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Perfectionnements aux machines-outils.
Cette invention se rapporte à des tours et autres machines-outils analogues, et plus particulièrement à un mécanisme de coordination et d'enclenchement des mouvements d'un chariot porteoutils à tronçonner et d'une butée d'arrêt de la barre à tronçonner applicable à un tour automatique à broches multiples.
Dans les tours "automatiques" à broches multiples, contrai. rement aux tours habituels à tourelles dans lesquels les outils sont amenés l'un après l'autre sur la pièce qu'il s'agit d'usiner, une série de pièces à usiner, actionnées par une série de broches, sont amenées successivement en place ou dans les positions "repérées" devant une série d'outils de coupe qui se déplacent suivant des parcours fixes ou prédéterminées, l'augmentation considérable du rendement de ces tours automatiques à broches multiples étant due au fait que tous ces outils fonctionnent simultanément.
Le cycle du mouvement des outils dans ces tours automatiques à broches multiples est très complexe; dans certains types de tours à broches multiples le déplacement de chacun des chariots porte-outils est commandé par une came spéciale pour le travail particulier qui doit être exécuté par l'outil ou les outils portés par le chariot dans l'exécution de la pièce ou de l'ouvrage considéré, mais de préférence chaque déplacement du chariot porte-outil est commandé par une seule came permanente pourvue d'une double coulisse comme c'est représenté dans le brevet américain Dixon n .2.007.564.
L'avantage de ce dernier type de mécanisme de chariot porte-outils réside dans le fait qu'on peut par un simple réglage du mécanisme entre le chariot porte-outils et la came de commande régler facilement la longueur de chaque déplacement de l'outil dans toute la gamme de ses déplacements quelles que soient la longueur ou la. position de la passe; ainsi, lorsqu'une machine exécute des pièces de type ou de dimensions déterminés il est relativement simple d'ajuster la machine pour exécuter des articles d'autres types ou dimensions.
Dans le type de machine décrit dans le brevet Dixon ci-dessus mentionné et généralement connu sous le nom de machine "WICKMAN", le cycle du mouvement d'un outil de coupe ou de façonnage peut être décomposé. en les phases suivantes en partant de la course pour l'exécution de la coupe ou la passe proprement dite : -
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(1) L'avancement de l'outil pour la course de coupe ou la passe, qui se termine par un faible parcours de finition, (2) le retour de l'outil de la position à la fin de la -course de coupe dans la position au'début de cette course, (3) le retrait rapide subséquent de l'outil pour dégager la pièce et permettre le repérage, (4) l'avancement rapide de l'outil de la position en- tièrement en retrait à celle du point de départ de la course de coupe.
La longueur de la course de coupe peut être réglée au moyen d'un mécanisme ajustable ou jeu d'organes approprié re- liant le chariot porte-outil à deux coulisses de came- permanen- te, ce mécanisme déterminant également les déplacements provo- qués par les deux coulisses de came de manière que le déplace- ment réel de l'outil se décompose en un avancement relativement lent pendant la course de coupe, un retour rapide unique (déplacements (2) et (3) combinés) a la position entièrement en retrait pour permettre le repérage, et ensuite un mouvement d'avancement rapide jusqu'au point de départ de la coupe, (ci-dessous désigné par "approche rapide à vide", le terme "à vide" étant employé parce que l'outil n'agit pas pendant cette phase du cycle).
Le cycle du mouvement de l'outil à tronçonner ou à sai- gner doit être essentiellement le même que celui d'un outil de coupe, sauf évidemment qu'il ne doit pas comporter de parcours de finition à la fin de la course de coupe; toutefois le mouvement du chariot qui porte les outils à tronçonner est compliqué du fait qu'il est désirable d'assurer,dans la position de tronçon- nage et dans l'intervalle de temps entre deux mises en position de repérage, non seulement le sectionnement d'un tronçon fini de la barre à tronçonner et le retrait de l'outil à tronçonner, mais également l'arrivée d'une nouvelle barre contre un arrêt ou une butée qu'on fait avancer dans une position "en service" lorsque l'outil à tronçonner est retiré.
Le but de l'invention est de fournir un mécanisme susceptible de faire exécuter à un outil à tronçonner et une barre à usiner d'un tour à broches multiples, les mouvements ci-dessus mentionnés pour les amener dans la position de tronçonnage. Ce but de l'invention est atteint au moyen d'un mécanisme dans lequel le chariot qui porte l'outil à tronçonner est actionné directement par une coulisse de came, mais une seule coulisse (contrairement aux deux coulisses qui sont indispensables dans la machine suivant le brevet Dixon ci-dessus signalé) tandis que l'arrêt de barre est actionné par une autre coulisse de la came, les deux mouve- ments étant enclenchés de manière à établir un point d'appui coulissant dans le mécanisme de commande du chariot porte-outils à tronçonner,
afin de provoquer un retour accéléré et une approche rapide à vide dans le cycle du mouvement du chariot qui porte l'outil à tronçonner. Outre la simplicité relative du mode d'exécution préféré de la présente invention, ce méca- nisme présente encore l'avantage de ne pas donner lieu à de brusques variations de la vitesse du chariot porte-outil, de telle sorte que l'outil aborde et abandonne la course de coupe sans chocs ni broutage.
