Tête d'usinage destinée à être montée sur un organe principal de machine-outil Jusqu'à maintenant, les opérations d'usinage de pièces creuses qui se présentent sous la forme de deux demi-coquilles, par exemple des corps de tur bine, ou qui comportent des paliers rapportés de grandes dimensions, ce qui est le cas des moteurs Diesel ou des carters de réducteurs de certains gros appareils moteurs marins ou terrestres, étaient tou jours effectuées au moyen de longues barres d'alé sage supportées dans des lunettes et entraînées à une extrémité par la broche de la machine. Les outils étaient fixés, soit directement sur la barre d'alésage pour exécuter les petits diamètres, soit sur des plateaux pour les diamètres de grandes dimen sions, soit encore sur des chariots pourvus d'avance radiale pour les surfaçages intérieurs.
Cette méthode d'usinage comportait de nombreuses difficultés ne permettant pas d'obtenir facilement une précision élevée et conduisait toujours à une grande lenteur d'exécution.
En effet, la barre d'alésage de grande longueur utilisée comme moyen de transmission de la puis sance de coupe ne pouvait fréquemment avoir qu'un diamètre très réduit pour passer à l'intérieur des paliers de la pièce, mais devait néanmoins entraîner des plateaux ou supports de grand rayon pour per mettre l'exécution des usinages internes les plus grands. Il en résultait la nécessité de limiter à l'ex trême la puissance de coupe sur les outils, afin de réduire les vibrations de flexion et de torsion sur la barre, en vue d'obtenir une précision satisfaisante quoique forcément limitée par les mauvaises condi tions de travail.
Dans le cas de pièces constituées par deux demi- coquilles, les constructeurs devaient aussi affronter de grandes difficultés pour effectuer les usinages in- ternes complexes que présentent ces pièces et pour lesquels il est nécessaire de désaccoupler les deux demi-coquilles à chaque réglage d'outil ou vérifica tion de cotes.
On comprend aisément les difficultés de ce tra vail en aveugle et les risques encourus si un inci dent de coupe se produit - rupture, mauvais affû tage ou mauvais réglage d'un outil - car il est impossible de contrôler le travail exécuté, au fur et à mesure de son avancement.
Cette conception d'usinage nécessitait de toute façon un personnel spécialisé et malgré cela, les chances de rebut par loup d'usinage restaient grandes.
Pour éviter une partie de ces inconvénients, certains constructeurs ont été amenés à usiner les deux demi-coquilles séparément. Par ce moyen, . il a été possible de mieux suivre le travail et de le contrôler facilement, mais les difficultés résultant de l'utilisation d'une barre de grande longueur devant être réglée parfaitement, une première fois sur l'une des demi-coquilles, une deuxième fois sur l'autre demi-coquille et matérialiser un axe parfaitement rectiligne, ont introduit une source supplémentaire d'imprécision d'usinage, qui dans certains cas s'est révélée absolument inadmissible.
Enfin, même dans ce cas le manque de rigidité de la barre, en flexion et en torsion, ne permettait pas d'obtenir des conditions de production satis faisantes.
La présente invention a pour but de remédier aux différentes difficultés précitées. Elle a pour objet une tête d'usinage destinée à être montée sur un organe principal de machine-outil, notamment sur la poupée d'une fraiseuse-aléseuse horizontale, caractérisée par le fait qu'elle comporte une broche rotative porte-outil logée dans un carter présentant une partie de forme demi-cylindrique en saillie sur une face de ladite tête.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution et une variante de détail de la tête d'usinage objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue de face de cette forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue de profil correspondante, observée dans la direction de la flèche II de la fig. 1. La fig. 3 est une vue en plan correspondant à la fig. 1.
La fig. 4 est une vue analogue à celle de la fig. 3 et montre le montage d'un petit plateau sur la broche de la tête.
La fig. 5 est une vue de face du plateau de la fig. 4.
La fig. 6 est une vue analogue à celle de la fig. 3 et montre le montage d'un grand plateau sur la broche de la tête.
La fig. 7 représente schématiquement une va riante dans laquelle la broche occupe un autre em placement sur la tête.
La fig. 8 est, à plus grande échelle, une coupe faite suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 1.
La fig. 9 est une coupe faite suivant la ligne IX-IX de la fig. 8.
La fig. 10 est une coupe faite suivant la ligne X-X de la fig. 9.
La fig. 11 est, à la même échelle que les coupes de détail précédentes, une coupe partielle faite sui vant la ligne XI-XI de la fig. 1.
La fig. 12 est une coupe partielle faite suivant la ligne XII-XII de la fig. 11.
La fig. 13 est une coupe partielle faite suivant la ligne XIII-XIII de la fig. 11.
