Fraiseuse-aléseuse La présente invention a pour objet une fraiseuse-alé seuse, comprenant une poupée se déplaçant sur un mon tant lui-même mobile sur un banc et dans laquelle sont montés une broche de fraisage-alésage et les organes de commande nécessaires à cette broche.
Actuellement l'usinage des pièces de grand diamètre et de hauteur ou de longueur réduite se fait fréquemment sur des fraiseuses-aléseuses classiques comprenant un plateau tournant à axe de rotation horizontal.
De telles fraiseuses-aléseuses permettent l'exécution de tous les travaux de fraisage circulaire et de division en utilisant des outils ou têtes d'usinage fixées sur ces fraiseuses-aléseuses.
Cette méthode moderne de travail se développe de plus en plus car elle entraîne des gains considérables sur les temps d'exécution en évitant de nombreuses opéra tions de positionnement de la pièce ou des outils, opéra tions inévitables avec les méthodes classiques et avec une pièce qui serait, par exemple, fixée seulement sur des taques de travail.
On connaît également des fraiseuses-aléseuses présen tant un plateau à axe de rotation vertical, utilisées dans les cas où les usinages à effectuer sur la face horizontale de la pièce se présentent, non seulement sur la périphé rie, mais aussi vers le centre de celle-ci. Il faut, dans ce cas, utiliser une poupée à axe vertical, fixée sur un bras de grande dimension permettant d'atteindre les usinages proposés. Ce genre de machine, plus complexe, est d'une utilisation moins courante et d'un prix plus élevé.
Toutefois, lorsque les pièces de grand diamètre ont également une longueur et un poids élevés, ce qui est le cas, en particulier, dans la construction des missiles inter planétaires ou dans l'industrie atomique, il devient très difficile d'utiliser l'une ou l'autre de ces fraiseuses-alé- seuses.
En effet, dans le premier cas, les pièces lourdes et longues créent un porte-à-faux inadmissible sur le pla- teau rotatif à axe de rotation horizontal. Dans le deuxième cas, la grande longueur de la pièce placée ver ticalement nécessite une fraiseuse-aléseuse de grande hauteur pour accéder à sa face supérieure, ou la mise en fosse profonde du plateau, ce qui est une solution oné reuse et peu pratique.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, et à cet effet, la fraiseuse-aléseuse selon l'invention est caractérisée en ce que lesdits organes de commande sont logés dans une partie cylindrique de la poupée montée de façon rotative à l'intérieur d'un sup port autour d'un axe confondu avec celui de la broche. ladite poupée présentant à sa partie avant une tête paral lélépipédique sur au moins une face latérale de laquelle est fixé de façon amovible un support porte-broche auxi liaire capable de permettre un usinage ou un fraisage circulaire.
Il est possible, si le corps parallélépipédique de la poupée présente plusieurs faces latérales, de monter des outillages complémentaires, par exemple d'autres sup ports de porte-broches, ce qui permet d'effectuer sur la pièce à usiner, sans la démonter de sa taque de support, les opérations d'usinage les plus diverses.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique en élévation de la fraiseuse-aléseuse de ce mode de réalisation.
La fig. 2 est une vue partielle analogue à la fig. 1, mais après une rotation de 900 de la poupée, la fig. 3 est une vue de profil de la poupée, observée dans la direction de la flèche III de la fig. 1, la fig. 4 est une vue analogue à la fig. 3, mais après que la poupée a tourné d'un certain angle, la fig. 5 est une coupe verticale partielle, faite seule ment dans le support mobile, suivant la ligne V-V de la fig. 3.
la fig. 6 est une coupe verticale partielle, faite dans le corps cylindrique, le support mobile et la partie basse de la semelle, suivant la ligne VI-VI de la fig. 5, la fig. 7 est une coupe dans le corps cylindrique sui vant la ligne VII-VII de la fig. 5.