Un autre but de l'invention est de réaliser un méca- nisme ou jeu d'organes pour la commande d'un porte-outils, qui ne soit pas seulement ajustable de manière à pouvoir faire va- rier la longueur de la course de coupe mais qui permette aussi de faire varier la longueur de cette course sans déplacement du chariot porte-outils lorsque l'ajustement est effectué en
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-un point pré-déterminé de la course de coupe, de préférence à la fin de cette course. On atteint ce but de l'invention en employant un mécanisme ou jeu d'organes comportant un bras de manivelle courbe et une bielle portée par un bouton de manivelle susceptible de cou- lisser dans le bras de manivelle courbe, ce dernier de même que l'axe d'articulation de la bielle étant concentriques au point déterminé ci-dessus mentionné de la course de coupe.
L'avantage de l'invention à ce point de vue réside dans le fait au'on peut faire varier la course de coupe en changeant l'agencement du tour à bro- ches multiples pour passer de l'exécution d'une pièce à la fabri- cation d'une autre sans avoir à changer nécessairement la. posi- tion de l'outil sur les chariots porte-outils ; cette disposition est particulièrement avantageuse dans le mécanisme qui commande le chariot d'un outil à tronçonner parce que l'extrémité de la course d'un outil à tronçonner est presque toujours au centre de la broche ou un peu au delà,quelle que soit la longueur de la-course de coupe de l'outil à tronçonner. Sous ce rapport; l'invention permet aussi d'économiser fréquemment le temps nécessaire pour la mise en place de l'outil lorsque le mécanisme est employé pour commander les chariots d'outils de coupe ou de finition.
D'autres buts et avantages de la présente invention ressortiront de la description et des revendications ci-dessous ainsi que des dessins, dans lesquels:
Figure 1 est une vue en élévation par le bout, en regar- dant vers les broches, d'un tour à broches multiples auquel est appliquée une forme d'exécution préférée de l'invention.
Figure 2 est une vue en élévation de côté à plus grande échelle partiellement brisée, de la machine représentée sur la figure.
Figure 3 est une vue de détail à plus grande échelle, en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2.
Figure 4 est une paire de courbes montrant les déplacements angulaires relatifs du manchon du levier de commande du chariot porte-outils et de la butée d'arrêt de la barre à tronçonner par rapport au mouvement de rotation de l'arbre à came qui commande ces éléments.
Figure 5 est une vue de détail montrant les mécanismes de commande du chariot porte-outils et de la butée d'arrêt de la barre dans l'une des positions.
Figure 6 est une vue de détail semblable à la figure 5 mais montrant ces mécanismes dans une autre position.
Ainsi qu'on le voit sur les figures 1 et 2 des dessins, le châssis 5 de la poupée d'un tour à broches multiples supporte un arbre porte-tambour longitudinal 9 sur lequel peut tourner le tam- bour ou plateau à broches 10. Ce dernier porte les broches com- mandées, placées à des distances uniformes l'une de l'autre (cinq dans l'exemple considéré) 11, 12, 13, 14 et 15, représentées res- pectivement dans les positions de repérage, I, II, III, IV, V du tambour ou plateau 10. Des mécanismes convenables amènent le tam- bour 10 par intermittence dans les différentes positions de repé- rage de façon à faire avancer successivement toutes les broches d'une position à la suivante.
Dans chacune des positions un outil quelconque d'une série d'outils de coupe différents peut être amené en prise avec les pièces à usiner portées par les broches jusqu'à ce que la pièce achevée, soit sectionnée dans la position V par l'outil à tronçonner et qu'une nouvelle longueur de la barre soit amenée à travers la broche. Le mécanisme servant au repérage du tambour 10, qui commande les broches pendant les intervalles de
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repérage du tambour, de même que les chariots porte-outils et leurs mécanismes de commande pour les différents outils, étonne sont pas représentés car ces différents éléments ne font pas partie de l'invention et ont par conséquent été omis pour la clarté des dessins.
