FR2639564A1 - AUTOMATIC CENTERING CHUCK - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un mandrin à centrage automatique. Selon l'invention, le mandrin comprend un corps 1 dans lequel sont pratiquées des rainures radiales disposées régulièrement suivant son pourtour, des saillies principales 3 et supplémentaires 4 étant prévues dans chacune des rainures sur les surfaces du corps qui sont orientées vers la rainure le long du grand côté de celle-ci. Des coulisseaux 6 avec des mors 7 sont montés dans les rainures radiales avec possibilité de déplacement par un mécanisme 5; les coulisseaux 6 possèdent des rainures 8 qui abritent les saillies principales du corps 1; les mors 7 ont des rainures 9 dans lesquelles sont logées les saillies supplémentaires 4; des saillies 10 sont prévues sur les surfaces des coulisseaux 6 orientées vers les mors 7; une rainure 11 est pratiquée dans chaque mors 7 pour la saillie 10. L'invention peut s'appliquer en particulier aux machines-outils du type tour.The invention relates to a self-centering chuck. According to the invention, the mandrel comprises a body 1 in which are formed radial grooves arranged regularly along its periphery, main 3 and additional 4 protrusions being provided in each of the grooves on the surfaces of the body which are oriented towards the groove along on the large side of it. Sliders 6 with jaws 7 are mounted in the radial grooves with the possibility of displacement by a mechanism 5; the slides 6 have grooves 8 which house the main projections of the body 1; the jaws 7 have grooves 9 in which the additional projections 4 are housed; projections 10 are provided on the surfaces of the sliders 6 oriented towards the jaws 7; a groove 11 is made in each jaw 7 for the projection 10. The invention can be applied in particular to machine tools of the lathe type.

Description

La présente invention concerne la construction de machines-outils et aThe present invention relates to the construction of machine tools and

notamment pour objet un mandrin àespecially for a chuck

centrage automatique.automatic centering.

Il est très avantageux d'utiliser la présente invention pour le serrage des pièces à usiner dans des machines-outils du type tour, dans des cha!nes automatiques d'usinage des métaux ainsi que dans des mécanismes utilisés pour le serrage des pièces dans des centres d'usinage ainsi que dans des modules industriels  It is very advantageous to use the present invention for clamping workpieces in lathe-type machine tools, in automatic metalworking chains as well as in mechanisms used for clamping workpieces in metalworking machines. machining centers as well as in industrial modules

universels.universal.

On connaît un mandrin à centrage automatique (voir "Dispositifs pour machines-outils d'usinage des métaux par coupe" par M.A.Anserov, 1975, Mashinostroenie, pages 366 à 371) comportant un corps sur lequel sont pratiquées au moins deux rainures radiales disposées régulièrement suivant la périphérie, des saillies pricipales étant pratiquées dans chacune desdites rainures sur les surfaces du corps qui sont orientées vers la rainure ci-dessus mentionnée suivant le grand côté de la rainure et des coulisseaux avec mors étant montés de façon à pouvoir être déplacés par un mécanisme et ayant des rainures dans lesquelles sont logées les saillies principales du corps. Des rainures en croix sont pratiquées sur les coulisseaux, dans lesquelles sont logées les saillies en croix des mors. Les mors sont fixés sur les coulisseaux par des vis. Ce mode d'assemblage mors-coulisseau ne permet pas au coulisseau  A self centering mandrel is known (see "Devices for machine tools for machining metals by cutting" by MAAnserov, 1975, Mashinostroenie, pages 366 to 371) having a body on which are formed at least two radial grooves arranged regularly. peripherally, with major protrusions being provided in each of said grooves on the surfaces of the body which are oriented towards the above-mentioned groove along the long side of the groove and jaw slides being mounted so as to be movable by a mechanism and having grooves in which are housed the main projections of the body. Cross grooves are made on the slides, in which are housed the cross protrusions of the jaws. The jaws are fixed on the slides by screws. This jaw-slide assembly mode does not allow the slider

de se déplacer par rapport au mors dans un plan perpen-  to move relative to the bit in a plane perpendicular to

diculaire à l'axe de rotation du mandrin. Les mors sont déplacés au moyen d'un ensemble à spirale-crémaillère, la crémaillère de cet ensemble étant réalisée sur les coulisseaux et la spirale étant pratiquée sur un disque  to the axis of rotation of the mandrel. The jaws are moved by means of a spiral-rack assembly, the rack of this assembly being made on the slides and the spiral being practiced on a disk

monté dans le corps du mandrin.mounted in the body of the mandrel.

