Procédé pour fileter une pièce entraînée en rotation par la broche d'un tour automatique et tour automatique pour la mise en. aeuvre du procédé Le présent brevet comprend un procédé pour file ter une pièce entraînée en rotation par la broche d'un tour automatique au moyen d'un outil porté par un chariot à coulisses croisées commandé par l'arbre à cames du tour et muni d'un dispositif de filetage relié par des organes de transmission à la broche du tour,
caractérisé par le fait qu'on déplace les coulisseaux du chariot à partir d'une position de repos jusque dans une première position de travail et qu'on ac tionne le dispositif de filetage avec un premier rapport de transmission pour tailler un premier filet présentant un premier pas et un premier diamètre, puis, après finition de ce filet, qu'on déplace le chariot jusque. dans une deuxième position de travail et modifie simultanément le rapport de transmission entre le dis positif de filetage et la broche du tour pour tailler un second filet présentant un autre pas et un autre dia mètre, et qu'on provoque enfin, après finition du second filet, le retour des coulisseaux du chariot dans leur position de repos.
Ce brevet comprend également un tour automa tique pour la mise en oeuvre du procédé. Ce tour comporte un chariot à coulisses croisées actionné par un arbre à cames et muni d'un outil à fileter com mandé par un dispositif de filetage porté par ledit chariot et relié par des organes de transmission à la broche du tour, caractérisé par le fait que le dispo sitif de filetage est relié à la broche par deux trains d'engrenages présentant des rapports de transmission différents et par un accouplement double commandé par une came portée par l'arbre à cames,
cet accou plement double provoquant tout d'abord l'entraîne- ment du dispositif de filetage, par l'intermédiaire du premier train d'engrenages pour la taille du premier filet, puis l'entraînement de ce dispositif par l'inter médiaire du second train, d'engrenages pour tailler le second filet.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un tour automatique à fileter objet d'une des inventions. Dans ce dessin, seules les parties nécessaires à la bonne compréhension du fonctionnement du tour sont illustrées.
La fig. 1 est une vue perspective partiellement en coupe de la partie gauche du tour.
La fig. 2 est une vue perspective partiellement en coupe de la partie droite du tour.
La fig. 3 est une vue en coupe d'une pièce filetée présentant deux filets internes de diamètre et de pas différents.
Le tour automatique représenté partiellement comprend un bâti 1 sur lequel est montée une broche 2 entraînée en rotation par un moteur par l'intermé diaire d'une transmission mécanique non représentée. Une pièce à fileter 3, sur laquelle deux filets externes de pas et diamètres différents sont à usiner, est serrée dans un mandrin 4, monté sur la broche 2. Une roue hélicoïdale 5, solidaire de la broche 2, engrène avec une roue hélicoïdale 6 fixée à une extrémité d'un arbre de commande 7 monté rotativement dans un palier 8 fixé au bâti 1.
Cet arbre 7 commande, par l'intermédiaire d'une liaison cinématique décrite plus loin, un dispositif à fileter F portant un outil de coupe 9.
Un embrayage E (par exemple à dents ou à cla- bots), qui présente une partie menante 10 solidaire de l'arbre de commande 7 et une partie menée 11 solidaire (fun arbre secondaire 7a permet d'établir ou d'interrompre la liaison cinématique reliant la broche 2 au dispositif à fileter F. L'engagement et le dégagement des deux parties 10 et 11 de l'embrayage sont commandés par une came à rainure 12 fixée sur un arbre à cames 13 monté rotativement sur le bâti 1 et entraînée par des roues dentées coniques 14, 15, actionnées par le moteur du tour.
Cette came 12 commande, par l'intermédiaire de leviers 16, 17 et d'une tringle 18, un secteur 19 fixé sur un axe rotatif 20 porté par le bâti 1. Ce secteur est susceptible d'oc cuper deux positions angulaires différentes, définies par deux encoches périphériques 21, 22 dans lesquel les peut s'engager un galet 23 monté rotativement sur le bâti 1 du tour et maintenu en contact avec le bord du secteur 19 par un ressort de rappel 24.
