broche pilote et plusieurs broches d'entraînement portant des outils de coupe.
laquelle tête est susceptible d'exécuter un mouvement d'oscillation, au moyen d'un dispositif d'entraînement, autour d'un axe de pivotement disposé transversalement par rap port à ladite direction du mouvement de la table, la broche pilote et les broches d'entraî nement étant montées dans la tête porte-outil, de manière que leurs axes soient parallèles et situés dans un plan parallèle à l'axe d'oscilla tion de la tête porte-outil, la broche pilote et les outils de coupe portés par les broches étant entraînés par un.
arbre monté rotativement dans la tête porte-outil, coaxialement à l'axe de pivotement de la tête porte-outil, et étant disposés de manière à coopérer avec les pièces à usiner respectives, et en ce que des moyens commandés par la broche pilote sont desti nés à commander l'un des dispositifs d'én- traînement pour le mouvement de la table et de la tête porte-outil,, l'une par rapport à l'autre, suivant le contour du modèle palpé par la broche pilote,
pour la reproduction de ce contour sur les pièces à usiner.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la ma chine-outil selon l'invention, les mêmes chif- fres de référence indiquant les pièces corres- pondantes dans les différentes figures.
La fig. 1 est une vue de face, en pers, pective, de la machine-outil.
La fig. 2 en est une vue en élévation.
La fig. 3 en est une vue en plan, partielle ment en coupe.
La fig. 4 est une vue en bout d'un côté. La fig. 5 est unie vue en bout du côté opposé. La fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 3.
La fig. 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la fig. 3, et la fig. 8 est une vue schématique d'un dis positif hydraulique de commande.
La forme d'exécution représentée au des sin est celle d'une machine-outil à copier sur modèle destinée particulièrement à l'usinage simultané de quatorze ébauches d'aubes pour turbine à gaz pour leur donner la forme du modèle.
Cette machine-outil comporte un bâti avec une base évidée 1 et des montants évidés ver ticaux 2 sur chaque côté: Entre les extrémités supérieures des montants 2 est disposée hori zontalement une tête porte-outil 3 compor tant un carter évidé monté rotativement par ses extrémités opposées dans les montants 2.
La tête porte-outil: 3 porte quatorze fraises 4 et une broche pilote 5 dont un élément pal peur 6 est disposé centralement par rapport au groupe de fraises 4 et aligné avec ces der nières.
Un dispositif d'entraînement, qui sera décrit plus en détail par la suite, est prévu dans le but de communiquer à la tête porte- outil 3 un mouvement oscillatoire autour de son axe de pivotement, de manière que l'élé ment palpeur 6 et les fraises 4 se déplacent le long d'un chemin en forme d'arc.
L'élément palpeur 6 et -les fraises 4 sont disposés de manière à pouvoir coopérer avec un modèle et des pièces 7 (fig. 3 à 5) respec tivement' montés sur une table 8 supportée par une autre table qui sera désignée par la suite comme sous-table 8ca. La sous-table 8a est montée sur deux paires de coulisses horizon tales 9 pour exécuter un mouvement rectili gne dans une direction transversale par rap port à la
direction de l'axe de pivotement de la tête porte-outil 3. 'Au cours de son mouve ment oscillatoire autour de son axe de pivote ment, la tête porte-outil 3 est entraînée à la. descente à une vitesse angulaire constante; elle communique ainsi un mouvement cou- tinu, le long d'un chemin: en forme d'arc, aux fraises 4 et à l'élément palpeur 6 pendant la course de coupe. Un:
entraînement commandé par la broche pilote 5 d'une manière qui sera décrite plus loin communique à la sous-table 8a un mouvement de va-et-vient, afin de maintenir l'élément palpeur 6 en contact avec le modèle sur la table 8 pendant la totalité de la course -de coupe des fraises 4, ceci selon la manière bien connue de fonctionnement de telles broches pilotes.
Après avoir indiqué la construction géné rale de la forme d'exécution de la machine- outil représentée, on décrira maintenant ses détails les plus importants.
Aux extrémités opposées de la tête porte outil 3, sont prévus des bossages alésés dans lesquels sont logés et boulonnés à l'aide de brides coaxiales des tourillons 10 et 11 respec tivement (voir fig. 3);
les tourillons sont sus ceptibles de pivoter dans des roulements co axiaux 12 disposés dans des ouvertures mé- nagées dans les montants 2. Dans la - tête porte-outil 3 sont montées quatorze pièces tu bulaires 13 comportant chacune une broche d'entraînement 14, à l'une des extrémités de laquelle est monté un mandrin 15 destiné au serrage d'un outil de coupe, tel qu'une fraie 4.
