Mandrin La présente invention se rapporte à des mandrins et s'applique à des mandrins à commande manuelle ou à commande par source d'énergie.
Les mandrins du type dit à action rapide com prennent normalement un corps cylindrique pourvu d'ouvertures disposées radialement dans lesquelles se trouvent des organes de poussée sous forme de billes, un organe dans le corps qui est capable d'un mouvement axial par rapport au corps, lequel organe a une surface intérieure conique pour fermer ou ouvrir l'élément de retenue de la pièce à travailler, qui peut être une douille de serrage, et un manchon coulissant autour du corps, ce manchon et l'organe intérieur ayant des surfaces inclinées opposées qui coopèrent avec les organes de poussée, de sorte que la pièce à travailler peut être serrée ou dégagée par le mandrin en faisant coulisser le manchon axialement par rapport au corps.
Les inclinaisons des surfaces inclinées sont choisies de telle façon qu'un petit mouvement axial est com muniqué à l'organe intérieur, suffisant pour serrer ou dégager la pièce à travailler par un mouvement relative ment important du manchon coulissant et ceci assure qu'une poussée suffisante soit transférée, par l'inter médiaire des organes de poussée, à l'organe intérieur et ainsi à l'élément de retenue de la pièce à travailler, afin de retenir cette pièce plus solidement.
Le mouvement du manchon coulissant peut être effectué soit manuellement, soit au moyen d'une source d'énergie.
Un problème particulier que l'on rencontre dans les mandrins à vitesse élevée est qu'à vitesses élevées, les organes de poussée produisent une force centrifuge considérable, qui est transférée directement au manchon coulissant. Ces forces imposées au manchon coulissant s'exerceront radialement par rapport au mandrin et, étant donné que les organes de poussée portent contre une surface inclinée du manchon, les forces centrifuges auront une composante résultante dans le sens axial du mandrin tendant à déplacer le manchon dans le sens de dégagement de la pièce à travailler et dégager cette pièce.
Essentiellement, il existe deux solutions à ce pro- blème.L'une consiste à retenir positivement le manchon coulissant dans sa position active en bloquant le levier d'actionnement si la commande se fait à la main ou en maintenant l'énergie si la commande se fait au moyen d'une source d'énergie.
Cette solution ne donne pas satisfaction et la solution alternative consiste à faire en sorte que la surface inclinée sur le manchon, qui coopère avec les organes de poussée, soit à un tel point graduel que la composante de la force centrifuge ten dant à ouvrir le mandrin soit insuffisante pour vaincre le frottement tendant à maintenir le manchon coulissant dans sa position active. Cette inclinaison doit, par conséquent, satisfaire à deux critères opposés. L'in clinaison doit être assez graduelle pour produire un blocage automatique à des vitesses dans le champ de travail du mandrin et avec de très grandes vitesses, celle-ci peut être de l'ordre de 1 ou 2 degrés.
En même temps, l'inclinaison doit être suffisamment raide pour communiquer un mouvement radial vers l'intérieur suffisant aux organes de poussée pour fermer le mandrin sans donner une longueur excessive au manchon.
Ces critères ne sont pas facilement conciliables dans la pratique, et l'objet de l'invention consiste à prévoir un mandrin à action rapide et vitesse élevée qui résoud ce problème.
Selon la présente invention, il est prévu un mandrin comprenant un corps tubulaire, un organe intérieur creux se déplaçant axialement dans le corps dans un sens pour engager et dans l'autre sens pour dégager un élément de retenue d'une pièce à travailler, et un man chon coulissant axialement entourant le corps, le corps étant constitué avec au moins une ouverture disposée radialement, dans laquelle est placé un organe de poussée à déplacement libre entre des surfaces inclinées opposées du manchon et de l'organe intérieur respec tivement,
de sorte qu'un déplacement du manchon dans le sens de retenue de la pièce à travailler communiquera une poussée dans le sens de retenue de la pièce à l'organe intérieur par l'action de l'organe de poussée se déplaçant sur lesdites surfaces inclinées, caractérisé en ce que la surface inclinée du manchon comprend une partie de la longueur du manchon dont le diamètre intérieur est réduit progressivement dans le sens de dégagement de la pièce à travailler pour prévoir plusieurs échelons rac cordés par des parois de jonction, chaque échelon étant sensiblement parallèle à l'axe du mandrin.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du mandrin objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale à travers un mandrin de serrage selon l'invention.
La fig. 2 montre un détail de la fig. 1 à une échelle agrandie.