Un levier 25, fixé à l'extrémité de l'axe 20, actionne la partie menée et coulissante 11 de l'embrayage E et la main tient - selon la position occupée par le secteur 19 soit en position embrayée avec la partie menante 10, soit en position débrayée.
Le tour comporte en outre un chariot à coulisses croisées comprenant un coulisseau inférieur 26 dépla- çable transversalement le long de glissières 27, 28 portées par le bâti 1 et un coulisseau supérieur 29 déplaçable longitudinalement le long d'une glissière 30 portée par le coulisseau inférieur.
Une première came plate 32 fixée sur l'arbre à cames 13 et un res sort de rappel 33 assurent le déplacement transversal aller et retour du coulisseau 26 par l'intermédiaire d'un levier 34 portant un secteur denté 35 en prise avec une crémaillère 36 solidaire du coulisseau 26.
Une seconde came plate 37, fixée également sur l'arbre à cames 13, assure le déplacement longitudi nal aller et retour du coulisseau supérieur 29 par l'in- termédiaire d'un levier 38, de deux secteurs dentés 39, 40 et d'un poussoir 41, solidaire du secteur denté 40 et muni (fun galet de contact 42 roulant sur la face arrière 43 du coulisseau. Celui-ci est maintenu en contact constant avec le galet 42 par l'action d'un ressort antagoniste 44 prenant appui sur le coulisseau inférieur 26.
Le coulisseau supérieur 29 porte le dis positif à fileter F qui comporte un arbre horizontal 45 monté rotativement sur le coulisseau 29 et consti tuant l'extrémité de la liaison cinématique reliant la broche 2 au dispositif à fileter F.
Cette liaison cinématique est formée des éléments suivants a) un premier train d'engrenages échangeables 46 porté par le. bâti 1. Ce train d'engrenages est entraîné par l'arbre secondaire 7a et comporte une roue dentée 49 fixée sur l'arbre 7a, une roue intermédiaire 50 tournant librement sur un axe fixe 47 et une roue dentée 51 tournant librement sur un arbre de sortie 48 ; b) un second train d'engrenages échangeables 90 porté par le bâti 1.
Ce second train d'engrenages comporte une roue dentée 91 fixée sur un pro longement de l'arbre secondaire 7a, une roue intermédiaire 92 tournant librement sur un axe fixe 93 porté par un bras 94 articulé à l'extrémité d'un pivot 95 et une roue dentée 96 tournant librement sur un prolongement de l'arbre de sor tie 48. La position de l'axe 93 le long du bras 94 est réglable ; c) un accouplement double monté entre les roues dentées 51 et 96 sur l'arbre de sortie 48. La partie mobile 97 de cet accouplement double est dépla- çable axialement le long de l'arbre 48, mais est solidaire angulairement de cet arbre.
Cette partie mobile 97 comporte à chacune de ses extrémités une denture 98, 99 susceptible d'entrer en prise avec des dentures 98a, 99a correspondantes por tées respectivement par les roues dentées 51 et 96.
Ainsi, selon la position axiale occupée par la partie mobile 97, l'arbre de sortie 48 est entrainé par l'un ou l'autre des accouplements 98 et 98a, 99 et 99a, de sorte que le dispositif à fileter F est relié à la broche par l'un ou l'autre des deux trains d'engrenages 46 et 90 dont les rapports de transmission sont différents ; d) un arbre 52 entraîné à une de ses extrémités par l'arbre de sortie 48 des trains d'engrenages 46 et 90, par l'intermédiaire de deux pignons d'angle 53, 54.
L'autre extrémité de cet arbre 52 montée rotativement dans un palier 55 solidaire du cou- lisseau supérieur 29 est entraînée dans les dépla cements longitudinaux et transversaux de celui-ci; e) un arbre horizontal 56 monté rotativement sur le coulisseau 29 et entraîné par l'arbre 52 par l'in termédiaire de pignons d'angle 57, 58. Cet arbre 56 entraîne en rotation l'arbre horizontal 45 du dispositif à fileter F par l'intermédiaire d'une vis sans fin 59 et d'une roue tangente 60.