Les pièces tubulaires 13 et la broche pilote 5 sont disposées de telle manière que les axes des broches d'entraînement 14 et de la broche pilote 5 soient parallèles dans un plan com mun et perpendiculaires à l'axe de pivote ment de la tête porte-outil 3. A l'autre extré mité de chaque broche d'entraînement 14 est claveté un pignon à denture hélicoïdale 16 qui est en prise avec un pignon 17 monté sur un arbre d'entraînement 18 commun à toutes les broches 14.
L'arbre d'entraînement 18, qui est coaxial à l'axe de pivotement de la tête porte-outil 3, est porté par des roulements 19 (fig. 6) montés dans la tête porte-outil et également par des roulements 20 montés dans les tourillons 10 et 11.
Comme indiqué dans la fig. 3, une extrémité de l'arbre d'entraîne ment 18 s'étend à travers une ouverture mé nagée dans le tourillon 11 et sur cette extré mité est clavetée une poulie d'entraînement 21 reliée au moyen de courroies à une source d'énergie, telle qu'un moteur électrique 2.'3 disposé dans la base 1.
Sur la tête porte-outil 3 sont montés deux bras excentriques 23 disposes à une certaine distance l'un. de l'autre et dirigés vers le bas, dont les extrémités sont accouplées à des tiges de piston de deux dispositifs hydrauliques 24 comportant chacun un cylindre et un piston, pivotes dans des supports 25 placés à la par tie supérieure de la base 1.
Les dispositifs 24 constituent le mécanisme d'entraînement com muniquant le mouvement oscillatoire à la tête porte-outil 3 autour de son axe de pivotement, déplaçant ainsi les fraises 4 et l'élément pal peur 6 le long d'un chemin en forme d'arc. La sous-table 8a comporte une pièce en fonte évidée en forme de T (fig. 3) avec une partie 26 (le pied du<B>T)</B> s'étendant au-dessous de la tête porte-outil 3 et entre les bras 23.
Sur la base 1 est monté, au-dessous de la par tie 26, un dispositif hydraulique 27 à cylindre et piston, dont la tige de piston est accouple à la sous-table 8a (fig. 5). Ce dispositif cons titue le mécanisme d'entraînement qui com munique - un mouvement de va-et-vient à la sous-table et qui est commandé par la broche pilote 5, comme il sera décrit plus en détail par la suite.
La table 8 est montée sur une glissière transversale se déplaçant sur la sous-table 8a, et elle est déplacée pas à pas, dans une direc tion perpendiculaire à la direction du mouve ment de coupe de la tête porte-outil, au moyen d'un dispositif diviseur de type connu incor poré dans la sous-table, ce dispositif diviseur étant commandé par le mouvement alternatif de lia sous-table Sa.
La face de la table 8, sur laquelle sont placés le modèle et les pièces 7, est disposée dans un plan parallèle à l'axe de pivotement de la tête porte-outil 3 et in cliné vers l'intérieur de la machine (voir fig. 4 et 5).
Cette disposition facilite le mon tage du modèle et des pièces à usiner sur la table 8 en position telle que leurs surfaces principales ou axes longitudinaux soient incli- nés par rapport à la direction de mouvement de la table à mouvement de va-et-vient, de façon que l'élément palpeur 6 soit mis à même de suivre, par exemple, deux de ces surfaces principales du modèle formant entre elles un angle droit.
Sur le côté longitudinal avant de la table 8 est ménagée une glissière pour des cames -ou taquets réglables 28 (fig. 1), disposés de ma nière à pouvoir commander une série de pis- tons 29 montés sur la sous-table, pendant l'avance pas à pas de la table 8 le long de la,
sous-table 8a. Les pistons 29 actionnent des interrupteurs de fin de course constituant une partie du dispositif électrique (non re présenté) commandant les dispositifs hydrau liques de la machine-outil,
décrits plus en dé tail par la suite. Le dispositif électrique com porte également une série d'interrupteurs de fin de course 30 montés dans le montant 2 gauche (fig. 2), ces interrupteurs étant actionnés par des doigts 31 montés de ma nière que leur position puisse être réglée dans une rainuré,
- circulaire ménagée dans la face d'un disque 32 fixé sur un prolongement du tourillon 10. Un autre interrupteur de fin clé course 33 du dispositif électrique -est monté sur la gauche de la base 1 et il est actionné par une came ou taquet 34 monté de manière réglable sur une glissière ménagée sur le côté gauche de la sous-table 8a (fig. 2).