Dans la position de repérage V, le châssis 5 est pourvu de glissières appropriées 19 dans lesquelles le chariot transver- sal 20 de l'outil à tronçonner est monté. Le chariot à tronçonner 20 porte un coulisseau 21 dans lequel l'outil à tronçonner 22 est monté de telle-façon que lorsque le chariot 20 se déplace dans les glissières 19, l'arte tranchante de l'outil 22 se rapproche ou s'éloigne radialement de l'axe de la broche dans la position V, ou position de tronçonnage, du tambour repéré 10.
Ainsi que c'est représenté en détail sur la figure 3, une vis micrométrique 23 est tourillonnée pour pouvoir tourner dans la face arrière du chariot 20 des vis de serrage appropriées étant utilisées pour bloquer ia vis 23 dans la position où elle a été ajustée. La vis 23 est assemblée par filetage avec une pièce endorme de fourche 24 qui peut coulisser à l'intérieur du chariot 20, la position de cette pièce 24 étant fixée à l'intérieur du chariot 20 lorsque la vis 23 est bloquée par ses vis de serrage.
La fourche 24 embrasse l'extrémité du levier, de chariot oscillant 25 qui est monté sur un manchon coulissant 26 s'engageant dans une ouverture 27 du chariot 20. Ainsi, lorsqu'on fait osciller le levier 25, le chariot 20 coulisse dans ses glissières 19 par suite de l'enclenchement du levier 25 dans la fourche 24, la longueur de la course du chariot 20 dépendant évidemment de l'an- gle dont on a fait osciller le levier 25. On comprendra également qu'on peut régler la position de l'arête tranchante de l'outil 22 par rapport au centre de la broche dans la position V (et par rap- port au levier 25) en ajustant la vis 23 de manière à faire avan- cer ou reculer le chariot par rapport à la fourche 24.
Lorsque le levier 25 oscille vers la droite (sur la fi- gure 3) pour faire avancer l'outil de coupe, la charge sur ce dernier fait entrer le levier 25 en prise avec la partie antérieure de la fourche 24. Pour rattraper le jeu qui pourrait exister entre l'extrémité du levier 25 et la fourche 24, un ressort de compres- sion 28 est intercalé entre le châssis 5 et une capsule filetée 29 portée par le chariot 20.
L'arrêt ou butée 30 de la barre est monté sur l'arbre de butée 31, qui est convenablement tourillonné dans le châssis.5 et passe à travers l'ouverture 27 du chariot 20, cet arbre étant concentrique au manchon 26 du levier du chariot. L'arrêt 30 est ajustable longitudinalement sur l'arbre 31 pour que la longueur voulue de la barre à usiner puisse être amenée à travers la broche occupant la position V, des colliers filetés 32 étant utilisés dans ce cas pour fixer l'arrêt 30 dans la position désirée lon- gitudinalement sur son arbre 31.
L'arrêt se trouvant comme c'est représenté sur la figure 1 dans sa position entièrement dégagée ou "hors service" on peut le faire osciller pour l'amener dans sa position entièrement avancée ou position "en service" (qui le place devant une broche dans la position de tronçonnage) représen- tée sur la figure 6, de telle sorte que le fonctionnement de l'arrêt 30 est conditionné par les oscillations de son arbre 31.
Le mécanisme qui sert à fire osciller le manchon du le- vier de chariot 26 et l'arbre porto-butée 31 au moment voulu, est actionné par le plateau-came rotatif 40, monté sur l'arbre de com- mande 41 qui est convenablement tourillonné dans le châssis 5.
L'une des faces de la came est pourvue d'une coulisse correspondant
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à la course de coupe 42 qui actionne uniquement le chariot 20 portant l'outil à tronçonner, tandis que l'autre face de la came est pourvue d'une coulisse 43 pour actionner l'arrêt de barre 30.
La coulisse de came correspondant à l'arrêt de barre actionne également un mécanisme pour faire glisser un tourillon,servant de point d'appui décrit ci-dessous, de manière à provoquer le retour et l'avancement à vide rapides du chariot porte-outils 20. L'arbre 41 porte une roue dentée appropriée 44 reliée à la commande du tambour 10 pour synchroniser le mouvement de la came 40 avec celui du tambour 10, de telle manière que le nombre de tours exé- cutés par la came 40 à chaque tour du tambour 10 soit égal au nombre de broches portées par le tambour.
Le mécanisme pour actionner l'arrêt ou butée de barre 30 est très simple et sera pour cette raison décrit en premier lieu.