Pour permettre à l'extrémité de l'arbre 52 montée dans le palier 55 de suivre les déplacements du cou- lisseau 29, cet arbre 52 comporte deux joints à car dan 61, 62 montés entre les pignons d'angle 53, 54 portés par le bâti 1 et le coulisseau 29 et deux par ties cannelées 63, 64 coulissant l'une sur l'autre mais solidaires angulairement.
Le tour comporte encore un dispositif de com mande de la partie mobile 97 de l'accouplement dou ble. Ce dispositif comporte une came de commande échangeable 100 fixée sur l'arbre à cames 13 et sur le pourtour de laquelle roule un galet 101 monté à l'extrémité d'un bras 102 d'un levier à deux bras 103 pivoté sur un axe 104 parallèle à l'arbre à cames 13 et fixé au bâti 1. Le second bras 105 de ce levier 103 est soumis à l'action d'un ressort de rappel 106 tendant à mainte nir le galet<B>101</B> en contact avec la came de commande 100.
Ce second bras 105 transmet ses déplacements angulaires à un bras 107 d'un second levier à deux bras 108 sur lequel il est articulé et qui est pivoté en 109 sur le bâti 1. Le second bras<B>110</B> du levier 108 comporte à son extrémité un secteur denté 111 qui engrène avec un second secteur denté 112 pivoté en 113 sur le bâti 1. Ce second secteur denté 112 est relié mécaniquement par une tringlerie 114 à un doigt 115 engagé dans une gorge périphérique 116 de la partie mobile 97 de l'accouplement double de telle façon qu'un déplacement angulaire imprimé par l'in termédiaire des leviers 103 et 108 à ce secteur denté 112 par la came de commande 100, entraîne un déplacement axial de cette partie mobile 97. La came de commande 100 comporte deux secteurs o et p.
Le premier secteur o qui présente le plus petit rayon commande l'engagement de l'accouplement 98, 98a et provoque donc l'entraînement de l'arbre de sortie 48 à une première vitesse, tandis que le second sec teur p de plus grand rayon commande l'engagement de l'accouplement 99, 99a et provoque donc l'entrai- nement de l'arbre de sortie 48 à une seconde vitesse.
Sur l'arbre horizontal 45 du dispositif à fileter F sont calées deux cames d'usinages, soit une came tambour 65 à rainure, dite patronne , et une came plate 66. La patronne 65 actionne, par l'intermédiaire d'un doigt 67 muni d'un galet 68, un coulisseau lon gitudinal auxiliaire 69 coulissant sur des glissières 70 solidaires du coulisseau supérieur 2.9. Un ressort anta goniste 71 prenant appui sur le coulisseau 29 exerce une poussée sur le coulisseau longitudinal auxiliaire 69, de façon à maintenir le galet 68 en contact avec la face arrière 72 de la rainure de la patronne 65.
Il est, en effet, indispensable pour réaliser un filet de précision de supprimer tout jeu qui pourrait se pro duire en fin de course entre le galet 68 et la rainure de la patronne 65, jeu qui se traduirait par un déca lage entre la rotation de la pièce à fileter 3 et le mou vement d'avance de l'outil de coupe 9.
Sur le coulisseau auxiliaire 69 est articulé un support rectangulaire 73 susceptible de pivoter sur un de ses côtés autour d'un axe horizontal X-X sous l'action d'un poussoir 74 porté par le coulisseau supé rieur 29 et actionné par la came plate 66 par l'inter médiaire d'un levier coudé 75 pivoté sur le coulisseau 29. Le poussoir 74 comporte un galet 76 qui roule sur une face longitudinale 77 du support 73, avec laquelle il est maintenu en contact au moyen d'un ressort 78 prenant appui sur le coulisseau auxiliaire 69. Le support 73 comporte un bras 79 dans lequel est fixé de façon réglable longitudinalement un axe horizontal 80 à l'extrémité duquel, en regard de la broche 2, est monté un outil à fileter 9.
La patronne 65, qui est échangeable, est choisie de façon que la course qu'elle imprime à l'outil 9 soit égale à la lon- gueur du filet à usiner, tandis que la came 66, qui est également échangeable, est choisie en fonction de la profondeur radiale de passe désirée.