Pendant l'usinage d'une pièce, par suite d'un écart de la forme d'une ébauche, de l'action de la force de coupe exercée sur une pièce à usiner et par suite de l'imprécision de la fabrication des pièces du mandrin, le plan de l'action de la force de serrage se déplace dans un sens opposé par rapport au plan de l'action de la  During the machining of a workpiece, due to a deviation of the shape of a blank, the action of the cutting force exerted on a workpiece and as a result of the inaccuracy of the manufacture of parts of the mandrel, the plane of action of the clamping force moves in a direction opposite to the plane of action of the

réaction engendrée par cette force.  reaction generated by this force.

En conséquence, un couple alterné est engendré par la force de serrage et sa réaction, qui agit dans le plan perpendiculaire à l'axe de rotation du mandrin et tente de faire tourner une came par rapport au point de son appui dans ce plan. Ce couple provoque une rotation alternée du mors qui, à son tour, provoque le déplacement alterné du coulisseau et, par conséquent, le décalage alterné des dents de la crémaillère du coulisseau par rapport à la spirale du disque. Les décalages des dents de la crémaillère par rapport à la spirale du disque conduisent à une usure intensive des surfaces de contact des dents et de la spirale. Cette usure diminue la précision du centrage de la pièce à usiner par rapport à l'axe du mandrin et, par conséquent, la précision de l'usinage d'une pièce. En outre, la force de serrage et la force de sa réaction créent un autre couple qui agit dans le plan de l'axe de rotation du tambour. Sous l'action de ce couple et à la suite d'une faible rigidité de l'ensemble mors-coulisseau, le couple agissant dans le plan de l'axe de rotation du mandrin fait tourner la came par rapport au point de son appui dans ce plan, ce qui provoque également une diminution de la précision du centrage d'une pièce à usiner par rapport à l'axe du mandrin et, par conséquent, une diminution de la  As a result, an alternating torque is generated by the clamping force and its reaction, which acts in the plane perpendicular to the axis of rotation of the mandrel and attempts to rotate a cam relative to the point of its support in this plane. This couple causes an alternating rotation of the jaw which, in turn, causes the alternating movement of the slider and, consequently, the alternating shifting of the teeth of the rack of the slider relative to the spiral of the disc. The offsets of the teeth of the rack with respect to the spiral of the disc lead to an intensive wear of the contact surfaces of the teeth and the spiral. This wear reduces the centering accuracy of the workpiece relative to the axis of the mandrel and, consequently, the accuracy of machining a workpiece. In addition, the clamping force and the strength of its reaction create another torque which acts in the plane of the axis of rotation of the drum. Under the action of this couple and as a result of low rigidity of the jaw-slider assembly, the torque acting in the plane of the axis of rotation of the mandrel rotates the cam relative to the point of its support in this plane, which also causes a decrease in the accuracy of the centering of a workpiece relative to the axis of the mandrel and, consequently, a decrease in the

précision de la pièce à usiner.precision of the workpiece.

On s'est donc proposé de mettre au point un mandrin à centrage automatique du type ci-dessus qui assurerait, grace au mode de réalisation des rainures radiales du corps et des mors avec coulisseaux, une augmentation de la précision de centrage d'une pièce à usiner dans le mandrin et donc une augmentation de la  It has therefore been proposed to develop a self-centering mandrel of the above type which would, thanks to the embodiment of the radial grooves of the body and the jaws with slides, increase the centering accuracy of a part to be machined in the chuck and therefore an increase in the

précision d'usinage de cette pièce.  machining accuracy of this piece.

Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un mandrin à centrage automatique comportant un corps sur lequel sont réalisées au moins deux rainures radiales disposées régulièrement suivant la périphérie du corps, des saillies principales étant prévues dans chacune de ces rainures sur les surfaces du corps vers la rainure le long du grand c8té de la rainure et des coulisseaux à monter de manière qu'ils puissent être déplacés dans les rainures par un mécanisme, ces coulisseaux possédant également des rainures dans lesquelles se trouvent les saillies principales du corps, le mandrin étant caractérisé selon l'invention en ce que, sur les surfaces du corps qui sont orientées vers les rainures, sont prévues des saillies supplémentaires, dont les axes sont parallèles aux axes des saillies principales et en ce que des rainures sont pratiquées dans les mors, dans lesquelles sont placées des saillies supplémentaires du corps, en ce que, pour la liaison des coulisseaux avec les mors, sont prévues, sur les surfaces des coulisseaux orientées vers les mors, des saillies dont les axes forment avec les axes des saillies principales et supplémentaires du corps des droites qui s'entrecroisent et en ce que, enfin, une rainure est pratiquée dans chaque mors, dans laquelle est logée la saillie du  The problem thus posed is solved by means of a self-centering mandrel comprising a body on which at least two radial grooves are arranged regularly around the periphery of the body, main projections being provided in each of these grooves on the surfaces. from the body to the groove along the large side of the groove and sliders to be mounted so that they can be moved in the grooves by a mechanism, these sliders also having grooves in which there are the main projections of the body, the mandrel being characterized according to the invention in that, on the surfaces of the body which are directed towards the grooves, are provided additional projections, whose axes are parallel to the axes of the main projections and that grooves are formed in the jaws , in which are placed additional projections of the body, in that, for the connection of the grouts buckets with the jaws, are provided on the surfaces of the sliders oriented towards the jaws, projections whose axes form with the axes of the main and additional projections of the body intersecting lines and that, finally, a groove is practiced in each jaw, in which is housed the projection of the

coulisseau.slide.

En réalisant des saillies supplémentaires sur le corps et des rainures correspondant à celles-ci dans les mors, on créé un assemblage rigide des mors avec le corps, qui encaisse le couple moteur résultant de la force de serrage et de sa réaction dans le plan de l'axe du mandrin. Cela permet de réduire la valeur de la rotation du mors dans ce plan par rapport au point de son appui grâce à une haute rigidité du corps, ce qui contribue en fin de compte à l'augmentation de la  By making additional projections on the body and grooves corresponding thereto in the jaws, a rigid jaw connection is created with the body, which cashes the motor torque resulting from the clamping force and its reaction in the plane of the jaws. the axis of the mandrel. This makes it possible to reduce the value of the rotation of the jaw in this plane relative to the point of its support thanks to a high rigidity of the body, which contributes ultimately to the increase of the

précision d'une pièce à usiner.precision of a workpiece.

En réalisant la saillie sur le coulisseau qui s'engage dans la rainure du mors, on offre la possibilité au mors d'effectuer un déplacement alterné dans le plan perpendiculaire à l'axe du mandrin par rapport au coulisseau sous l'action du couple moteur agissant dans ce plan. Cela exclut un décalage des dents de la crémaillère du coulisseau par rapport à la spirale du disque et supprime respectivement l'usure des surfaces de contact des dents de la crémaillère du coulisseau et de la spirale du disque, ce qui augmente, en fin de compte,  By making the projection on the slide which engages in the groove of the jaw, the possibility is offered to the jaw to perform an alternating movement in the plane perpendicular to the axis of the mandrel relative to the slide under the action of the driving torque. acting in this plane. This excludes a tooth shift of the rack of the slider relative to the spiral of the disc and removes respectively the wear of the contact surfaces of the teeth of the rack of the slider and the spiral of the disc, which ultimately increases ,

la précision de la pièce à usiner.  the precision of the workpiece.