La fig. 14 est une vue de profil partielle obser vée dans la direction de la flèche XIV de la fig. 12. La fig. 15 est une coupe partielle faite suivant la ligne XV-XV de la fig. 12, et la fig. 16 est une coupe analogue à celle de la fig. 10 et montre comment on peut, sur la même tête, monter des broches de capacités différentes.
En se référant d'abord aux fig. 1 à 3, on voit que la tête d'usinage se compose d'un corps 1 sur la face avant duquel on peut fixer sélectivement des porte-broches 2, dans chacun desquels tourillonne une broche porte-outil 3, les différents porte-broches et broches étant de capacités différentes. La face arrière du corps 1 est une surface plane 4 dressée sur toute son étendue de façon à pouvoir être appliquée contre une surface plane de support d'un organe principal de machine-outil, notamment la surface avant dressée d'une poupée de fraiseuse- aléseuse. On pourrait également fixer cette tête sur un bras mobile le long d'un montant vertical, par exemple.
Dans la forme d'exécution représentée, le corps peut être fixé sur son support au moyen de boulons dont les écrous s'appuient sur la face supé rieure de bossages 5.
On peut fixer des outils sur les deux extrémités de la broche 3. On peut également y fixer, soit un petit plateau 6, comme indiqué sur la fig. 4, soit un grand plateau 7, comme indiqué sur la fig. 6. On peut fixer ces plateaux indifféremment sur une extré mité de la broche ou sur l'autre. Dans le cas où les outils sont montés directement sur la broche, on entraîne celle-ci en rotation au moyen d'un pignon intérieur, comme on le verra plus loin. Dans le cas où les outils sont montés sur un plateau, on entraine celui-ci en rotation au moyen d'un pignon 8 qui en grène avec une couronne dentée solidaire du pla teau, couronne extérieure 11 dans le cas du petit plateau (fig. 4), et couronne intérieure 12, dans le cas du grand plateau (fig. 6).
Lorsqu'un plateau n'est pas monté sur la broche, le pignon de commande 8 correspondant est protégé par un capot 13 (fig. 2 et 3). Un pignon de com mande 8 est disposé de chaque côté de la tête pour assurer l'entraînement des plateaux montés sur l'une ou l'autre extrémité de la broche 3.
Les plateaux peuvent être munis de chariots à déplacement radial, tels que le chariot indiqué en 14 sur la fig. 5, et sur la commande duquel on reviendra en détail plus loin.
Il est très important de remarquer que la partie du porte-broche en saillie sur le corps présente une forme générale demi-cylindrique de façon à pouvoir pénétrer dans une pièce à usiner en forme de demi- coquille, l'axe du porte-broche étant amené en coïn cidence avec l'axe de la pièce, comme cela est repré senté sur la fig. 4. Pour travailler dans les meil leures conditions, on choisira donc le porte-broche de plus gros diamètre qui peut pénétrer dans l'alé sage de la pièce à usiner. S'il s'agit d'alésages de grandes dimensions, on montera alors un plateau de diamètre correspondant, comme on peut le voir sur les fig. 4, 5 et 6.
Dans la forme d'exécution représentée, la tête est destinée à être montée sur la face avant dressée de la poupée d'une fraiseuse-aléseuse horizontale et le corps 1 présente un alésage 16 pour le passage de la broche 17 de la fraiseuse-aléseuse (voir fig. 1, 2 et 8), de façon qu'on puisse travailler avec la broche de la machine sans être obligé de démonter la tête d'usinage.
Le mouvement de rotation de la broche de la tête est assuré à partir d'un arbre 18 (fig. 8) de prise de mouvement (on reviendra plus loin sur la structure de cette commande), dont l'axe est indiqué en 18 sur la fig. 1. On conçoit que l'on peut faire pivoter l'ensemble de la tête dans le plan de la face arrière de support de son corps 1, autour de cet axe 18 et réaliser ainsi une tête dont la broche peut occuper toutes les inclinaisons désirées entre les posi tions limites horizontale et verticale.
Bien entendu, si l'on désire pouvoir travailler avec la broche de la machine pendant que la tête est en place, dans d'autres positions que la position horizontale, et no tamment dans la position verticale de la broche de la tête, il faudra prévoir, à travers le corps de la tête, le passage correspondant pour la broche de la machine.
Dans la forme d'exécution que l'on vient de décrire, la disposition du porte-broche permet de travailler sur des pièces en forme de demi-coquille dont le plan de joint est placé verticalement sur la machine pour les opérations d'usinage, c'est-à-dire que le porte-broche est situé sur la face avant de la tête, mais on pourrait aussi envisager de placer le porte-broche sous la tête, comme indiqué en 21 sur la fig. 7, ce qui permettrait de travailler sur des pièces dont le plan de joint serait disposé horizon talement. Sur cette fig. 7, on a également indiqué, en 17, l'extrémité de la broche de la fraiseuse-alé seuse que l'on a fait passer à travers la tête d'usi nage 22, la broche de la tête d'usinage portant le même chiffre de référence 3 que dans les autres figures.