Comme le montrent les figures 1, 2, 5 et 6 des dessins, un levier libre 50 est articulé à l'une de ses extrémités sur un pivot 51 fixé au châssis 5 et est pourvu à l'autre extrémité d'une fourche ouverte 52. Entre ses extrémités, le levier 50 porte un curseur de came 53 qui s'engage dans une coulisse 43 commandant l'arrêt de barre. Une crémaillère verticale 54 peut coulisser dans un palier 55 fixé au châssis 5, et reçoit un mouvement de va-et- vient lorsque le curseur 53 circulant dans la coulisse 43 fait osciller le levier 50, la liaison entre la crémaillère 54 et le levier 50 comprenant un étrier 56 articulé à l'extrémité infé- rieure de la crémaillère 54 et s'engageant de manière à pouvoir y coulisser dans la fourche 52 du levier 50.
L'arbre oscillant d'arrêt de barre 31 porte un bras de manivelle 57 claveté sur l'arbre 31 de manière que l'angle formé entre le bras de mani- velle 57 et le bras de butée 30 autour de l'arbre 31 est constant.
L'extrémité oscillante du bras de manivelle 57 est reliée à l'ex- trémité supérieure de la crémaillère 54 au moyen de la bielle 58.
Le fonctionnement du mécanisme de commande de l'arrêt ou butée de barre se comprend facilement par l'examen des figures
5 et 6 des dessins, la figure 5 montrant les différents éléments du mécanisme dans les positions qu'ils occupent sur les figures 1 et 2 des dessins. Lorsque la came 40 tourne de l'angle a à la coulisse de came 43 le curseur 53 passe du parcours externe dans le parcours interne de la coulisse 43, et le levier 50, la crémail- lère 54, la bielle 58 et le bras de manivelle 57 sont tous tirés de haut en bas pour faire osciller l'arbre de butée 31 et faire pivoter l'arrêt de barre 30 de la position complètement retirée, ou position "hors service" représentée sur les figures 1 et 2, dans la position active ou position "en service",
représentée sur la figure 6 devant une broche amenée dans la position V du tambour
10. L'arrêt ou butée 30 reste dans la position "en service" pen- dant que la came 40 tourne d'un angle b et le curseur 53 se dé- place dans le parcours interne correspondant de la coulisse 43.
Lorsque la came 40 tourne de l'angle c et amène le curseur 53 du parcours interne au parcours externe de la coulisse 43, les élé- ments du mécanisme de commande de l'arrêt ou butée sont soulevés de leur position inférieure représentée sur la figure 6 dans la position supérieure représentée sur la figure 5 et l'arrêt ou butée de barre est en conséquence soulevé dans sa position "hors ser- vice". Lorsque la came 40 tourne de l'angle d pour compléter la révolution, le curseur 53 se déplace dans le parcours externe de la coulisse 43 et l'arrêt ou butée 30 est maintenu d'une manière correspondante dans sa position "hors service".
Ainsi qu'il a été esquissé ci-dessus le mouvement de l'arrêt de barre est enclenché avec le mouvement du chariot porte- outils à tronçonner, les éléments qui produisent effectivement cet enclenchement comportant un pignon de crémaillère 60 tourillonné en 61 et 62 dans le palier 55 (voir figure 2), et dont les dents engrènent dans les dents de la crémaillère 54, comme c'est repré- - senté sur les figures 1, 5 et 6.
A l'extérieur du pignon 60 au
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delà de son tourillon 62 se trouve un tenon ou fuses excentrique formant point d'appui 63, qui est disposé par rapport à la crpmail- lére 54 et au pignon 60 de telle façon que lorsque l'arrêt de barre se trouve dans la position "hors service" et que la cré- maillére 54 est soulevée (figure 5), le tenon d'appui 63 se trouve au bas de sa course.
Ainsi, lorsque l'arrêt de barre est amené dans la position "en service" par la traction de haut en bas de la crémaillère 54,le pignon de crémaillère tourne d'un demi-tour et le tenon d'appui est amené au haut de sa course, le centre du tenon parcourant un trajet semi-circulaire (figures 5 et 6), alors que la crémaillère 54 effectue un mouvement de va - et-vient pendant le fonctionnement du mécanisme de commande de l'arrêt de barre.
Le mécanisme de commande du chariot porte-outils comporte un secteur libre 70 pourvu d'un moyeu 71 dans lequel s'engage le tenon ou fusé* excentrique 63, de telle sorte que le secteur peut pivoter sur le tenon ou fusée excentrique63. L'un des bras du secteur 70 porte un curseur à galet 72 qui se déplace dans la coulisse 42 de la came 40 correspondant à la course de coupe. Un second bras de levier variable constitué par un guide courbe 73 pourvu d'une coulisse 74 dans laquelle peut se déplacer un cou- lisseau à pivot verrouillable 75 est disposé de manière à former un angle droit avec le bras de levier effectif entre le moyeu 71 et le curseur 72.