En outre, cet assemblage coulisseau-mors-corps a permis de supprimer la fixation des mors au coulisseau par des vis, ce qui simplifie la conception et diminue le  In addition, this jaw-body assembly has made it possible to eliminate the attachment of the jaws to the slide by screws, which simplifies the design and reduces the

temps nécessaire au remplacement et au réglage des mors.  time required to replace and adjust the jaws.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux  The invention will be better understood and other purposes, details and advantages thereof will become more apparent

à la lumière de la description explicative qui va suivre  in the light of the following explanatory description

d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un mandrin à centrage automatique, réalisé selon l'invention; et - la figure 2 représente une vue suivant la flèche A sur l'une des rainures radiales pratiquées dans  of an embodiment given solely by way of nonlimiting example, with reference to the accompanying non-limiting drawings in which: - Figure 1 shows a longitudinal section of a self-centering chuck, made according to the invention; and FIG. 2 represents a view along the arrow A on one of the radial grooves practiced in

le corps o doit être placé un coulisseau avec un mors.  the body o must be placed a slider with a bit.

Le mandrin à centrage automatique selon l'invention comporte un corps 1 montré à la figure 1 dans lequel sont pratiquées au moins deux rainures radiales 2  The self-centering chuck according to the invention comprises a body 1 shown in FIG. 1 in which at least two radial grooves 2 are formed.

disposées régulièrement suivant le pourtour du corps 1.  arranged regularly around the body 1.

Des saillies principales 3 et des saillies supplémentaires 4 sont réalisées dans chacune des rainures 2 sur les surfaces du corps 1 qui sont orientées vers la rainure 2, le long du grand côté de celle-ci. Les axes 01-01 des saillies prinicipales 3 sont parallèles  Main protrusions 3 and additional projections 4 are formed in each of the grooves 2 on the surfaces of the body 1 which are oriented towards the groove 2, along the long side thereof. The axes 01-01 of the main projections 3 are parallel

aux axes 0 2-02 des saillies supplémentaires 4.  to axes 0 2-02 of additional projections 4.

Des coulisseaux 6 avec des mors 7 sont montés dans les rainures radiales 2 avec possibilité de se déplacer sous l'action d'un mécanisme 5 montré à la figure 1. Les coulisseaux 6 ont des rainures 8 dans lesquelles sont logées les saillies principales 3 du corps 1. Des rainures 9 sont pratiquées dans les mors 7 pour ies saillies supplémentaires 4 du corps 1. Sur les surfaces des coulisseaux 6 qui sont orientées vers les mors 7 sont prévues des saillies 10 dont l'axe 03-03 de chacune forme, avec les axes 01-01 et 0 2-02 des saillies principales 3 et supplémentaires 4 du corps 1, des droites qui s'entrecroisent. Une autre rainure 11 est pratiquée dans chaque mors 7 pour la saillie 10 du coulisseau 6. Le mécanisme 5 effectuant le déplacement des coulisseaux 6 a la forme d'un disque 12 sur les surfaces latérales duquel est ménagée une spirale 13 se trouvant en prise avec les dents 14 des crémaillères des coulisseaux 6. Le disque 12 est monté dans le corps 1 à l'aide de la bride 15 avec des vis 16. Le disque 12 entre en prise avec un pignon conique 17 qui est monté dans le corps 1. Une tige 18 est montée dans le corps 1 pour prévenir la chute inopinée du pignon conique 17. Pour mettre le pignon conique 17 en rotation, dans celui-ci est pratiquée une cavité 19 dans laquelle s'engage un arbre (non représenté sur le dessin) de la commande (non  Sliders 6 with jaws 7 are mounted in the radial grooves 2 with the possibility of moving under the action of a mechanism 5 shown in Figure 1. The sliders 6 have grooves 8 in which are housed the main projections 3 of the body 1. Grooves 9 are formed in the jaws 7 for the additional projections 4 of the body 1. On the surfaces of the sliders 6 which are oriented towards the jaws 7 are provided projections 10 whose axis 03-03 of each form, with the axes 01-01 and 0 2-02 of the main projections 3 and additional 4 of the body 1, lines that intersect. Another groove 11 is made in each jaw 7 for the projection 10 of the slide 6. The mechanism 5 effecting the displacement of the sliders 6 has the shape of a disc 12 on the lateral surfaces of which is formed a spiral 13 engaged with the teeth 14 of the racks of the sliders 6. The disc 12 is mounted in the body 1 by means of the flange 15 with screws 16. The disc 12 engages with a conical pinion 17 which is mounted in the body 1. A rod 18 is mounted in the body 1 to prevent the conical pinion 17 from falling unexpectedly. To turn the bevel gear 17 into rotation, there is made a cavity 19 into which a shaft (not shown in the drawing) engages. ) of the order (no