Après avoir exposé les dispositions générales de la tête d'usinage, on va décrire maintenant, d'une part, les moyens qui permettent d'assurer la rota tion de la broche et des plateaux et, d'autre part, les moyens qui permettent d'assurer le mouvement d'avance radiale des chariots sur les plateaux indé pendamment de la vitesse de rotation de la broche.
Les organes qui assurent l'entraînement de la broche et des plateaux sont visibles sur les fig. 8, 9 et 10. L'arbre 18 est susceptible d'être entramé en rotation, par l'intermédiaire d'un accouplement à griffes 24,à partir d'un arbre 25 qui tourillonne dans la poupée de la fraiseuse-aléseuse sur laquelle la tête est montée et qui est entraîné directement par le moteur de la broche de cette machine. L'arbre 18 tourillonne dans deux paliers à rouleaux 26, 27, montés respectivement dans les parois avant et arrière du corps 1. Sa partie centrale est taillée en vis sans fin 28, en prise avec une roue tangente 29 à denture creuse, qui comporte un long moyeu 31 tourillonnant dans deux roulements à rouleaux 32, 33, montés dans un manchon 34 enfilé dans un alé sage 35 du corps 1.
Le manchon 34 est immobilisé dans le corps 1 au moyen de vis indiquées sim plement par leurs axes 36 qui traversent une colle rette d'extrémité du manchon 34 et qui se vissent dans le corps 1.
Le moyeu 31 de la roue 29 sert de manchon d'accouplement en rotation de deux demi-arbres de commande 37, 38, qui portent, à leurs extrémités extérieures, les deux pignons 8 de commande des plateaux dont on a parlé plus haut. Chacun de ces deux demi-arbres est supporté, d'une part, par le moyeu 31 de la roue 29 et, d'autre part, par deux roulements à rouleaux 41 et 41' montés dans le corps 1. La partie de l'arbre 38 engagée dans le moyeu 31, ainsi que l'alésage de ce dernier, sont cannelés pour assurer la liason en rotation désirée. Le demi-arbre 37 est cannelé sur une plus grande longueur et porte un pignon coulissant 42 qui, dans la position représentée sur le dessin, est en prise avec un pignon 43 monté fou sur un arbre fixe 44. Le pignon 43, à son tour, est toujours en prise avec un pignon 45 claveté sur la broche 3 de la tête.
La broche est, en réalité, composée de deux demi- broches 3, 3', rendues solidaires par un emmanche- ment à canelures 46 ; la demi-broche 3 est suppor tée par un palier 47 à deux rangées de rouleaux, et la demi-broche 3' par deux paliers 48 à une rangée de rouleaux, tous ces paliers étant évidemment mon tés dans le porte-broche 2.
Lorsqu'un plateau est monté sur la broche, le pignon coulissant 42 est rapproché de la roue 29 de façon à ne plus être en prise avec le pignon 43. Le coulissement du pignon 42 est assuré à partir de deux leviers 51 (voir fig. 2) disposés sur chaque côté de la tête et montés sur un axe 52 qui touril- lonne dans la tête dans une direction parallèle à la broche 3. Sur l'axe 52 est fixé un pignon à denture hélicoïdale 53 en prise avec un autre pignon à den ture hélicoïdale 54 calé sur un axe 55 perpendicu laire à l'axe 52. Sur l'axe 55 est fixé une fourchette 56 dont les extrémités des branches sont engagées dans une gorge annulaire du pignon 42.
On comprend que, lorsqu'on fait passer le levier de la position horizontale représentée en traits pleins sur la fig. 2, à la position verticale représentée en traits mixtes, ou vice-versa, on provoque une rota tion de un quart de tour des axes 52 et 55, ce qui permet de mettre le pignon coulissant 42 en prise avec le pignon monté fou 43 ou, au contraire, de le dégager de celui-ci.
En résumé, on voit que la chaîne cinématique du mouvement de rotation de la broche comporte les organes suivants : arbre 25, accouplement 24, arbre 18, vis sans fin 28, roue tangente 29, demi- arbre 37, pignon 42 (en position embrayé), pignon monté fou 43, pignon 45, broches 3, 3'. La chaîne cinématique du mouvement de rotation des plateaux comporte comme pour la broche, les organes sui vants : arbre 25, accouplement 24, arbre 18, vis sans fin 28, roue tangente 29, demi-arbre 37, puis l'un des deux pignons 8 montés en bout des demi- arbres 37, 38, suivant l'extrémité sur laquelle est monté le plateau.