Le coulisseau à pivot 75 est pourvu d'un boulon 76 sur lequel est montée une buselure (non représentée), qui peut être intercalée entre l'écrou 77 sur le boulon 76 et la face externe du guide 73 pour permettre de verrouiller le coulisseau à pivot 75 dans toute position voulue dans la rainure 74. Le man- chon 26 porte un bras de manivelle 78 qui est fixé de manière à former l'angle désiré avec le levier de chariot 25 également porté par le manchon 26. Le bras de manivelle 78 et le coulisseau à pivot 75 sont reliés par la tringle 79 qui est articulée d'une part au bouton de manivelle 80 porté par le bras de manivelle, et d'autre part à la buselure portée par le boulon 76 du coulisseau à pivot.
Lorsque l'outil de coupe se trouve au point le plus avancé de sa course de coupe (comme c'est représenté sur la figure 1), le curseur de came 72 se trouve au point de la coulisse 42 le plus rapproché de l'axe de la came comme c'est représenté sur la figure 5. Il est important de noter que lorsque l'outil de coupe et la came 42 avec le curseur 72 se trouvent dans cette position, la coulisse courbe 74 est concentrique au bouton de ma- nivelle 80. Ainsi, tout déplacement du coulisseau à pivot 75 dans la coulisse permet à la bielle 79 d'osciller autour du bouton de manivelle 80 sans déplacer le bras de manivelle 78, de telle sorte qu'il ne se produit aucun déplacement de l'outil 22.
En conséquence, lorsque le mécanisme occupe la position représentée sur la figure 5, c'est-à-dire, lorsque l'outil se trouve tout au bout de sa course de coupe, on peut faire varier le bras de le- vier effectif entre le centre du point d'appui 63 et le centre du coulisseau à pivot 75 sans déplacer l'outil.
Négligeant pour le moment l'effet du déplacement du tenon 63, lorsque la came 40 se déplace de l'angle de la position représentée sur la figure 5 à la position représentée à la figure 6, le curseur 72 se deplace radialement vers l'extérieur dans la coulisse 42 et le secteur 70 oscille ainsi autour du point d'appui 63 en repoussant le bras de manivelle 78 de bas en haut au moyen de la bielle 79 pour faire basculer le levier de chariot 25 en sens contraire du mouvement des aiguilles d'une montre et retirer le chariot porte-outils 20.
Lorsque la came 40 continue alors à tourner d'un angle notablement plus grand ss le curseur 72 se déplace dans le parcours circulaire externe de la coulisse 42 de - la came mais cette coulisse 42 ne provoque aucun pivotement du
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secteur autour du point d'appui 63 par suite du déplacement de la came 40.
Lorsque cette dernière décrit un angle encore plus grand pour compléter sa révolution, la coulisse de came 42 se dirige radialement vers l'intérieur, de manière à repousser le curseur 72 d'un mouvement relativement lent vers le centre de la came, en faisant pivoter le secteur 70 autour du pivot 63 et en faisant basculer, par l'intermédiaire de la bielle 79, le bras 78 et le levier 25 pour repousser le chariot porte-outils 20 lentement en avant à l'extrémité de sa course de coupe, comme c'est repré- senté sur la figure 5, la courbure de la coulisse de came 42 dans l'angle étant déterminée par rapport à l'inclinaison du mécanisme de telle manière que le chariot porte-outils avance à une vitesse sensiblement constante.
On comprendra que l'amplitude du déplacement du chariot porte-outils 20 par suite du fonction- nement ci-dessus décrit du mécanisme de commande du chariot- porte-outils dépend de l'amplitude de la course effectuée par le bras de levier variable du secteur 70 et qu'en déplaçant le cou- lisseau 75 de sa position correspondant à sa course approximative- ment maximum comme c'est représenté sur les dessins, la posi- tion où l'axe du coulisseau à pivot se .trouve dans le même aligne- ment que le point d'appui 63 et le curseur 72, on peut faire va- rier la longueur de la course du porte-outils 20 provoquée par la came 22 d'une valeur maximum à une valeur pratiquement nulle.
S'il est désirable comme dans les mécanismes pour outils de coupe ou de finition, de faire varier la course de coupe d'un maximum à zéro, alors on peut modifier le secteur 70 en disposant la rai- nure de guidage courbe de telle manière que l'un des points de l'axe de la rainure coïncide, avec le centre du point d'appui du secteur. En ce point de coïncidence, la longueur du bras de levier variable doit évidemment être égale à zéro aucun pivotement du secteur autour de son point d'appui ne provoque un déplacement du chariot porte-outils.
En outre, si le bras courbe du secteur est concentrique au bouton de manivelle de sa bielle à l'extrémi- té de la course de coupe, alors, dans le cas où la course de coupe du chariot porte-outils peut être réduite à zéro, le point cor- respondant à une course nulle du chariot se trouvera à l'extrémité de n'importe quelle course de coupe de ce dernier.
