Procédé d'usinage sur un tour automatique à coulisses croisées et tour automatique pour la mise en aeuvre du procédé Le présent brevet comprend un procédé d'usinage sur un tour automatique à coulisses croisées, dans lequel on commande les déplacements des deux cou- lisseaux par des cames.
L'utilisation, sur ces tours automatiques, d'outils en acier rapide ou à plaquette en métal dur ou en céramique, très résistants à l'usure et à la chaleur, a permis d'augmenter considérablement la vitesse de coupe et la section des copeaux. Toutefois, plus la passe est forte, plus les réactions sur l'outil sont grandes. Or, ces réactions sont transmises par l'outil sur les coulisseaux porte-outil et sur les organes de commande de ces coulisseaux. Or, plus les efforts supportés par ces organes de commande sont grands, plus il est difficile de réaliser une construction per mettant de garantir la précision d'usinage demandée. Ceci est particulièrement vrai pour la réalisation des cames de commande des coulisseaux et des palpeurs qui suivent le profil de ces cames.
Or, lorsqu'une portée, par exemple, doit être usi née sur un axe, le coulisseau transversal est maintenu par la came de commande en position avancée de travail pendant toute la durée de l'opération d'usi nage. Il est donc nécessaire de tremper la came de commande et de rectifier son profil, afin que celui-ci soit parfaitement centré sur l'axe de la came, de ma nière que le coulisseau soit maintenu avec précision dans sa position avancée de travail bien que sa came de commande soit entraînée par l'arbre à cames et glisse sous le palpeur qui suit son profil. En outre, l'arbre à cames lui-même doit être en mesure de supporter un effort considérable sans fléchissement ni déformation.
Le présent brevet comprend un procédé d'usinage qui est caractérisé par le fait qu'on amène le premier coulisseau en position avancée de travail à l'aide de sa came de commande, puis interrompt la liaison mé canique entre ce coulisseau et sa came, tout en rete nant celui-ci en position avancée de travail à l'aide d'un dispositif de retenue pendant toute la durée de l'opération d'usinage, puis, en fin d'opération d'usi nage, libère ledit dispositif de retenue et rétablit la liaison mécanique entre le coulisseau et sa came et, enfin, ramène les deux coulisseaux jusque dans leur position de départ à l'aide de leur came de commande respective.
Le brevet comprend également un tour automa tique à coulisses croisées pour la mise en oeuvre du procédé. Ce tour est caractérisé par le fait qu'il com porte un dispositif de retenue maintenant en position de travail le premier coulisseau et interrompant la liaison mécanique entre ce coulisseau et sa came de commande, et par le fait qu'il comporte un dispositif de libération,
actionné en fin d'opération d'usinage par un organe entraîné dans le déplacement de l'outil et libérant le dispositif de retenue afin de rétablir la liaison mécanique entre le premier coulisseau et sa came de commande, de sorte qu'aucune avance de l'outil au-delà de sa position avancée de travail ne doit être effectuée pour provoquer la libération du coulisseau porte-outil et le retour de celui-ci en posi tion de repos.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux .formes d'exécution d'un tour pour la mise en oruvre du procédé. La fig. 1 est une vue d'ensemble, en perspective, de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue semblable à celle de la fig. 1, mais illustrant la deuxième forme d'exécution. Le bâti 1 du tour porte un porte-outil à coulisses croisées comportant un coulisseau inférieur 2 trans versal et un coulisseau supérieur 3 longitudinal. Le coulisseau 2 porte une crémaillère 4 engrenant avec un secteur denté 5 solidaire d'un bras de levier 6 articulé sur le bâti 1. A l'extrémité de ce bras de levier 6 est monté un galet de contact 7 prenant appui sur le pourtour d'une came de commande 8 interchangeable, fixée sur un arbre à cames 9 porté par des paliers 10 aménagés sur la face avant du bâti 1.
L'arbre à cames 9 est entraîné en rotation par un moteur d'entraînement, non représenté, du tour, par l'intermédiaire de pignons coniques 11 et 12 et d'une transmission mécanique non représentée. Le coulisseau transversal 2 est soumis à l'action d'un ressort de rappel 13 qui tend à maintenir le galet 7 en contact avec la came 8 par l'intermédiaire de la crémaillère 4, du secteur denté 5 et du bras de levier 6.
La face supérieure du coulisseau transversal 2 porte un guide longitudinal 14 le long duquel se dé place le coulisseau longitudinal 3. Le bras inférieur d'un levier 16 à deux bras, oscillant sur un axe 17 porté par des paliers 17a fixés sur le côté droit du bâti 1, est muni d'un galet de contact 18 prenant appui sur le pourtour d'une came de commande 19 interchangeable. Cette came est fixée sur un arbre à cames transversal 20 porté par des paliers 21 aména gés sur le côté droit du bâti 1 et entrainé en rotation par des pignons coniques 22, 23.