Sur la fig. 9, on a représenté un petit plateau 6, comme sur la fig. 4, entraîné par une couronne extérieure 11, en prise avec le pignon 8. C'est avec ce même pignon 8 que serait en prise la couronne intérieure 12 d'un grand plateau 7, comme représenté sur la fig. 6. Le moteur qui commande l'arbre 25, c'est-à- dire le moteur de commande de la broche de la fraiseuse-aléseuse sur laquelle est montée la tête d'usinage, est un moteur à vitesse variable, de sorte qu'on peut régler à volonté la vitesse de rotation de la broche de la tête ou des plateaux.
On voit que, d'après le montage même des organes, la vi tesse de rotation du petit plateau est plus faible que la vitesse de rotation de la broche, et que la vitesse du grand plateau est plus faible que celle du petit plateau. De cette façon, on obtient des vitesses li néaires de coupe qui sont approximativement les mêmes pour une même valeur de vitesse du moteur d'entraînement, donc pour une même puissance de celui-ci.
Les mouvements d'avance de la broche porte- outil, dans les trois directions de l'espace, sont obte nus par les mouvements correspondants de l'organe de machine sur lequel est montée la tête, en l'espèce, la poupée de la fraiseuse-aléseuse.
On va décrire maintenant les moyens qui per mettent aux chariots montés sur les plateaux, de se déplacer d'un mouvement d'avance radiale à une vitesse indépendante de la vitesse de rotation de la broche. Pour cela, on va se référer plus particuliè rement aux fig. 11 à 15.
Le chariot à déplacement radial 14 (fig. 15) monté sur le plateau 6 est solidaire d'un écrou 61 qui est en prise avec une vis de commande 62 supportée dans le plateau 6 par deux roulements à rouleaux 63, 64, dans lesquels elle peut tourner sans se déplacer axialement. Sur la vis 62 est claveté un pignon conique 65 en prise avec un autre pignon conique 66 solidaire d'un arbre 67 monté dans deux roulements à rouleaux 68 dans l'axe de la broche 3. L'arbre 67 est relié, par un accouplement 69,à un arbre central 71 supporté dans l'axe de la broche 3, par deux roulements à billes 72 et relié, à son tour, par l'intermédiaire d'un accouplement 73, à un arbre 74 supporté également dans l'axe de la broche par deux roulements à rouleaux 75.
Sur l'extrémité extérieure de l'arbre 74 est clavetée une roue dentée 76 et sur l'extrémité adjacente à la broche est fixée une autre roue dentée 77. Ces deux roues dentées sont respectivement en prise avec deux roues den tées 78, 79 (fig. 12 et 14) montées sur un axe 81 et reliées entre elles par un différentiel dimensionné de telle façon que la vitesse de rotation des broches 3 et 3' soit sans influence sur la vitesse de rotation de l'arbre 74, donc sur la vitesse de déplacement du chariot 14.
L'ensemble du différentiel et des roues dentées 76 et 77 est protégé par un carter 91. L'arbre 81 est relié, par l'intermédiaire d'un accouplement 92, à un arbre 93 dont l'autre extrémité est munie d'un accouplement 94 identique à l'accouplement 92. La disposition générale est telle que l'on peut mon ter tout l'ensemble du différentiel de l'autre côté du corps de la tête, l'arbre 81 étant alors en prise avec l'accouplement 94, et cela pour pouvoir commander le mouvement d'avance du chariot d'un plateau qui serait monté à l'autre extrémité de la broche. Les arbres 67 et 74 sont, à cet effet, interchangeables et peuvent être en prise avec l'arbre central 71, indifféremment par l'une ou l'autre des extrémités de celui-ci, par les accouplements 69 ou 73.
Sur l'arbre 93 est clavetée une roue creuse 95 en prise avec une vis sans fin 96 solidaire d'un arbre 97 (voir aussi fig. 11). Sur l'arbre 97 est claveté coulissant un crabot 98 qui peut être amené en prise soit avec un arbre 99 de commande d'avance qui se trouve sur l'organe de machine qui porte la tête, soit avec une douille 101 solidaire d'une roue tan gente 102 (voir aussi fig. 13), en prise avec une vis sans fin 103 solidaire d'une roue dentée 104, elle-même en prise avec un pignon 105 monté sur l'arbre d'un moteur électrique 106,à vitesse varia ble. La manouvre du déplacement axial du crabot 98 s'effectue à partir d'une manette 107 (voir fig. 11 et 2) qui actionne une fourchette 108 pivotant sur un arbre 109, par l'intermédiaire d'une com mande quelconque (non représentée).
En ce qui concerne le fonctionnement du mou vement d'avance du chariot 14 sur le plateau 6, on voit donc que, par l'intermédiaire du différentiel, on peut donner à ce chariot toute vitesse d'avance désirée indépendamment de la vitesse de rotation du plateau, et cela, soit à partir de l'arbre 99 qui se trouve dans la poupée de la fraiseuse-aléseuse, soit à partir du moteur 106 monté dans la tête elle- même, suivant qu'au moyen de la manette 107, on met le crabot 98 en prise avec l'arbre 99 ou avec la douille 101.