On va maintenant montrer l'effet du pignon de crémail- lère d'enclenchement 60 sur le déplacement du chariot porte- outils. Négligeant toute autre action de la coulisse de came 42 que celle de faire servir le curseur 72 de pivot au secteur 70, lorsque la crémaillère 54 est tirée de haut en bas par le dépla- cement du curseur 53 dans la coulisse 43 pendant que la came 40 décrit un angle 1, le point d'appui excentrique 63 passe de sa position inférieure représentée sur la figure 5 à sa position supérieure représentée sur la figure 6 provoquant ainsi un dépla- cement vertical du secteur 70 qui fait basculer, par l'intermé- diaire de la bielle 79, le bras 78 en sens contraire du mouvement des aiguilles d'une montre pour produire un retrait rapide du chariot porte-outils 20.
Lorsque le curseur 53 se déplace dans le parcours externe b de la coulisse de came 43 le point d'appui 63 est maintenu dans sa position élevée et il ne se produit aucun déplacement du chariot porte-outils par l'enclenchement. Lorsque le curseur 53 est repoussé vers l'intérieur par la partie c de la coulisse 43, le point d'appui 63 est abaissé jusqu'au bas de sa course, provoquant ainsi une avance rapide du chariot porte- outils. Il y a lieu de noter que le déplacement vertical du sec- teur par suite du glissement du point d'appui 63 constitue une projection harmonique du trajet semi-circulaire 0 parcouru par le point d'appui.
Ceci signifie qu'il ne se produit pas d'accé- lération ni de décélération brusques du mouvement du chariot porte- outils attribuables à l'enclenchement et, par conséquent, l'outil se déplace au cours de sa course de coupe sans secousses ainsi- qu'on le comprendra mieux par les explications ci-dessous de l'effet des mouvements combinés du chariot porte-outils.
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Par suite du déplacement angulaire des coulisses de came 42 et 45 résultant de l'écartement des curseurs 52 et 53, les moments relatifs des déplacements du chariot porte-outils et de l'arrêt de barre de même que l'effet combiné du déplacement du point d'appui 63 et de la coulisse de came 42 sur le déplacement du chariot porte-outils ont pu être mieux représentés sur la figure 4 dans laquelle les déplacements angulaires de l'arbre d'arrêt de barre 31 (en traits interrompus) et le déplacement angulaire du manchon du levier de chariot 26 (en traits pleins) sont portés en fonction de la rotation de l'arbre de came 41, les abscisses des courbes étant agrandies pour plus de clarté.
Ainsi que le représente la figure 4, les angles a et 0( des coulisses de came 43 et 42 coïncident de telle sorte que lorsque l'arrêt de barre 30 est amené dans sa position "en service" un retrait très rapide de l'outil est provoqué par suite du pivotement du secteur 70 autour du point d'appui 63 sous l'action de la coulisse de came correspondant à la course de coupe 42 et du soulèvement simultané du point d'appui 63 sous l'action du pignon de crémaillère enclen- ché 60 lorsque la crémaillère 54 est tirée de haut en bas par la coulisse de came d'arrêt de barre 43.
L'arrêt de barre reste dans sa position "en service" et le chariot porte-outils est entièrement retiré pendant que les curseurs 53 et 52 se déplacent simultanément dans les parcours b et ( 3 ,respectivement, des coulisses 43 et 42 (c'est pendant cette période du parcours qu'une nouvelle longueur de la barre à usiner est amenée à l'intérieur de la broche dans la position V). Lorsque le curseur 53 se déplace dans la partie de la coulisse 45, il provoque le retrait rapide de l'arrêt de barre de sa position "hors service" et simultanément le mouvement d'approche rapide de l'outil est assuré, mais uniquement en rai- son du déplacement du point d'appui 63 parce que le curseur 72 se déplace encore dans le parcours externe de la coulisse de came 42.
Ceci constitue le mouvement d'approche "à vide" rapide de l'outil pour arriver au point de départ de sa course de coupe; c'est également la période au cours de laquelle se fait le repérage du tambour 10. Pendant le restant du cycle, l'arrêt de barre reste dans sa position "hors service" et l'outil à tronçonner avance à une vitesse constante pendant sa course de tronçonnage par suite du mouvement de pivotement relativement lent du secteur 70 lorsque le curseur 72 se déplace dans la partie ( de la coulisse de came 42.
Il doit être bien entendu que la description ci-dessus de la présente invention se rapporte à une forme d'exécution préférée susceptible d'être modifiée en tout ou en partie sans s'écarter du cadre de l'invention telle qu'elle ressort des re- vendications suivantes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to machine tools.