la fig. 8 est une vue de profil suivant la flèche VIII de la fig. 5, la fig. 9 est une vue identique à la fig. 6 après démon tage des couvercles arrière, la fig. 10 est une vue de profil du support mobile sui vant la flèche X de la fig. 3, la fig. 11 est une vue en plan de la fig. 5, la fig. 12 est une vue, schématique en élévation de la fraiseuse-aléseuse dans un premier cas d'usinage, la fig. 13 est une vue en profil, vue suivant la flèche XIII de la fig. 12, la fig. 14 est une vue en profil du support de porte- broche, vue suivant la flèche XIV de la fig. 12, la fig. 15 est une coupe horizontale partielle faite sui vant la ligne XV-XV de la fig. 14, la fig. 16 est une vue schématique en élévation de la fraiseuse-aléseuse dans un deuxième cas d'usinage, la fig.
17 est une vue en profil de la fig. 16, suivant la ligne XVII de ladite fig. 16, la fig. 18 est une vue schématique en élévation de la fraiseuse-aléseuse dans un troisième cas d'usinage, la fig. 19 montre, à plus grande échelle, une coupe partielle suivant XIX de la fig. 7, la fig. 20 montre, à plus grande échelle, une coupe partielle suivant XX de la fig. 7, la fig. 21 montre, à plus grande échelle, une coupe partielle suivant XXI de la fig. 6.
La fraiseuse-aléseuse représentée aux fig. 1 à 6 com porte des éléments classiques tels que le banc 1 sur lequel se déplace horizontalement la base 2 à laquelle est boulonné le montant 3. Une semelle 4 se déplace verti calement sur celui-ci. Le support mobile 5 (voir en par ticulier la fig. 5) s'appuie sur la semelle par des glissières 6 et 7 (fig. 6), un coin de réglage 8 et des brides 9 et 10.
La particularité principale de la machine décrite réside dans la forme cylindrique de la partie 11 de la poupée qui tourne dans le support mobile sur des paliers 12 et 13, l'axe de rotation étant le même que celui de la bro che principale de fraisage 14 et de la broche d'alésage 15 coulissant dans la précédente (voir fig. 5). Dans l'utili sation classique de la machine, les outils de fraisage, alé sage, perçage, taraudage sont portés par ces broches ou encore par une broche 16 à grande vitesse, la pièce est fixée sur la taque 17.
La partie cylindrique 11 de la poupée se termine à l'avant par une tête parallélépipédique 41. Dans l'utilisa tion de la fraiseuse et en se référant aux fig. 12 et 13, on voit que sur la face latérale 18 de la tête de la partie cylindrique 11, a été monté un support 19 en U dans lequel se déplace un coulisseau 20 qui supporte un porte- broche 21 sur lequel est montée une fraise 22. Une pièce 23 de grand diamètre et de grande longueur a été fixée sur la taque et sa face circulaire 24 est usinée par la fraise lors de la rotation de la partie cylindrique 11.
Dans un deuxième cas d'usinage représenté sur les fig. 16 et 17, il est, cette fois, fait usage de deux porte- broches 25 et 26 montés dans deux dispositifs de support identiques au précédent. Il est alors possible d'exécuter simultanément deux usinages circulaires différents 27 et 28 avec deux fraises 29 et 30.
Dans un troisième cas d'usinage, illustré sur la fig. 18, on voit l'utilisation d'un porte-broche de rectification 31 monté dans le même support et permettant l'exécution d'un centrage intérieur 32.
En revenant maintenant aux fig. 3, 5, 6 et 11, il va être donné une description plus complète de l'agence ment de la fraiseuse-aléseuse.
Le déplacement du support mobile 5 sur la semelle 4 est obtenu par un écrou tournant 33 fixé sur celle-ci et une vis 34 fixée au support mobile 5 par des paliers 35 et 36. L'écrou tournant est entraîné par des pignons 37, 38, 39 et un motoréducteur à vitesse variable 40.