Pour augmenter la capacité de la tête, on peut monter, sur le même corps, des porte-broches de diamètres différents. C'est ainsi que, si l'on se re porte à la fig. 10, on voit un porte-broche 2 d'une certaine capacité, fixé sur le corps 1 au moyen de vis 111, la broche étant entraînée en rotation par le pignon 45 en prise avec le pignon 43. Si l'on examine maintenant la fig. 16, on voit un porte- broche 112 de plus forte capacité, qui utilise d'ail leurs les mêmes vis de fixation 111 à sa partie inférieure, mais dont les vis de fixation, à la partie supérieure, ont été déplacées, comme indiqué par leurs axes, en 113, sur le dessin. La broche 110, également de plus forte capacité, est entraînée par une roue dentée 114 en prise avec le même pignon 43.
Une tête telle que celle que l'on vient de décrire permet d'exécuter une grande variété d'opérations d'usinage. La fig. 3 montre comment, en montant un outil 121 sur la broche de la tête, ou peut effec tuer des opérations d'alésage dans un corps de tur bine 122 qui se présente sous la forme d'une demi- coquille dont le plan de joint est disposé vertica lement ainsi qu'on le montre aussi sur la fig. 2.
Sur cette figure 2, on peut voir comment on peut dresser le plan de joint de cette demi-coquille au moyen d'une fraise 123 montée sur l'extrémité de la broche 17 de la fraiseuse-aléseuse sur laquelle est montée la tête, puisque, ainsi qu'on l'a dit plus haut, la broche de la machine peut passer à travers la tête. La broche 17 est dans ce cas supportée dans un palier à deux rangées de rouleaux 125 (voir fig. 8). Pour effectuer des opérations d'alésage sur un plus grand diamètre, on peut utiliser un porte- broche de capacité plus forte, ou bien un plateau, comme indiqué à titre d'exemple sur la fig. 4, un ou des outils 124 étant fixés sur le chariot du pla teau (voir aussi fig. 5).
On peut disposer plusieurs outils les uns derrière les autres, décalés de l'épais seur du copeau à enlever.
On a vu aussi que l'on peut disposer la broche de la tête dans une direction verticale, et même dans toute direction oblique désirée dans un plan vertical perpendiculaire à l'axe de la broche de la fraiseuse-aléseuse, ce qui augmente considérablement les possibilités d'usinage.
Si l'on désire travailler sur des pièces se pré sentant sous la forme d'une demi-coquille dont on place le plan de joint horizontalement, on a vu également que l'on peut prévoir des têtes d'usinage dont la broche serait disposée sous le corps, comme sur la fig. 7.
Machining head intended to be mounted on a main body of a machine tool Up to now, the machining operations of hollow parts which are in the form of two half-shells, for example turbine bodies, or which have large bearing inserts, which is the case with diesel engines or gearbox housings of certain large marine or land-based engines, were always made by means of long boring bars supported in glasses and driven at one end by the machine spindle. The tools were fixed either directly on the boring bar for carrying out small diameters, or on plates for the diameters of large dimensions, or even on carriages provided with a radial advance for the interior surfaces.
This machining method had many difficulties which did not allow high precision to be easily obtained and always led to a very slow execution.
In fact, the very long boring bar used as a means of transmitting the cutting power could frequently only have a very small diameter to pass inside the bearings of the part, but nevertheless had to drive plates. or large radius supports to allow the execution of the largest internal machining operations. This resulted in the need to limit the cutting power on the tools to the extreme, in order to reduce the bending and torsional vibrations on the bar, in order to obtain a satisfactory precision although necessarily limited by the bad conditions. of work.
In the case of parts consisting of two half-shells, the manufacturers also had to face great difficulties in carrying out the complex internal machining presented by these parts and for which it is necessary to disconnect the two half-shells at each adjustment of the shells. tool or dimension check.
It is easy to understand the difficulties of this blind work and the risks incurred if a cutting incident occurs - breakage, bad sharpening or bad adjustment of a tool - because it is impossible to control the work carried out as it goes. as it progresses.
This machining design required specialized personnel anyway, and despite this, the chances of scrap by machining wolf remained high.
To avoid some of these drawbacks, some manufacturers have had to machine the two half-shells separately. By this way, . it was possible to follow the work better and to control it easily, but the difficulties resulting from the use of a long bar having to be perfectly adjusted, a first time on one of the half-shells, a second time on the other half-shell and materialize a perfectly rectilinear axis, introduced an additional source of machining inaccuracy, which in certain cases has proved to be absolutely unacceptable.
Finally, even in this case the lack of rigidity of the bar, in bending and in torsion, did not make it possible to obtain satisfactory production conditions.