représentée sur le dessin).represented in the drawing).

Le mandrin à centrage automatique fonctionne de  The self-centering chuck works from

la manière suivante.the following way.

Avant de procéder au serrage d'une pièce, les mors 7 sont déplacés en position de serrage. Ceci fait, l'arbre de la commande est engagé dans la cavité 19 du pignon conique 17, puis on met la commande en marche. Le pignon conique 17 entraîne le disque 12 à spirale en rotation. La spirale 13 du disque 12 coopère avec les dents 14 des coulisseaux 6 et déplace ceux-ci dans une direction imposée. Les coulisseaux 6 se déplacent dans les rainures radiales 2 du corps 1 suivant les saillies principales 3 s'engageant dans les rainures 8 des coulisseaux 6. En agissant par les saillies 10 sur les rainures 11 des mors 7, les coulisseaux les font se déplacer. Les mors 7 se déplacent dans les rainures radiales 2 suivant les saillies supplémentaires 4, s'engageant dans les rainures 9 des mors 7. Après le déplacement des mors 7 en position arrière, la commande  Before clamping a part, the jaws 7 are moved to the clamping position. This done, the control shaft is engaged in the cavity 19 of the bevel gear 17, then the control is turned on. The bevel gear 17 drives the disk 12 in a rotating spiral. The spiral 13 of the disc 12 cooperates with the teeth 14 of the sliders 6 and moves them in an imposed direction. The sliders 6 move in the radial grooves 2 of the body 1 according to the main projections 3 engaging in the grooves 8 of the sliders 6. By acting by the projections 10 on the grooves 11 of the jaws 7, the sliders cause them to move. The jaws 7 move in the radial grooves 2 according to the additional projections 4, engaging in the grooves 9 of the jaws 7. After moving the jaws 7 in the rear position, the control

est mise au repos.is put to rest.

A l'amenée de la pièce à usiner dans la zone de serrage, la commande se met en marche et effectue le serrage en agissant par l'intermédiaire du pignon conique 17, du disque à spirale 12, du coulisseau 6 avec les mors 7. Lorsque les mors 7 sont venus en contact avec la pièce, les charges sont transmises à la commande qui s'arrête, après que la force de serrage a atteint une  When the workpiece is brought into the clamping zone, the control is started and clamped by means of the conical pinion 17, the spiral disk 12, the slider 6 with the jaws 7. When the jaws 7 have come into contact with the workpiece, the loads are transmitted to the control which stops, after the clamping force reaches a

valeur imposée.imposed value.