La partie cylindrique 11 de la poupée comporte à l'avant, comme indiqué ci-dessus, une tête parallélépipé dique 41 dont la partie frontale est munie de quatre trous filetés 42 et de deux clavettes 43 (fig. 3) de fixation de têtes auxiliaires. Au moins deux faces latérales parallèles 44 et 18 (voir fig. 5) servent également à la fixation de têtes auxiliaires au moyen des trous taraudés 46, du cen trage 47 et de la clavette 48 (voir fig. 11).
La fig. 19 montre que, entre la tête 41 et le palier 12 est placé un collet 49 de forte épaisseur qui est localisé en longueur par la face correspondante du support mo bile 5 et une bride circulaire 50 fixée à celui-ci par des vis 51. Un faible jeu, d'ailleurs rempli de graisse ou d'huile sous pression, permet un fonctionnement très doux en rotation du corps cylindrique.
Sur la fig. 20, on voit que la bride 50 comporte des évidements 52 au nombre de quatre (voir fig. 10) dans lesquels viennent se loger des patins 53. La tige 54 qui porte à son extrémité un piston 55 vient se visser par son filetage 56 dans le patin 53. Le piston est placé à l'inté rieur d'un cylindre 57 fermé par un couvercle 58.
De l'huile, amenée par des tuyaux et des raccords non représentés sur le dessin, est envoyée sous pression alter nativement dans les espaces 59 et 60, de manière à mettre en tension la tige 54 ou à la laisser libre. La première manoeuvre provoque la mise en pression de la face d'appui 61 du collet sur la face correspondante du sup port 5, donc 'le blocage de celui-ci. La seconde provo que le déblocage.
En revenant aux fig. 5 et 8, on voit que la commande en rotation de la partie cylindrique 11 est obtenue à par tir d'un groupe motoréducteur 62 qui, par l'intermédiaire des pignons 63, 64, 65, 66 fait finalement tourner le pignon 67 sur la couronne intérieure 68. Cette couronne étant fixée au support mobile 5 et le pignon 67 apparte nant à la partie cylindrique 11, il s'ensuit que celui-ci effectue un mouvement de rotation sur celle-là. Le moto- réducteur 62 commande également l'avance du chariot d'entraînement longitudinal de broche 69 par la vis-mère 70 entraînée directement en rotation.
Il commande aussi un arbre représenté par son axe 71 qui traverse toute la partie cylindrique 11 et porte à son extrémité un pignon 72 qui engrène sur un autre pignon 73 solidaire d'un arbre représenté par son axe 74. Un couple de pignons coniques 75, 76 permet de faire tourner l'arbre représenté par son axe 77.
Les extrémités des arbres 74 et 77 servent à des com. mandes d'avance de chariot sur des têtes ou organes auxiliaires, notamment les supports de porte-broches fixées sur la partie parallélépipédique 41 de la poupée et dont la description détaillée sera faite par la suite.
On pourrait également placer une partie de ces moyens - les moteurs électriques et leurs boîtes de vitesses par exemple - sur le support mobile en les reliant aux organes placés sur la poupée par une chaîne cinématique appropriée. Les fig. 1, 3 et 19 montrent le dispositif d'arrêt auto matique qui est obtenu par l'action de touches fixées dans une rainure 78 appartenant à la partie cylindrique 11 sur une boîte-à-contacts 79 (voir fig. 3) fixée au sup port mobile. Cette boîte agit sur le moteur d'avance 62, provoquant son arrêt suivant une tolérance angulaire très faible, donc un positionnement très précis de la partie cylindrique.
En se reportant en outre aux fig. 1 et 21, on voit que le positionnement angulaire sur des angles déterminés est assuré par un verrou 80 qui s'engage dans des trous cor respondants 81 de la partie cylindrique 11. Ce verrou est centré avec un très faible jeu de fonctionnement dans un trou correspondant du support 5. Il est muni à sa partie arrière d'un piston 82 qui se déplace dans un cylindre 83 fermé par un couvercle 84. L'arrivée d'huile sous pression se fait sur l'une ou l'autre face du piston dans les espaces 85 et 86 de manière à effectuer le verrouillage ou le déverrouillage du verrou 80.