The object of the present invention is to remedy the various aforementioned difficulties. Its object is a machining head intended to be mounted on a main body of a machine tool, in particular on the headstock of a horizontal milling-boring machine, characterized in that it comprises a rotating tool-holder spindle housed in a casing having a part of semi-cylindrical shape projecting from one face of said head.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment and a variant of detail of the machining head which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a front view of this embodiment.
Fig. 2 is a corresponding side view, seen in the direction of the arrow II in FIG. 1. FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 1.
Fig. 4 is a view similar to that of FIG. 3 and shows the assembly of a small plate on the spindle of the head.
Fig. 5 is a front view of the plate of FIG. 4.
Fig. 6 is a view similar to that of FIG. 3 and shows the assembly of a large plate on the spindle of the head.
Fig. 7 schematically shows a variant in which the pin occupies another em placement on the head.
Fig. 8 is, on a larger scale, a section taken along the line VIII-VIII of FIG. 1.
Fig. 9 is a section taken along the line IX-IX of FIG. 8.
Fig. 10 is a section taken along the line X-X of FIG. 9.
Fig. 11 is, on the same scale as the previous detail sections, a partial section taken along the line XI-XI of FIG. 1.
Fig. 12 is a partial section taken along the line XII-XII of FIG. 11.
Fig. 13 is a partial section taken on line XIII-XIII of FIG. 11.
Fig. 14 is a partial side view observed in the direction of arrow XIV of FIG. 12. FIG. 15 is a partial section taken along the line XV-XV of FIG. 12, and fig. 16 is a section similar to that of FIG. 10 and shows how we can, on the same head, mount pins of different capacities.
Referring first to Figs. 1 to 3, it can be seen that the machining head consists of a body 1 on the front face of which it is possible to selectively fix spindle holders 2, in each of which a tool-holder spindle 3 is journaled, the various spindle holders and pins being of different capacities. The rear face of the body 1 is a flat surface 4 erected over its entire extent so as to be able to be applied against a flat support surface of a main body of a machine tool, in particular the erected front surface of a milling machine headstock. boring machine. This head could also be fixed on a movable arm along a vertical upright, for example.
In the embodiment shown, the body can be fixed on its support by means of bolts, the nuts of which are supported on the upper face of bosses 5.
Tools can be fixed on both ends of the spindle 3. It is also possible to fix it, ie a small plate 6, as shown in fig. 4, or a large plate 7, as shown in fig. 6. These plates can be fixed either on one end of the spindle or on the other. In the case where the tools are mounted directly on the spindle, the latter is driven in rotation by means of an internal pinion, as will be seen later. In the case where the tools are mounted on a plate, the latter is driven in rotation by means of a pinion 8 which meshes with a toothed ring integral with the plate, outer ring 11 in the case of the small plate (fig. 4), and inner ring 12, in the case of the large plate (fig. 6).
When a plate is not mounted on the spindle, the corresponding control pinion 8 is protected by a cover 13 (fig. 2 and 3). A control pinion 8 is placed on each side of the head to drive the plates mounted on one or the other end of the spindle 3.
The trays can be fitted with radially moving carriages, such as the carriage indicated at 14 in fig. 5, and on the order of which we will come back in detail later.
It is very important to note that the part of the spindle holder projecting from the body has a general semi-cylindrical shape so as to be able to penetrate into a workpiece in the form of a half-shell, the axis of the spindle holder being brought into coincidence with the axis of the part, as shown in fig. 4. To work in the best conditions, we will therefore choose the spindle holder of larger diameter which can penetrate into the bore of the part to be machined. If these are large bores, then a plate of corresponding diameter will be mounted, as can be seen in FIGS. 4, 5 and 6.
In the embodiment shown, the head is intended to be mounted on the upright front face of the headstock of a horizontal milling-boring machine and the body 1 has a bore 16 for the passage of the spindle 17 of the milling-boring machine. (see fig. 1, 2 and 8), so that you can work with the machine spindle without having to remove the machining head.
The rotational movement of the head spindle is provided from a power take-off shaft 18 (fig. 8) (we will come back to the structure of this control later), the axis of which is indicated at 18 on fig. 1. It can be seen that the whole of the head can be made to pivot in the plane of the rear support face of its body 1, around this axis 18 and thus achieve a head whose spindle can occupy all the desired inclinations. between the horizontal and vertical limit positions.
Of course, if you want to be able to work with the machine spindle while the head is in place, in positions other than the horizontal position, and in particular in the vertical position of the head spindle, you will need to provide, through the body of the head, the corresponding passage for the machine spindle.
In the embodiment which has just been described, the arrangement of the spindle holder makes it possible to work on parts in the form of a half-shell, the parting of which is placed vertically on the machine for the machining operations, that is to say that the spindle holder is located on the front face of the head, but one could also consider placing the spindle holder under the head, as indicated at 21 in fig. 7, which would make it possible to work on parts whose parting line would be arranged horizontally. In this fig. 7, there has also been indicated, at 17, the end of the spindle of the random-milling machine which has been passed through the machining head 22, the spindle of the machining head bearing the same reference number 3 than in the other figures.