Le fonctionnement du tour à fileter décrit est le suivant Le tour étant dans sa position de repos, repré sentée aux fig. 1 et 2, le coulisseau inférieur 26 est à fin de course en direction de la flèche R et le cou- lisseau supérieur 29 est à fin de course en direction de la flèche S, positions pour lesquelles l'outil 9 est entièrement .dégagé longitudinalement et transversa lement de la broche 2. D'autre part, le coulisseau auxiliaire 69 du dispositif à fileter F est à fond de course en direction de la flèche T, position corres pondant au début d'une passe de l'outil 9.
Le sup port pivotant 73 occupe sa position extrême en direc tion de la flèche U, correspondant à la position déga gée de l'outil 9 et déterminée par la hauteur minimum de levée de la came plate 66 et la longueur des bras du levier coudé 75.
L'opérateur monte alors sur l'arbre à cames 13 des cames établies spécialement pour les deux filets à exécuter, soit une came à rainure 12 commandant l'embrayage E, des cames 32 et 37 commandant les déplacements des coulisseaux 26 et 29 et une came 100 commandant les déplacements axiaux de la par tie mobile 97 de l'accouplement double. Ces quatre cames sont établies et calées sur l'arbre à cames 13 de façon que les opérations qu'elles commandent soient conjuguées au cours d'une révolution de l'arbre à cames 13, c'est-à-dire que les parties de l'embrayage E et de l'accouplement double soient engagées ou dégagées suivant un cycle déterminé à l'avance et commandé au cours d'une révolution complète de l'arbre à cames 13.
De même, les déplacements des coulisseaux sont opérés suivant le cycle d'opérations déterminé à l'avance et avec une amplitude déterminée par les dimensions des deux filets à exécuter. La vitesse de rotation à imprimer à l'arbre horizontal 45 du dispositif à fileter et donc le rapport de transmis sion reliant la broche 2 à cet arbre 45 sont fonction de plusieurs facteurs
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<B>10</B> <SEP> vitesse <SEP> de <SEP> rotation <SEP> de <SEP> la <SEP> broche <SEP> 2 <SEP> ;
<tb> 20 <SEP> pas <SEP> du <SEP> filet <SEP> à <SEP> usiner<B>;</B>
<tb> 30 <SEP> pas <SEP> de <SEP> la <SEP> face <SEP> 72 <SEP> de <SEP> la <SEP> rainure <SEP> de <SEP> la <SEP> patronne <SEP> 65
<tb> commandant <SEP> l'avance <SEP> longitudinale <SEP> de <SEP> coupe <SEP> de
<tb> l'outil <SEP> 9.
La vitesse de la broche 2 est déterminée par la vitesse de coupe choisie par l'opérateur et par le dia mètre du filet à exécuter ; d'autre part, le pas de la face 72 de la rainure de la patronne est déterminé par la longueur de ce filet. En tenant compte de ces deux facteurs ainsi déterminés, l'opérateur choisit un rapport de transmission de la liaison mécanique reliant la broche 2 au dispositif à fileter F tel qu'il imprime à l'arbre horizontal 45 et aux cames 65 et 66 une vitesse permettant de réaliser le pas du filet à usiner.
Pour le premier filet à usiner, l'opérateur monte sur le tour les roues dentées 49, 50 et 51 du premier train d'engrenages 46, par exemple, donnant le rapport de transmission correspondant au pas de ce premier filet, puis il monte les roues dentées 91, 92, 96 du second train d'engrenages 90 donnant. le rapport de transmission correspondant au pas du second filet à usiner.
L'opérateur monte ensuite sur l'arbre horizontal 45 du dispositif à fileter F la patronne 65 dont la course (ou levée) est égale à la longueur du filet à exécuter et la came plate 66 dont la levée, combinée avec la longueur des bras du levier coudé 75, imprime au support 73 et, par con séquent, à l'outil 9 un déplacement radial égal à la profondeur de passe désirée augmenté d'une valeur de sûreté (par exemple '/iv à '/io de mm) pour éviter que l'outil ne frotte sur les surfaces externes du filet pendant la course de retour. Ces deux cames 65 et 66 sont utilisées pour les deux filets à exécuter successi vement.