La base évidée 1 est divisée en quatre com partiments principaux; le compartiment de gauche 2a contient un groupe comprenant une pompe hydraulique. 35; le compartiment adjacent constitue un réservoir 36 pour le fluide hydraulique utilisé pour l'actionnement de la machine-outil; un autre compartiment forme un réservoir 37 pour le liquide de re froidissement utilisé pour l'usinage; et le com partiment de droite constitue avec le montant 2 de droite un logement pour le moteur 22 destiné à l'entraînement des broches 14.
Dans une machine à broches multiples comportant une longue tête porte-outil et une longue table de travail correspondante, la précision de reproduction pourrait être in fluencée par une dilatation inégale des Uiffé- rentes parties de la machine, à cause de la chaleur engendrée par le frottement des piè ces en mouvement.
Dans le. but d'éliminer ou de réduire une telle dilatation inégale, le liquide de refroidissement destiné à être uti lisé pour les opérations d'usinage est intro duit en premier lieu par un raccord- d'entrée 38, pour traverser ensuite un échangeur de chaleur comportant un serpentin 39 monté dans la partie évidée de la tête porte-outil 3,
en position adjacente à l'arbre d'entraînement commun 18, lequel a tendance à devenir la partie la plus chaude de la tête porte-outil. Après passage à travers le serpentin 39, le liquide de refroidissement est amené dans les autres éléments de l'échangeur de chaleur.
notamment des conduits transversaux 40 et des conduits longitudinaux 41 formés dans la partie antérieure de la tête porte-outil 3. Les conduits longitudinaux 41 sont reliés par des raccords de sortie à des tuyaux flexibles :12 qui dirigent le liquide de refroidissement Aur les fraises 4.
Le liquide de refroidissement provenant des tuyaux 42 et chauffé, s'écoule sur la table 8 et élève sa température afin que celle-ci corresponde à celle de la tête porte-outil. Dans certaines machines analo- gues à celle décrite, des moyens de réglage de température plus complets peuvent être prévus. Ainsi, des éléments de chauffage élec trique à commande thermostatique peuvent, par exemple, être utilisés.
En se référant à la fig. 8, dans laquelle le dispositif hydraulique de la machine-outil ést représenté schématiquement, on remar quera que le fluide hydraulique est contenu dans le réservoir 36.
Le groupe motopompe hydraulique 35 comporte un moteur électri que accouplé à deux pompes 43 et 44 aspirant de l'huile depuis le réservoir. Chaque pompe comporte une petite et une grande unité pour un débit de 5 litres et de 55 litres respective- ment par minute, par exemple, la pompe 43 étant reliée à une soupape de décharge 45 et la pompe 44 à une soupape de décharge 46.
Chaque soupape 45 ou 46 laisse normalement passer le débit combiné fourni par les deux unités de la pompe 43 ou 44 correspondante. Toutefois, lorsque la -pression monte au-dessus d'une valeur prédéterminée, du fait d'une aug mentation suffisante de la résistance d'écoulé- ment du fluide depuis une pompe, la soupape de décharge de cette pompe renvoie directe- ment au réservoir 36 le fluide provenant de la grande unité de la pompe,
la petite unité seule continuant à débiter du fluide sous pression. Ceci économise de l'énergie et dimi nue l'échauffement du fluide hydraulique lorsque le mécanisme hydraulique ne travaille qu'à petite vitesse.
Les soupapes de décharge 45 et 46 livrent du fluide à des soupapes d'inversion hydrau liques 47 et 48 respectivement, commandées électriquement.
La soupape 47 est reliée aux dispositifs hydrauliques 24 à cylindre et p@s- ton, et suivant le cas, elle dirige le fluide sous pression d'un côté ou de l'autre des pis tons, .de manière à déplacer ceux-ci dans un sens ou dans l'autre, déplaçant ainsi les frai ses 4 et l'élément palpeur 6 porté par la tête porte-outil 3 vers le bas ou vers le haut. Les fraises 4 et l'élément palpeur 6 sont soulevés rapidement sous l'action du débit combiné des deux unités de la pompe 43.