On pourrait également prévoir un dispositif de visée optique en rapportant un ruban gradué avec une haute précision sur la partie cylindrique supportant la rainure 78. Une lunette de visée, non représentée sur le dessin, fixée au support mobile 5 permettrait la lecture de ces graduations.
Les fig. 1, 8, 9 et 11 montrent le dispositif enrouleur de câble qui permet l'alimentation des moteurs et appa reils électriques placés sur la partie cylindrique<B>Il.</B> En premier lieu, l'alimentation entre le montant et le support mobile se fait par une gaine souple 87 placée entre la boîte 88 et le conduit rigide 89 fixé audit support (voir fig. 1). Les fils cheminent à l'intérieur du conduit dans l'espace compris entre les raccords 90 et 91 et pénètrent dans une gaine 92 (voir fig. 9) qui effectue un tour et demi autour d'un tambour 93 pour aboutir à la boîte de raccordement 94 fixée sur ledit tambour.
Les fils débou chent à l'intérieur de l'espace 95 où sont placées les bor nes de raccordement, non représentées sur le dessin. L'enrouleur est refermé à sa partie avant par un couver cle 96 (voir fig. 1) qui sert de flanc de retenue latéral à la gaine 92. Le covuercle 96 est muni d'un trou rond donnant accès à l'espace 95, de manière à permettre l'accessibilité aux bornes. Il est refermé par un cou vercle 97.
Le tour et demi d'enroulement permet une rotation de la partie cylindrique légèrement supérieure à un tour nécessaire et suffisant pour tous les usinages par fraisage circulaire ou division.
Si cela était nécessaire, dans certains cas spéciaux, comme par exemple l'exécution d'une spirale, il serait naturellement possible de prévoir un nombre de tours plus grand, en augmentant dans la même mesure le nom bre de tours d'enroulement du câble, soit sur lui-même comme représenté sur le dessin, soit pour des valeurs importantes, sur un tambour de grand diamètre compor tant une gorge demi-circulaire d'appui usinée en spirale, comme pratiqué sur les enrouleurs de câbles classiques.
En se reportant maintenant aux fig. 12 à 15, on voit l'utilisation d'un support de porte-broche pour l'usinage ou fraisage circulaire d'une pièce de grand diamètre et de grande longueur 23 fixée sur la taque de travail 17 par des moyens classiques d'appui et de bridage (voir fig. 12).
Le corps 19 en U, refermé à sa partie supérieure par une plaque 100 (voir fig. 13) est fixé à la poupée rota tive par des vis qui s'introduisent dans les trous taraudés 46 (fig. 11). Il comporte des faces de glissières 101, 102, 103, 104 et des brides 105,<B>106</B> qui assurent le guidage d'un coulisseau 20 (voir fig. 15). L'entraînement radial du coulisseau est obtenu par un écrou 107 qui en est solidaire et dans lequel tourne une vis 108 qui est fixée à ses deux extrémités dans des paliers 109, 110 (voir fig. 13). L'entraînement en rotation est obtenu par accou plement de la vis 108 avec l'arbre 77.
La commande en rotation de la broche 111 s'effec tue par une chaîne cinématique comprenant un pignon 112 fixé sur un arbre 113 de prise de mouvement accessi ble après avoir démonté un couvercle 113a (fig. 19). Ce pignon engrène avec un pignon 114 appartenant au sup port 19 et qui assure l'entraînement de l'arbre cannelé 115 qui traverse tout le support en U et est tenu à ses deux extrémités dans des paliers 116 et 117 (voir fig. 13).
Sur l'arbre cannelé se déplace longitudinalement un pignon conique 118, tenu dans un palier 119 solidaire du coulisseau (voir fig. 14).
Le porte-broche 21 est constitué par un corps cylin drique, muni d'une bride 120 (voir fig. 15). La partie cylindrique arrière est usinée avec une haute précision et vient s'ajuster dans un alésage correspondant 121 du coulisseau. Des vis et clavettes placées dans la bride 120 et non représentées sur le dessin, permettent la fixation du porte-broche.