L'angle de calage de ces deux cames 65 et 66 sur l'arbre horizontal 45 est prévu, par rapport à l'angle de calage des cames portées par l'arbre à cames 13, de façon à coordonner dans le temps l'ac tion de ces diverses cames pour que les diverses opé rations se succèdent dans l'ordre voulu.
L'opérateur met ensuite en marche le moteur du tour, non représenté, entraînant, d'une part, la broche 2 à la vitesse choisie par l'opérateur en fonction de la vitesse de coupe et du diamètre du filet à exécuter et, d'autre part, l'arbre à cames 13, qui accomplit une seule révolution pendant le taillage successif des deux filets de la pièce 3.
Les cames plates 32 et 37 actionnent les coulis- seaux inférieur 26 et supérieur 29, par l'intermédiaire des organes mécaniques 34 à 36, respectivement 38 à 43, provoquant les déplacements d'approche rapide transversal et longitudinal, en direction inverse des flèches R et S, qui amènent les coulisseaux 26 et 29, donc le dispositif à fileter F, en position de travail pour le début du premier filet.
La longueur m de l'axe 80 portant l'outil à fileter 9 est déterminée de façon que, dans cette position de travail du dispositif à fileter F, l'arête de coupe de l'outil 9 se trouve placée dans un plan perpendiculaire à l'axe de la broche et passe par le début du filet à tailler.
Aussitôt que l'outil 9 occupe cette position de début de travail, la came à rainure 12 actionne l'em brayage E de l'arbre de commande 7, 7a pour éta blir la liaison cinématique entre la broche 2 et le dis positif à fileter F.
Puis, en admettant que la vitesse de l'arbre horizontal 45 du dispositif à fileter F pré vue par l'opérateur pour usiner le premier filet soit obtenue en utilisant le premier train d'engrenages 46 entraîné par la broche 2, la came de commande 100 opère, par l'intermédiaire des leviers 103 et 108 et de la tringlerie 114, l'engagement de l'accouplement 98, 98a reliant les roues dentées du premier train d'engrenages 46 à l'arbre de sortie 48 des deux trains d'engrenages 46 et 90, comme représenté à la fig. 1.
La came 66 imprime à l'outil 9, par l'intermé diaire des organes 73 à 77, un déplacement transver- sal d'engagement jusqu'à la profondeur radiale de passe choisie par l'opérateur, puis la patronne 65 imprime à l'outil un déplacement d'avance de coupe par l'intermédiaire des organes 67 à 70.
Aussitôt que l'outil a terminé la première passe, la came 66 provoque le dégagement radial de l'outil, par l'intermédiaire des organes 73 à 77 et du ressort de rappel 78, tandis que la patronne 65, dont l'action est conjuguée avec la poussée du ressort 71 sur le coulisseau auxiliaire 69, provoque le retour rapide de l'outil à sa position de début de travail.
A ce moment, la came plate 32 de l'arbre à cames 13 imprime au coulisseau transversal 26 une légère avance de façon à déplacer radialement l'outil 9 de la quantité nécessaire pour amener celui-ci en position de début de travail pour la deuxième passe. Les passes se succèdent ensuite de la même façon jusqu'à la finition du premier filet.
Pour procéder ensuite au taillage du second filet, la came à rainure 12 commande le dégagement des deux parties 10 et 11 de l'embrayage E et interrompt donc la liaison mécanique entre la broche 2 et le dis positif à fileter F. Les cames 65 et 66 de ce dispositif à fileter F sont alors dans leur position de repos représentée au dessin, puis les cames plates 32 et 37 de l'arbre à cames 13 déplacent le chariot transver salement et longitudinalement jusque dans une seconde position de travail du chariot pour laquelle l'outil 9 occupe une position correspondant au début de travail pour le second filet.