This invention relates to lathes and other similar machine tools, and more particularly to a mechanism for co-ordinating and initiating the movements of a cutting tool carriage and a stopper of the cutting bar applicable to a multi-spindle automatic lathe.
In "automatic" multi-spindle lathes, contrai. Rely in the usual turret lathes in which the tools are brought one after the other to the part to be machined, a series of parts to be machined, actuated by a series of spindles, are successively brought in place or in the "marked" positions in front of a series of cutting tools which move along fixed or predetermined paths, the considerable increase in the efficiency of these automatic lathes with multiple spindles being due to the fact that all these tools operate simultaneously.
The cycle of tool movement in these multi-spindle automatic lathes is very complex; in some types of multi-spindle lathes the movement of each of the tool carriages is controlled by a special cam for the particular work to be performed by the tool or tools carried by the carriage in the execution of the workpiece or of the work in question, but preferably each movement of the tool-holder carriage is controlled by a single permanent cam provided with a double slide as shown in US Pat. No. 2,007,564.
The advantage of the latter type of tool carriage mechanism lies in the fact that, by a simple adjustment of the mechanism between the tool carriage and the control cam, it is possible to easily adjust the length of each movement of the tool. in the whole range of its displacements whatever the length or the. position of the pass; thus, when a machine executes parts of determined type or size, it is relatively simple to adjust the machine to perform articles of other types or sizes.
In the type of machine described in the above-mentioned Dixon patent and generally known as a "WICKMAN" machine, the cycle of movement of a cutting or shaping tool can be decomposed. in the following phases starting from the race for the execution of the cut or the pass itself: -
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(1) Tool advance for the cutting stroke or pass, which ends with a short finishing stroke, (2) tool return from position to the end of the cutting stroke in the position at the start of this stroke, (3) the subsequent rapid withdrawal of the tool to release the part and allow registration, (4) rapid advance of the tool from the fully retracted position to that of the starting point of the cutting stroke.
The length of the cutting stroke can be adjusted by means of an adjustable mechanism or suitable set of members connecting the tool carriage with two permanent cam slides, this mechanism also determining the displacements caused. by the two cam slides so that the actual movement of the tool breaks down into a relatively slow feed during the cutting stroke, a single rapid return (movements (2) and (3) combined) to the full position recessed to allow registration, and then a rapid forward movement to the starting point of the cut, (hereinafter referred to as "empty fast approach", the term "empty" being used because the tool does not act during this phase of the cycle).
The cycle of movement of the cutting or bleeding tool must be essentially the same as that of a cutting tool, except of course that it must not have a finishing path at the end of the cutting stroke. ; however the movement of the carriage which carries the cutting tools is complicated by the fact that it is desirable to ensure, in the cutting position and in the time interval between two places in the marking position, not only the sectioning. of a finished section of the cut-off bar and the withdrawal of the cut-off tool, but also the arrival of a new bar against a stop or a stop which is advanced to an "in service" position when the the cutting tool is removed.
The object of the invention is to provide a mechanism capable of causing a cutting tool and a bar to be machined from a multi-spindle lathe to perform the above-mentioned movements to bring them into the cutting position. This object of the invention is achieved by means of a mechanism in which the carriage which carries the cutting tool is actuated directly by a cam slide, but only one slide (unlike the two slides which are essential in the following machine the Dixon patent mentioned above) while the bar stop is actuated by another slide of the cam, the two movements being engaged so as to establish a sliding fulcrum in the operating mechanism of the carriage door - cutting tools,
in order to cause an accelerated return and a rapid approach to empty in the cycle of the movement of the carriage carrying the cutting tool. In addition to the relative simplicity of the preferred embodiment of the present invention, this mechanism also has the advantage of not giving rise to sudden variations in the speed of the tool carriage, so that the tool approaches. and abandons the cutting stroke without shock or chatter.
Another object of the invention is to provide a mechanism or set of members for controlling a tool holder, which is not only adjustable so as to be able to vary the length of the cutting stroke. but which also makes it possible to vary the length of this stroke without moving the tool-holder carriage when the adjustment is carried out in
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-a pre-determined point of the cutting stroke, preferably at the end of this stroke. This object of the invention is achieved by employing a mechanism or set of members comprising a curved crank arm and a connecting rod carried by a crank button capable of sliding in the curved crank arm, the latter as well as the crank arm. 'axis of articulation of the connecting rod being concentric with the point determined above mentioned of the cutting stroke.