A l'extrémité arrière de la broche 111 est placé un pignon conique 122 qui engrène avec le pignon 118 et assure l'entraînement en rotation de celle-ci.
Comme on le voit, cette conception permet de mon ter dans le coulisseau des porte-broches ayant des fonc tions différentes et qui ne doivent avoir en commun que la partie cylindrique arrière et la bride de fixation.
Sur la fig. 18, on voit un porte-broche de rectification 31 qui, au moyen d'une meule 123, exécute un centrage intérieur 32. La broche est entraînée par un moteur indé pendant 124 et une courroie 125. L'alimentation du mo teur est assurée par le câble 92 (fig. 1).
Dans le cas d'utilisation d'un seul porte-broche, il pourra s'avérer utile de fixer un contrepoids 126 sur la deuxième face 44 de la poupée rotative (voir fig. 12).
Cette deuxième face (fig. 16 et 17) peut servir égale ment au montage d'un deuxième support 127 en U. Le porte-broche 26 permet l'exécution simultanée d'un deuxième fraisage circulaire 28 avec la fraise 30.
La poupée mobile rotative peut également exécuter des travaux de tournage de grand diamètre. Pour ce faire, il suffit que la puissance d'entraînement en rotation normalement installée convienne ou soit portée à la valeur désirée. L'alimentation électrique relative à la fonction tournage doit permettre, cette fois, un nombre de tours illimité et, à cet effet, le dispositif d'enroulement du câble est complété par un dispositif à frotteurs classi que, servant uniquement à la commande des opérations de tournage, le reste des liaisons, spéciales aux fraisages circulaires, étant rassemblé sur une prise de courant qui est débranchée lors des opérations de tournage.
Dans la description qui précède, l'utilisation des porte-broches en temps que moyen d'exécution d'usina ges circulaires ou de division a été mis en évidence. Ils sont toutefois encore très utiles dans des cas d'usinage classique où la course verticale ou horizontale de la frai seuse-aléseuse se révélerait insuffisante. L'utilisation des porte-broches augmente en effet la capacité verticale de la fraiseuse, vers le haut et vers le bas, dans une propor tion que l'on peut estimer en moyenne à 50 0/o. Bien que moins importante proportionnellement, l'augmentation horizontale peut également être utile dans quelques cas extrêmes.
Dans une variante, la partie parallélépipédique avant 41 de la poupée pourrait comporter un nombre de faces planes plus grand que dans la réalisation représentée pour permettre la fixation d'un plus grand nombre de têtes auxiliaires de façon à pouvoir exécuter une plus grande variété d'usinages suivant la nécessité.
Dans le cas où plus de deux porte-broches seraient nécessaires, un plateau de grand diamètre pourrait être fixé sur la face avant de celle-ci, ce plateau portant le nombre de porte-broches nécessaires. Dans ce dernier cas, la prise de commande en rotation serait constituée par la broche principale et celle d'avance par la sortie d'arbre prévue normalement sur la face avant de la pou pée pour la commande du plateau de surfaçage, de type classique.
La fraiseuse-aléseuse décrite est dépourvue de pla teau auxiliaire tournant, mais présente néanmoins des possibilités d'usinage de pièces circulaires de grand dia mètre, le type et la position de ces usinages pouvant comprendre une gamme d'opérations extrêmement va riées, notamment le fraisage circulaire, les travaux de division et les travaux d'usinage dans le plan vertical.
Il est clair qu'une fraiseuse-aléseuse remplissant ces conditions constitue une machine permettant d'usiner des pièces volumineuses et lourdes sans limitation de lon gueur. En effet, l'absence de plateau tournant permet de fixer la pièce sur le socle de la machine dans une posi tion déterminée et immuable. On évite ainsi les porte-à- faux, sources d'imprécisions et on évite en outre d'avoir des machines de grande hauteur.