La came de commande 100 portée par l'arbre à cames 13 actionne alors, par l'intermédiaire des leviers 103 et 108 et de la trin- glerie 114, la partie mobile 97 de l'accouplement dou ble afin de provoquer le dégagement de l'accouple ment 98, 98a et l'engagement de l'accouplement 99, 99a, tandis que la came à rainure 12 commande le ré engagement des deux parties 10 et 11 de l'embrayage E.
Ainsi, le dispositif à fileter F est maintenant relié à la broche 2 par l'intermédiaire du second train d'en grenages 90, dont le rapport de transmission permet de transmettre aux cames d'usinages 65 et 66 la vitesse choisie par l'opérateur pour l'usinage du second filet. Dès cet instant, l'outil 9 commence la première passe du second filet et les passes se succè dent ensuite de la même façon que décrit plus haut jusqu'à la finition de ce second filet.
Lorsque ce second filet est terminé, la came à rainure 12 provoque le dégagement des deux parties 10 et 11 de l'embrayage E pour interrompre la liaison mécanique entre la broche et le dispositif à fileter F. Les cames 65 et 66 sont immobilisées dans leur posi tion de repos, représentée au dessin, puis les cames plates 32 et 37 d'actionnement des coulisseaux ramè nent, en achevant leur révolution, les coulisseaux 26 et 29 du chariot en direction des flèches R et S jus que dans leur position de repos représentée au dessin. La broche 2 du tour est alors immobilisée par des moyens connus (non représentés) afin de permettre de retirer la pièce usinée et de monter dans le mandrin 4 une nouvelle pièce à fileter 3.
On sait que dans les tours automatiques à fileter connus comportant un chariot à coulisses croisées, le coulisseau supérieur sur lequel est fixé l'outil de coupe se déplace transversalement et non longitudinalement comme dans le tour décrit. D'autre part, l'outil est fixé directement sur le coulisseau supérieur et tous ses mouvements dans le sens axial et dans le sens radial de la pièce à fileter, nécessaires à l'opération d'usi nage lui sont transmis par les coulisseaux longitudinal et transversal du chariot.
Sur ces tours, il est possible de tailler en une seule opération deux filets de dia mètres différents en utilisant un outil à deux couteaux décalés radialement et axialement et travaillant simul tanément ; toutefois, ces deux filets doivent nécessai rement présenter le même pas puisque les deux cou teaux sont solidaires l'un de l'autre et travaillent ensemble. Ces tours présentent en outre l'inconvé nient que les masses relativement lourdes des coulis- seaux, et particulièrement du coulisseau longitudinal, doivent être déplacées entre chaque passe pour remet tre chaque fois l'outil en position de départ, ce qui ralentit l'opération, entraîne une usure rapide des organes mobiles et limite la précision du travail.
Le tour décrit a, au contraire, le grand avantage de permettre d'usiner successivement à l'aide d'un même outil, deux filets coaxiaux de pas et éventuelle ment de diamètre différent dans un même cycle d'opération, c'est-à-dire sans reprise, en utilisant deux rapports de transmission différents pour les mouve ments de l'outil nécessaires pour effectuer le premier puis le second filet. En outre, seules des pièces méca niques relativement légères sont mises en mouvement pendant l'usinage, à part la légère avance radiale du coulisseau transversal entre les passes successives, ce qui permet d'exécuter les deux filets avec une grande rapidité et une grande précision.
La description du fonctionnement du tour auto matique se rapportait à l'usinage de filets externes. Lors de l'usinage de filets internes, tels que repré sentés, par exemple, à la fig. 3, le plan perpendicu laire à l'axe de la broche 2 passant par le début du filet à exécuter peut être situé à une distance d à l'in térieur de la pièce à fileter. D'autre part, l'axe 80 est réglé sur les bras 79 de façon à présenter une lon gueur libre m au moins égale à la profondeur totale des deux filets à exécuter, de façon que l'outil 9 puisse arriver à la fin de la passe du second filet sans que le bras 79 bute sur la pièce à fileter.
L'outil 9 est lui-même retourné sur l'axe 80 de façon que son arête coupante, qui attaque dans ce cas la partie arrière du filet interne, soit adaptée au sens de rotation de la broche 2.