Pour remplacer les mors 7, l'arbre de la commande est introduit dans la cavité 19 du pignon conique 17, puis on le met en rotation. En faisant tourner le disque à spirale 12 par le pignon conique 17, on fait sortir les coulisseaux 8 du corps 1 conjointement avec les mors 7. Ceci fait, les mors 7 sont remplacés puis on effectue de nouveau leur réglage. Les saillies 10 des coulisseaux 6 sont dégagées des rainures 11 des mors 7. Les saillies 10 du coulisseau 6 sont introduites dans les rainures 7 a y monter. Ensuite, on met une paire coulisseau-mors ainsi assemblée dans les rainures radiales 2 du corps 1. Les coulisseaux 6 doivent être posés dans les rainures radiales 2 de manière que les saillies principales 3 du corps 1 se trouvent dans les rainures 8 des coulisseaux 6 et les mors 7 doivent être mis dans les rainures radiales 2 de façon que les f639564 saillies supplémentaires 4 du corps i soient engagées dans les rainures 9 des mors 7. Après cela, on met la commande en marche et à la suite de la rotation du disque 12, les coulisseaux 6 s'engagent dans les rainures  To replace the jaws 7, the control shaft is introduced into the cavity 19 of the bevel gear 17, and then rotated. By rotating the spiral disk 12 by the conical pinion 17, the sliders 8 of the body 1 are taken out together with the jaws 7. This makes the jaws 7 are replaced and then their adjustment is made again. The projections 10 of the sliders 6 are disengaged from the grooves 11 of the jaws 7. The projections 10 of the slider 6 are introduced into the grooves 7 to be mounted. Then, we put a pair of jaw-jacks thus assembled in the radial grooves 2 of the body 1. The sliders 6 must be placed in the radial grooves 2 so that the main projections 3 of the body 1 are in the grooves 8 of the sliders 6 and the jaws 7 must be placed in the radial grooves 2 so that the additional projections 4 of the body i are engaged in the grooves 9 of the jaws 7. After this, the control is started and following the rotation of the disc 12, the sliders 6 engage in the grooves

radiales 2 du corps 1 conjointement avec les mors 7.  radial 2 of the body 1 together with the jaws 7.

Claims (1)

R E V E N D I C A T I ONR E V E N D I C A T I ON Mandrin à centrage automatique du type comportant un corps sur lequel sont pratiquées au moins deux rainures radiales, qui sont disposées régulièrement suivant la périphérie du corps, des saillies pricipales étant prévues dans chacune desdites rainures sur les surfaces du corps, orientées vers la rainure le long du grand c8té de celle-ci, et des coulisseaux à mors montés de façon qu'ils puissent être déplacés dans lesdites rainures radiales par un mécanisme, lesdit coulisseaux possédant également des rainures dans lesquelles se trouvent les saillies principales du corps, caractérisé en ce que sur les surfaces du corps qui sont orientées vers les rainures (2) sont prévues des saillies supplémentaires (4), dont les axes ( 02-2) sont parallèles aux axes (O O1) des saillies principales (3) et en ce que des rainures (9) sont pratiquées dans les mors (7) dans lesquelles sont logées les saillies supplémentaires du corps (1), en ce que pour l'assemblage des coulisseaux (6) avec les mors (7) sont prévues, sur les surfaces des coulisseaux (6) qui sont orientées vers les mors (7), des saillies (10), dont les axes (03-03) forment avec les axes (01-01), (02-02) des saillies principales et supplémentaires (3,4) du corps (1), des droites qui s'entrecroisent et en ce qu'enfin une rainure (11) est pratiquée dans chaque mors (7) dans laquelle se  Self-centering chuck of the type having a body on which are formed at least two radial grooves, which are arranged regularly around the periphery of the body, main projections being provided in each of said grooves on the surfaces of the body, oriented towards the groove along the large side thereof, and jaw slides mounted so that they can be moved in said radial grooves by a mechanism, said sliders also having grooves in which are the main projections of the body, characterized in that on the surfaces of the body which are oriented towards the grooves (2) are provided additional projections (4), whose axes (02-2) are parallel to the axes (O O1) of the main projections (3) and in that grooves (9) are formed in the jaws (7) in which the additional projections of the body (1) are accommodated, in that for the assembly of the slides waters (6) with the jaws (7) are provided on the surfaces of the sliders (6) which are oriented towards the jaws (7), projections (10), whose axes (03-03) form with the axes ( 01-01), (02-02) main and additional projections (3,4) of the body (1), intersecting straight lines and that a groove (11) is formed in each jaw (7). ) in which trouve la saillie (10) du coulisseau (6).  find the projection (10) of the slide (6).