Lorsque la soupape 47 est actionnée pour diriger le fluide sous pression du côté opposé des pis tons, afin de faire descendre la tête porte- outil, elle fait passer le fluide à travers un orifice (non représenté) de la soupape 47, dont la section peut être réglée par un bouton de réglage de vitesse 49, ce qui permet de faire varier la. vitesse de la tête porte-outil lors de sa course de descente ou de coupe.
Cet orifice constitue également une résistance au courant de fluide qui est suffisante pour faire fonctionner la soupape de décharge 45, afin que le mouvement de descente de la tête porte- outil pendant le mouvement de coupe soit commandé uniquement par la petite unité de la pompe 43.
La soupape d'inversion hydraulique 48 à commande électrique est reliée au dispositif hydraulique 27 à cylindre et piston pour l'ac- tionnement de la sous-table 8a.
Des soupapes de retenue 50 -et 51 sont montées dans les tuyaux d'alimentation de telle manière que le fluide arrivant de la soupape 48 puisse dé placer le piston du dispositif 27 vers l'inté rieur seulement pour tirer la sous-table 8a et, par conséquent, la table 8 vers l'élément pal peur 6 de la broche pilote 5. La soupape 48 est également reliée à un -dispositif hydraulique 52 à cylindre et piston pour faire avancer pas à pas la table 8 transversalement à la sous table 8a..
Lors du va-et-vient de son piston, ce dis positif 52 fait tourner pas à pas, au moyen d'un dispositif à cliquet et roue à rochet non représenté en détail au dessin, une vis mère qui, à son tour, fait avancer la table 8 par petits mouvements successifs.
- Lorsque la soupape 48 est mise en action pour livrer du fluide au dispositif 27 à cylin dre et piston pour le mouvement de ren trée de 11a sous-table 8a, et également au dis positif 52 à cylindre et piston, le piston du dispositif 52 fait d'abord avancer pas à pas la table 8; ensuite, lorsque la pression aug mente, le fluide s'écoule à travers la soupape 50 pour déplacer rapidement la sous-table 8a vers l'élément palpeur 6.
Lorsque la sous-table 8a aura effectué un déplacement sur une distance déterminée par la position de la came 34, l'inter- rupteur de fin de course 33 est mis en action pour provoquer l'inversion de l'écoulement depuis la soupape 48. Du fait que le fluide ne peut s'écouler vers le cylindre du dispo sitif 27 à travers la soupape de retenue 51, l'augmentation de pression provoque le fonc tionnement de la soupape de décharge 46 de manière à ne fournir du fluide qu'à partir de la petite unité de pompe.
La soupape de décharge 46 est également reliée à un mé canisme à soupape 53 de la broche pilote hy draulique 5, et la broche pilote 5 effectue maintenant la commande complète du mou vement de la table en utilisant seulement la petite unité de pompe pour amener le modèle placé sur la table 8 en contact avec l'élément palpeur 6 de la broche pilote. La course de descente des fraises 4 et de l'élément 6 porté par la tête porte-outil est également amorcé lorsque la came 34 actionne l'interrupteur de fin de course 33, parce que cet interrupteur de fin de course produit aussi l'aetionnement de la soupape 47 pour amorcer cette course de descente.
L'élément palpeur 6 de la broche pilote suit maintenant le contour du modèle pendant la course de descente des fraises 4 et de l'élément 6, parce que les mouvements de la table portant le modèle sont maintenant sous la commande de la broche pilote 5. Dans la disposition des pièces montrée dans le des- sin, la table est généralement déplacée vers l'extérieur en s'écartant de la tête porte-outil sous la commande de la broche pilote 5 pen dant la course de descente des fraises 4 et de l'élément 6.
La fin du mouvement de descente des fraises 4 de l'élément 6 est commandée par l'un des interrupteurs de fin de course 30 qui actionne la soupape .d'inversion 47, de ma nière à produire une inversion rapide de l'ac tion du fluide sur le piston du dispositif 24 et, par conséquent, provoque l'inversion du mouvement,de la tête porte-outil, sous l'action du débit combiné des .deux unités de la pompe 43.
Un autre des interrupteurs de fin de course 30 est agence de manière à actionner la soupape d'inversion 47 pour arrêter la tête porte-outil lorsque les fraises 4 et l'élément 6 arrivent au sommet de leur course. Ce même interrupteur de fin<B>,</B> de course actionne aussi la soupape 48 pour amorcer une autre mise en marche de la sous-table 8a pour recommen cer le cycle.