After having explained the general arrangements of the machining head, we will now describe, on the one hand, the means which make it possible to ensure the rotation of the spindle and the plates and, on the other hand, the means which allow to ensure the radial advance movement of the carriages on the plates regardless of the speed of rotation of the spindle.
The components which drive the spindle and the plates are visible in fig. 8, 9 and 10. The shaft 18 is capable of being rotated, by means of a claw coupling 24, from a shaft 25 which pivots in the headstock of the milling-boring machine on which the head is mounted and which is driven directly by the spindle motor of this machine. The shaft 18 is journaled in two roller bearings 26, 27, respectively mounted in the front and rear walls of the body 1. Its central part is cut as a worm 28, in engagement with a tangent wheel 29 with hollow toothing, which comprises a long hub 31 journaled in two roller bearings 32, 33, mounted in a sleeve 34 threaded into a random 35 of the body 1.
The sleeve 34 is immobilized in the body 1 by means of screws indicated simply by their axes 36 which pass through an end glue of the sleeve 34 and which are screwed into the body 1.
The hub 31 of the wheel 29 serves as a rotating coupling sleeve for two control half-shafts 37, 38 which carry, at their outer ends, the two pinions 8 for controlling the plates mentioned above. Each of these two half-shafts is supported, on the one hand, by the hub 31 of the wheel 29 and, on the other hand, by two roller bearings 41 and 41 'mounted in the body 1. The part of the shaft 38 engaged in hub 31, as well as the bore of the latter, are splined to ensure the desired rotational connection. The half-shaft 37 is splined over a greater length and carries a sliding pinion 42 which, in the position shown in the drawing, engages a pinion 43 mounted idly on a fixed shaft 44. The pinion 43, in turn , is still engaged with a pinion 45 keyed on the pin 3 of the head.
The spindle is, in reality, composed of two half-spindles 3, 3 ', made integral by a fitting with grooves 46; the half-spindle 3 is supported by a bearing 47 with two rows of rollers, and the half-spindle 3 'by two bearings 48 with one row of rollers, all of these bearings being obviously mounted in the spindle holder 2.
When a plate is mounted on the spindle, the sliding pinion 42 is moved closer to the wheel 29 so as to no longer be in engagement with the pinion 43. The sliding of the pinion 42 is provided by two levers 51 (see fig. 2) arranged on each side of the head and mounted on an axle 52 which rotates in the head in a direction parallel to spindle 3. On the axle 52 is fixed a helical toothed pinion 53 in mesh with another pinion with helical den ture 54 wedged on an axis 55 perpendicular to the axis 52. On the axis 55 is fixed a fork 56, the ends of the branches of which are engaged in an annular groove of the pinion 42.
It will be understood that, when the lever is passed from the horizontal position shown in solid lines in FIG. 2, in the vertical position shown in phantom, or vice versa, one causes a rotation of a quarter of a turn of the axes 52 and 55, which makes it possible to put the sliding pinion 42 in engagement with the idle mounted pinion 43 or , on the contrary, to free it from it.
In summary, it can be seen that the kinematic chain of the rotational movement of the spindle comprises the following components: shaft 25, coupling 24, shaft 18, worm 28, tangent wheel 29, half-shaft 37, pinion 42 (in engaged position ), idler mounted pinion 43, pinion 45, pins 3, 3 '. The kinematic chain of the rotational movement of the plates comprises, as for the spindle, the following components: shaft 25, coupling 24, shaft 18, worm 28, tangent wheel 29, half-shaft 37, then one of the two pinions 8 mounted at the end of the half-shafts 37, 38, depending on the end on which the plate is mounted.
In fig. 9, there is shown a small plate 6, as in FIG. 4, driven by an outer ring 11, engaged with the pinion 8. It is with this same pinion 8 that the inner ring 12 of a large plate 7 would be engaged, as shown in FIG. 6. The motor which drives the shaft 25, that is to say the motor for controlling the spindle of the boring mill on which the machining head is mounted, is a variable speed motor, so that 'the speed of rotation of the spindle of the head or of the plates can be adjusted as desired.
It can be seen that, according to the actual assembly of the members, the speed of rotation of the small plate is lower than the speed of rotation of the spindle, and that the speed of the large plate is lower than that of the small plate. In this way, linear cutting speeds are obtained which are approximately the same for the same speed value of the drive motor, therefore for the same power of the latter.
The advance movements of the tool-holder spindle, in the three directions of space, are obtained by the corresponding movements of the machine member on which the head is mounted, in this case the headstock of the milling-boring machine.