Le mandrin représenté comprend un corps tubulaire 1, un organe intérieur creux 2 se déplaçant axialement dans le corps et un manchon 3 entourant le corps et coulissant dans le sens axial.
L'intérieur de l'organe intérieur 2 est conique vers l'intérieur, de sorte que lorsque l'organe 2 est poussé dans le sens d'engagement de la pièce à travailler (vers la droite en regardant le dessin), il engagera et serrera la surface extérieure conique d'une douille de serrage ou autre élément de retenue de pièce de manière connue.
Des organes de poussée à mouvement libre sous forme de billes 5 sont placés dans des ouvertures radiales 4 du corps 1 entre des surfaces annulaires inclinées opposées de l'organe intérieur et du manchon. La surface inclinée de l'organe intérieur 2 est indiquée en 6, tandis que la surface inclinée du manchon 3 comprend une partie 8 d'inclinaison relativement peu prononcée communiquant avec une partie 7 d'in clinaison relativement plus forte.
Un profil de la partie 8 est représenté à plus grande échelle à la fig. 2 et l'on remarquera, à cette figure, que sur la partie 8 de sa longueur, le diamètre intérieur du manchon 3 diminue progressivement dans le sens de dégagement de la pièce à travailler pour fournir une série d'échelons annulaires finement gradués 9 dont chacun est sensible ment parallèle à l'axe du mandrin. Les échelons de chaque paire d'échelons adjacents 9 sont raccordés par une paroi de jonction qui est inclinée selon un angle à relativement à un plan à angle droit par rapport à l'axe du mandrin, afin de former un passage doux pour les billes 5 d'un échelon 9 à un autre. De préférence, l'angle est d'environ 30 .
Le diamètre intérieur du manchon 3 augmente progressivement en s'écartant de la partie échelonnée 8 dans le sens d'engagement de la pièce à travailler pour former, à proximité de la partie échelonnée 8, une surface inclinée 7 ayant une inclinaison relativement plus forte.
La disposition est telle que lorsque le manchon 3 est déplacé dans le sens d'engagement de la pièce à travailler, les billes 5 montent d'abord sur la surface inclinée 7 du manchon et la surface inclinée 6 de l'organe intérieur 2 et de ce fait, l'organe intérieur 2 est poussé dans le sens d'engagement de la pièce à travailler pour serrer sans forcer la douille de serrage. Un déplacement plus avant du manchon 3 dans le sens d'engagement de la pièce à travailler amène les billes 5 à monter les échelons 9 jusqu'à ce que la douille de serrage et la pièce à travailler soient solidement serrées.
Dans cette position, la force centrifuge produite par le mandrin en rotation amènera les billes à porter contre un des échelons annulaires 9. Etant donné que cet échelon est sensiblement parallèle à l'axe du mandrin, il n'y aura pas de composante résultante tendant à déplacer le manchon dans le sens de dégagement de la pièce.
Pour dégager la douille de serrage et la pièce à travailler, le manchon 3 est déplacé vers la gauche en regardant le dessin, sur quoi les billes 5 descendront les échelons 9 et la surface inclinée 7. A mesure que les billes 5 se déplacent radialement vers l'extérieur du mandrin, elles descendent le long de la surface inclinée 6 de l'organe intérieur, permettant à cet organe de se déplacer également dans le sens de dégagement de la pièce à travailler.
Afin de s'assurer que la douille de serrage dégagera la pièce à travailler lorsque le manchon 3 est déplacé vers la gauche, le corps 1 est pourvu d'une ou plusieurs rainures de clavette 11 qui reçoivent un nombre correspondant de clavettes 12 à brides ou en forme de L dont chacune est pourvue d'une fente<I>13</I> entre ses extrémités. L'extrémité à bride de chaque clavette passe par un trou 14 ménagé dans le corps 1 et pénètre dans une rainure 15 creusée dans l'organe intérieur 2, Une vis d'arrêt 16 traverse le manchon 3 et pénètre dans la fente<I>13,</I> de sorte que lorsque le manchon<I>3</I> est déplacé vers la gauche, l'extrémité à bride de la clavette 12 déplace l'organe intérieur 2 vers la gauche, dégageant ainsi la douille de serrage.
La construction du mandrin peut être modifiée dans la portée des revendications annexées. Par exemple, les échelons 9 peuvent être légèrement inclinés dans le sens inverse par rapport à l'inclinaison de la partie 8, de sorte que la force centrifuge agissant par l'inter médiaire des billes 5 produira une composante dans le sens d'engagement de la pièce à travailler. Alternative ment, les échelons peuvent être légèrement concaves.