Le bras supérieur du levier 16 porte une touche de contact 24 prenant appui sur une plaque de glissement 25 disposée transversalement sur le côté droit du coulisseau lon gitudinal 3. Un ressort de rappel 26 prenant appui, d'une part, sur le fond d'un logement 27 pratiqué dans le coulisseau transversal 2 et, d'autre part, sur une équerre 28 fixée sur la face avant du coulisseau longitudinal 3 tend à maintenir le galet 18 en contact avec le pourtour de la came 19 en exerçant, par l'in termédiaire du coulisseau 3, de la plaque de glisse ment 25 et de la touche 24, une poussée sur le bras supérieur du levier 16.
La face supérieure du cou- lisseau longitudinal 3 porte des glissières longitudi nales 29 le long desquelles un porte-outil 30 est sus ceptible d'être déplacé, puis fixé dans la position dési rée à l'aide de vis 31. La position transversale de l'outil 0 est ajustable à l'aide de vis de serrage 32.
Sur la face supérieure du bâti 1 (fig. 1), à côté du coulisseau transversal 2, est fixé par des vis 33 un support 34, muni d'un guide 35 disposé parallèle ment au guide du coulisseau transversal 2. Sur ce guide 35 se déplace un support 36 dont la position est ajustable par l'intermédiaire d'une vis micromé trique 37 se vissant dans ce support 36 et retenue axialement par une collerette 38 engagée dans une rainure 39 pratiquée dans le guide 35. Le support 36 est fixé dans la position choisie par des vis 40 traversant le support 36 par des lumières allongées 41.
Un bras 42, articulé sur le support 36, par l'in termédiaire d'un axe 43 parallèle à la face supérieure du bâti 1 et perpendiculaire au guide 35 du support 36, est muni, sur sa face supérieure, d'un chemin de glissement 44 en un matériau résistant à l'usure, et, à son extrémité libre, d'une butée 45 présentant un plan incliné transversal 46 et une face d'appui 47. Cette butée 45 est située dans l'axe de déplacement d'un organe de retenue 48 fixé sur le côté du cou- lisseau transversal 2 en regard du support 36. Cet organe de retenue présente un nez 49 comportant une face de retenue 50 parallèle à la face d'appui 47 de la butée 45.
Sur une extension latérale 51 du coulisseau trans versal 2, est fixé un support 52 portant sur sa face avant un pivot 53 dont l'axe est parallèle à l'axe de déplacement du coulisseau 2 et sur lequel est pi voté un levier coudé 54 comportant un bras inférieur et un bras sunpérieur. Le bras inférieur de ce levier s'étend au-dessus du bras 42 et comporte un nez 55 prenant appui sur le chemin de glissement 44.
Un ressort 56 prenant appui sur le support 36 exerce sur le bras 42 une poussée tendant à le faire pivoter de façon à maintenir en contact le chemin de glissement 44 avec le nez 55. Un ressort de rappel 57, prenant appui sur une cheville 58 fixée dans la face avant du support 52 et exerçant une poussée sous le bras inférieur du levier 54, tend à maintenir celui-ci en contact avec un doigt 59 fixé dans le sup port 52 au-dessus de ce bras, afin de définir une position de repos du levier 54 qui définit à son tour, par l'intermédiaire du nez 55, une position de repos du levier 42.
Le bras supérieur du levier coudé 54, disposé à angle droit par rapport au bras inférieur, comporte une face 60 située dans un plan parallèle à l'axe du pivot 53. Le côté avant du coulisseau lon gitudinal 3 présente une vis micrométrique 61 enga gée dans un perçage taraudé d'une paroi 62 solidaire de ce coulisseau 3 et dont l'axe est parallèle à l'axe de déplacement de celui-ci. La position longitudinale de cette vis est ajustable par vissage dans la paroi 62 et fixée à l'aide d'un contre-écrou 63.
La position de cette vis 61 est ajustée de façon que son extrémité 64 soit en regard et susceptible de buter contre la face 60 du levier 54 pour provoquer, en fin d'opéra tion d'usinage, une oscillation de celui-ci en sens in verse des aiguilles d'une montre et, par l'intermé diaire du nez 55, un déplacement angulaire du bras 42 dans le sens de la flèche f1.
Le fonctionnement du tour automatique décrit est le suivant Après avoir fixé la pièce à usiner dans le man drin M de la broche, l'opérateur met en place sur les arbres à cames 9 et 20 les cames 8 et 19 com mandant respectivement les déplacements des cou- lisseaux transversal 2 et longitudinal 3 et dont les profils sont calculés en vue de l'opération d'usinage à exécuter. Il règle ensuite, par rapport à la pièce à usiner, la* position transversale de l'outil 0 sur le port-outil 30 et la position longitudinale de celui-ci sur les glissières 29.