We will now describe the means which allow the carriages mounted on the plates to move with a radial advance movement at a speed independent of the speed of rotation of the spindle. For this, reference will be made more particularly to FIGS. 11 to 15.
The radial displacement carriage 14 (FIG. 15) mounted on the plate 6 is secured to a nut 61 which is engaged with a control screw 62 supported in the plate 6 by two roller bearings 63, 64, in which it can rotate without moving axially. On the screw 62 is keyed a bevel gear 65 meshing with another bevel gear 66 integral with a shaft 67 mounted in two roller bearings 68 in the axis of the spindle 3. The shaft 67 is connected by a coupling 69, to a central shaft 71 supported in the axis of the spindle 3, by two ball bearings 72 and connected, in turn, via a coupling 73, to a shaft 74 also supported in the axis of the spindle by two roller bearings 75.
On the outer end of the shaft 74 is keyed a toothed wheel 76 and on the end adjacent to the spindle is fixed another toothed wheel 77. These two toothed wheels are respectively engaged with two toothed wheels 78, 79 ( fig. 12 and 14) mounted on an axis 81 and interconnected by a differential dimensioned in such a way that the speed of rotation of spindles 3 and 3 'has no influence on the speed of rotation of shaft 74, therefore on the carriage speed 14.
The assembly of the differential and the toothed wheels 76 and 77 is protected by a housing 91. The shaft 81 is connected, by means of a coupling 92, to a shaft 93, the other end of which is provided with a coupling 94 identical to coupling 92. The general arrangement is such that the whole of the differential can be mounted on the other side of the body of the head, the shaft 81 then being in engagement with the coupling 94, and this in order to be able to control the advance movement of the carriage of a plate which would be mounted at the other end of the spindle. The shafts 67 and 74 are, for this purpose, interchangeable and can be engaged with the central shaft 71, indifferently by one or the other of the latter's ends, by the couplings 69 or 73.
On the shaft 93 is keyed a hollow wheel 95 engaged with a worm 96 integral with a shaft 97 (see also FIG. 11). On the shaft 97 is slidably keyed a dog clutch 98 which can be brought into engagement either with an advance control shaft 99 which is located on the machine member which carries the head, or with a sleeve 101 integral with a tan gente wheel 102 (see also fig. 13), engaged with a worm 103 integral with a toothed wheel 104, itself engaged with a pinion 105 mounted on the shaft of an electric motor 106, to variable speed. The maneuver of the axial displacement of the dog clutch 98 is effected from a lever 107 (see fig. 11 and 2) which actuates a fork 108 pivoting on a shaft 109, by means of any command (not shown). ).
As regards the operation of the advance movement of the carriage 14 on the plate 6, it can therefore be seen that, by means of the differential, this carriage can be given any desired forward speed independently of the speed of rotation. of the plate, and that, either from the shaft 99 which is in the headstock of the milling-boring machine, or from the motor 106 mounted in the head itself, depending on whether by means of the lever 107, the dog clutch 98 is engaged with the shaft 99 or with the sleeve 101.
To increase the capacity of the head, spindle holders of different diameters can be mounted on the same body. Thus, if we refer to fig. 10, we see a spindle holder 2 of a certain capacity, fixed to the body 1 by means of screws 111, the spindle being driven in rotation by the pinion 45 in engagement with the pinion 43. If we now examine the fig. 16, we see a spindle holder 112 of higher capacity, which also uses the same fixing screws 111 at its lower part, but whose fixing screws, at the upper part, have been moved, as indicated by their axes, at 113, in the drawing. The spindle 110, also of greater capacity, is driven by a toothed wheel 114 in mesh with the same pinion 43.
A head such as the one just described enables a wide variety of machining operations to be performed. Fig. 3 shows how, by mounting a tool 121 on the spindle of the head, or can perform boring operations in a turbine body 122 which is in the form of a half-shell whose parting plane is arranged vertically as also shown in fig. 2.
In this figure 2, we can see how we can draw up the parting line of this half-shell by means of a cutter 123 mounted on the end of the spindle 17 of the milling-boring machine on which the head is mounted, since , as said above, the machine spindle can pass through the head. The spindle 17 is in this case supported in a bearing with two rows of rollers 125 (see fig. 8). To carry out boring operations on a larger diameter, it is possible to use a spindle holder of greater capacity, or else a plate, as shown by way of example in fig. 4, one or more tools 124 being fixed on the carriage of the plate (see also FIG. 5).
Several tools can be placed one behind the other, offset by the thickness of the chip to be removed.
We have also seen that we can arrange the spindle of the head in a vertical direction, and even in any oblique direction desired in a vertical plane perpendicular to the axis of the spindle of the milling-boring machine, which considerably increases the machining possibilities.
If one wishes to work on parts in the form of a half-shell, the parting of which is placed horizontally, we have also seen that one can provide machining heads with the spindle arranged under the body, as in fig. 7.