Pendant le fonctionnement, le groupe motopompe hydraulique est d'abord mis en marche pour fournir du fluide sous pression pour l'actn.onnement des commandes hydrau liques. Ensuite, un modèle et des pièces à usiner, telles que des ébauches d'aubes pour turbines;
à gaz, mont montés sur la table 8 et des fraises 4 appropriées sont fixées dans les mandrins 15 et alignées avec l'élément pal peur 6 de la boche pilote 5, la forme de la pointe de l'élément 6 correspondant à celle de la partie tranchante des fraises 4.
Le mo dèle et les pièces à usiner sont mis en position de manière que lorsque la sous-table 8a est dans la position engagée et lorsque les frai ses 4 et l'élément 6 de la tête porte-outil sont placées à. la limite supérieure de leur course, un léger mouvement de rotation de la tête porte-outil amène l'élément palpeur 6 en cou- tact avec le haut du modèle en un point cor respondant à l'endroit où l'on désire commen cer l'usinage des pièces par les fraises 4.
La came 34 est réglée de manière à actionner l'interrupteur de fin de course 33 dans cette position engagée de la sous-table 8a. La première passe d'usinage est faite sur un côté des pièces et, du fait que la table 8 est dé placée pas à pas, de 0,25 mm par exemple, sur la sortable 8a au début de chaque mou vement descendant de la tête porte-outil,
la totalité de la surface du modèle sera finale ment reproduite. La machine-outil ayant été ainsi réglée, le moteur 22. est mis en marche pour entraîner les fraises 4 et ensuite la soupape 48 est actionnée pour engendrer _ un mouvement d'engagement rapide de la sous-table 8a.
Lorsque la table 8 aura exécuté pas à pas toute sa course sur la. sous-table Sa, de ma nière que la largeur totale du modèle soit reproduite, un des pistons 29 (fig. 2) est abaissé pour actionner un interrupteur de fin de course provoquant le fonctionnement d'un solénoïde 54 (fig. 6).
Le solénoïde 54 actionne le mécanisme à soupape 53 pour provoquer un mouvement de dégagement de la table. Ledit interrupteur de fin de course, en outre, empêche l'action de l'inter rupteur de fin de course 30 qui, autrement, engendrerait un autre mouvement d'engage ment de la table.
Quelques-uns des cames ou taquets 28 peu vent être mis en position pour actionner quel- ques-uns des pistons 29 pendant que la table 8 exécute les petits mouvements successifs sur la sous-table 8a, et les pistons ainsi abaissés peuvent actionner des interrupteurs de fin de course (non représentés)
coopérant avec les interrupteurs de fin de course 30 pour mo difier la position inférieure de la course des fraises 4 et de l'élément palpeur 6 de la tête porte-outil, pendant un cycle de travail de la machine.
Dans une autre forme d'exécution de la machine, particulièrement adaptée pour l'uti lisation de fraises en forme de T et d'un élé- ment palpeur de forme analogue dans la bro che pilote, et dans laquelle la coupe est effec tuée lors de la course ascendante des fraises 4, les connexions hydrauliques sont modifiées de façon que la table exécute un mouvement d'engagement continu, tandis que les mou vements de la tête porte-outil sont sous l'in fluence du mécanisme à soupape 53 de la broche pilote.
Dans une autre forme d'exécution encore, la sous-table 8a pourrait être actionnée par une vis mère entraînée par un moteur élec trique et la tête porte-outil être actionnée aii moyen d'engrenages appropriés également en traînés par un moteur électrique.
Dans cette forme d'exécution, la broche pilote 5 hydrau lique serait remplacée par une broche pilote électrique connue fonctionnant au moyen d'un circuit électronique pour commander l'entraî nement du moteur électrique soit pour la sous-table, soit pour la tête porte-outil.
Quoique dans la forme d'exécution de la machine décrite, la table 8 exécute de petits mouvements successifs et la sous-table 8a exé cute un mouvement de va-et-vient, il est na turellement possible d'inverser cette construc- tion;
en outre, la sous-table pourrait être com plètement éliminée et la table pourrait être adaptée pour exécuter aussi bien un mouve ment de va-et-vient en profondeur qu'un mouvement transversal pas à pas. Egalement, le dispositif hydraulique pourrait être modi fié de manière que ce soit la table à mouve ment de va-et-vient au lieu de la tête porte- outil à mouvement oscillatoire qui soit com mandée par la broche pilote.