Il règle enfin la position longi tudinale de la vis micrométrique 61 par rapport au levier coudé 54 et la position transversale du bras 42 et de sa face d'appui 47 en agissant sur la vis micrométrique 37 qu'il bloque ensuite à l'aide des vis 40. Il met ensuite en marche le moteur, non re présenté, qui entraîne, d'une part, le mandrin M et, d'autre part, les arbres à cames 9 et 20.
La came 8 actionne le coulisseau transversal 2 portant le cou- lisseau longitudinal 3 et l'organe de retenue 48 dans la direction de la flèche f2 jusque dans une position légèrement au-delà de la position avancée de travail, par l'intermédiaire des organes 4, 5, 6 et 7 et contre l'action du ressort de rappel 13.
Lorsque le coulisseau transversal 2 approche de sa position avancée de travail, le nez 49 de l'organe de retenue 48 s'engage sur le plan incliné 46 et abaisse le bras 42 contre l'action de son ressort 56. Aussitôt que le coulisseau transversal 2 a atteint une position légèrement au-delà de sa position avancée de travail et qui correspond à une levée maximum a de rayon g de la came 8, la butée 45 échappe au nez 49 et, sous l'action du ressort 56, le bras 42. reprend sa position de repos définie par le nez 55 du levier 54 qui prend appui sur le doigt 59. Dès lors, la face de retenue 50 est située en regard de la face d'appui 47.
A ce moment, la came 8 commande un recul du coulisseau afin, d'une part, que la face de retenue 50 vienne prendre appui sur la face d'appui 47, de sorte que le coulisseau est retenu dans sa position avancée de travail, et, d'autre part, que la liaison mécanique entre le coulisseau 2 et la came de com mande 8 soit interrompue.
En effet, le pourtour de la came 8 qui continue à tourner, présente après la levée<I>a,</I> une descente<I>b,</I> jusqu'à un secteur d de rayon c assez petit pour pro voquer le contact de la face 50 sur la face 47 et interrompre la liaison mécanique entre la came 8 et le coulisseau 2 en empêchant le galet de contact 7 de suivre ce profil d.
Pendant que la came parcourt ce secteur d, l'outil 0 est entraîné longitudinalement dans le sens de la flèche f3 par le coulisseau 3 actionné par sa came 19 et le levier 16 contre l'action du ressort 26 et exécute son avance de coupe.
Pendant cet usinage, les réac tions d'usinage transmises au coulisseau transversal 2 sont entièrement absorbées par le bâti 1 par l'in termédiaire de l'organe de retenue 48 et de la butée 45 en contact par leurs faces 50 et 47, tandis que les organes de commande 4, 5, 6, 7 et 8 de ce coulisseau ainsi que l'arbre à cames 9 ne subissent aucun effort par suite de l'interruption de la liaison mécanique entre la came 8 et le coulisseau 2. A la fin de l'opération d'usinage, l'extrémité 64 de la vis micrométrique 61 exerce une poussée sur la face 60 du levier 54 et provoque une oscillation de celui- ci dans le sens de la flèche f4 contre l'action du res sort 57.
Le déplacement du nez 55 provoque l'oscil lation dans le sens de la flèche f 1 du bras 42 contre l'action du ressort 56 et le dégagement de la butée 45 hors du nez 49. La liaison mécanique entre le coulisseau 2 et sa came 8 est rétablie par l'action du ressort de rappel 13. Une descente f de cette came 8, qui achève sa révolution, ramène le coulisseau 2 dans sa position de départ. De même, l'action con juguée du ressort 26, du levier 16 et de la came 19, ramène le coulisseau longitudinal 3 dans sa position de départ.
Au début de la course de retour du coulis- seau 3, la vis 61 quitte la face 60 du levier 54, de sorte que ce dernier reprend, sous la poussée du res- sort 57, sa position de repos définie par le doigt 59.
L'opération d'usinage étant terminée, la pièce usinée est éjectée du mandrin M et remplacée par une nouvelle pièce brute. Le tour est alors prêt pour une nouvelle opération d'usinage.
Dans la deuxième forme d'exécution, la face supérieure du bâti 1 porte, sur le côté du coulisseau transversal 2, un support 70 fixé par des vis 71. Ce support présente en regard du coulisseau 2, une pa roi verticale transversale 72, munie d'une coulisse 73 dont l'axe est parallèle à l'axe de déplacement du coulisseau transversal 2.
Un coulisseau 74, muni d'un guide 75, est susceptible d'être déplacé le long de cette coulisse 73 par l'intermédiaire d'une vis micromé- trique 76 se vissant dans la paroi 72 et retenue axia- lement par une collerette 77 engagée dans une rai nure 78 pratiquée dans le guide 75. Le coulisseau 74 est bloqué dans la position choisie par des vis 79 traversant la paroi 72 par des trous allongés 80.
Une extension 81 du coulisseau 74 présente une face inférieure de glissement 82 parallèle à l'axe de la coulisse 73 et une face arrière 83 perpendiculaire à cette face de glissement 82 et constituant une face de butée solidaire du bâti 1. Sur le pivot 53, monté sur le support 52 de l'extension latérale 51 du cou- lisseau transversal 2, est pivoté comme décrit en réfé rence à la première forme d'exécution, un levier coudé 84, comportant un bras inférieur et un bras supérieur.
Le bras inférieur 85 de ce levier 84 constitue un organe de retenue du coulisseau transversal 2. Il comporte une face supérieure de glissement 86, en un matériau résistant à l'usure, qui est maintenue en contact avec la face de glissement 82 par le ressort de rappel 57 qui exerce une poussée sur ce bras 85. Le bras 85 comporte encore une face arrière 87 en contact avec la face avant du support 52 et une face avant 88 susceptible de prendre appui contre la face de butée 83.
Le bras supérieur du levier 84, disposé à angle droit avec le bras 85, est conforme à celui du levier 54 décrit dans la première forme d'exécu tion et remplit, avec la vis micrométrique 61 du cou- lisseau longitudinal 3, la même fonction de libération du dispositif de retenue du coulisseau transversal 2.
Le fonctionnement du tour décrit en regard de la fig. 2 ne diffère du fonctionnement déjà décrit que par le dispositif de retenue. Après avoir mis en place les cames de commande 8 et 19 et réglé la position de l'outil 0, l'opérateur règle encore la position longitudinale de la vis micro métrique 61 par rapport au levier coudé 84 et la position transversale du coulisseau 74 et de la butée 83 en agissant sur la vis micrométrique 76 du support 70, puis il met en marche le moteur du tour. Le coulisseau transversal 2 est entraîné par la levée a de la came 8, jusque dans une position légèrement au-delà (un ou deux dixièmes de mm) de sa position de travail.
La face avant 88 du bras 85 échappe, sous l'action du ressort 57, à la face de glissement 82 et l'oscillation du levier coudé 84 en sens inverse de la flèche f4 amène la face de butée 83 en regard de la face avant 88. L'oscillation du levier 84 est limitée par le doigt 59 contre lequel bute la face supérieure 86 de ce levier, de façon à maintenir la face avant 88 à la hauteur de la butée 83. La des cente b de la came 8 provoque un recul du coulisseau 2 jusque dans sa position avancée de travail définie par les faces arrière 83 et avant 88, puis, l'interrup tion de la liaison mécanique entre le coulisseau 2 et la came 8 sur le secteur d.
Ainsi, cette liaison méca nique reste interrompue pendant toute l'opération d'usinage.
La libération de l'organe de retenue s'opère après l'opération d'usinage par la poussée exercée par la vis micrométrique 61 sur la face 60 du levier coudé 84 et qui provoque l'oscillation dans le sens de la flèche f4 de ce levier et donc le dégagement des faces avant 88 et arrière 83. Les coulisseaux 3 et 2 sont ensuite ramenés dans leurs position de départ par leur came de commande respective.
De l'examen du dessin annexé et de ce qui pré cède, on remarque que pendant toute l'opération d'usinage, la liaison mécanique entre le coulisseau 2 et sa came de commande 8 est interrompue, de sorte que a) le profil de la came 8 sur le secteur d n'exige plus aucune précision d'usinage.
b) aucun effort n'est transmis sur l'arbre à cames 9, pendant l'opération d'usinage. Les risques de vibrations engendrées par l'élasticité de cet arbre sont donc entièrement éliminés.
c) la liaison mécanique entre la came 8 et le cou- lisseau 2 n'est soumise à aucun effort pendant toute la durée de l'opération d'usinage, de sorte que ses articulations ne risquent pas de prendre du jeu ou de subir des déformations nuisibles à la précision d'usinage.
d) la précision de la position avancée de travail du coulisseau 2 est définie par les faces de butée et de retenue et n'est plus dépendante de la préci sion du profil de la came 8, ni de la plus ou moins grande excentricité du galet 7.
e) la libération en fin d'opération d'usinage du cou- lisseau 3 portant l'outil est réalisée par des or ganes indépendants des cames de commande des coulisseaux et aucune avance du coulisseau porte- outil au-delà de sa position de travail avancée n'est nécessaire.