The advantage of the invention from this point of view is that the cutting stroke can be varied by changing the arrangement of the multiple spindle lathe from running one part to manufacture of another without necessarily having to change the. position of the tool on the tool carriers; this arrangement is particularly advantageous in the mechanism which controls the carriage of a cutting tool because the end of the stroke of a cutting tool is almost always in the center of the spindle or a little beyond, whatever the length of the cutting stroke of the parting tool. In this respect; the invention also frequently saves the time necessary for the positioning of the tool when the mechanism is used to control the carriages of cutting or finishing tools.
Other objects and advantages of the present invention will emerge from the description and the claims below as well as from the drawings, in which:
Figure 1 is an end elevational view, looking towards the spindles, of a multiple spindle lathe to which a preferred embodiment of the invention is applied.
Figure 2 is an enlarged, partially broken away side elevational view of the machine shown in the figure.
Figure 3 is a detail view on a larger scale, in section taken along line 3-3 of Figure 2.
Figure 4 is a pair of curves showing the relative angular movements of the sleeve of the control lever of the tool carriage and of the stopper of the cut-off bar with respect to the rotational movement of the camshaft which controls these elements.
Figure 5 is a detail view showing the control mechanisms of the tool carriage and of the stopper of the bar in one of the positions.
Figure 6 is a detail view similar to Figure 5 but showing these mechanisms in another position.
As seen in Figures 1 and 2 of the drawings, the headstock frame 5 of a multi-spindle lathe supports a longitudinal drum shaft 9 on which the drum or spindle plate 10 can rotate. The latter carries the controlled pins, placed at uniform distances from each other (five in the example considered) 11, 12, 13, 14 and 15, represented respectively in the marking positions, I , II, III, IV, V of the drum or platen 10. Suitable mechanisms bring the drum 10 intermittently into the different registration positions so as to successively advance all the pins from one position to the next.
In each of the positions any tool from a series of different cutting tools can be brought into engagement with the workpieces carried by the spindles until the completed workpiece is severed in position V by the tool. to be cut off and a new length of the bar is fed through the spindle. The mechanism for locating the drum 10, which controls the spindles during the
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marking of the drum, as well as the tool carriers and their control mechanisms for the different tools, are not shown because these different elements do not form part of the invention and have therefore been omitted for the sake of clarity from the drawings.
In the marking position V, the frame 5 is provided with suitable guides 19 in which the transverse carriage 20 of the cutting tool is mounted. The cutting carriage 20 carries a slide 21 in which the cutting tool 22 is mounted in such a way that when the carriage 20 moves in the slides 19, the cutting edge of the tool 22 moves closer or further away radially of the spindle axis in position V, or cutting position, of the drum marked 10.
As shown in detail in Figure 3, a micrometer screw 23 is journalled to be able to rotate in the rear face of the carriage 20 suitable set screws being used to lock the screw 23 in the position where it has been adjusted. The screw 23 is assembled by threading with a forked part 24 which can slide inside the carriage 20, the position of this part 24 being fixed inside the carriage 20 when the screw 23 is blocked by its screws. Tightening.
The fork 24 embraces the end of the lever, of the oscillating carriage 25 which is mounted on a sliding sleeve 26 engaging in an opening 27 of the carriage 20. Thus, when the lever 25 is oscillated, the carriage 20 slides in its slides 19 as a result of the engagement of the lever 25 in the fork 24, the length of the travel of the carriage 20 obviously depending on the angle at which the lever 25 has been oscillated. It will also be understood that the position of the cutting edge of the tool 22 with respect to the center of the spindle in position V (and with respect to the lever 25) by adjusting the screw 23 so as to move the carriage forward or backward in relation to to the fork 24.
When the lever 25 swings to the right (in figure 3) to advance the cutting tool, the load on the latter causes the lever 25 to engage the front part of the fork 24. To take up the play which could exist between the end of the lever 25 and the fork 24, a compression spring 28 is interposed between the frame 5 and a threaded cap 29 carried by the carriage 20.
The stop or stop 30 of the bar is mounted on the stop shaft 31, which is suitably journaled in the frame. 5 and passes through the opening 27 of the carriage 20, this shaft being concentric with the sleeve 26 of the lever of the cart. The stopper 30 is longitudinally adjustable on the shaft 31 so that the desired length of the bar to be machined can be fed through the spindle occupying the V position, thread collars 32 being used in this case to secure the stopper 30 in the spindle. the desired position longitudinally on its shaft 31.
The stop being as shown in Figure 1 in its fully disengaged or "out of service" position, it can be made to oscillate to bring it into its fully advanced position or "in service" position (which places it in front of a spindle in the cutting position) shown in FIG. 6, so that the operation of stopper 30 is conditioned by the oscillations of its shaft 31.
The mechanism which serves to swing the sleeve of the carriage lever 26 and the stopper shaft 31 at the desired moment, is actuated by the rotary cam plate 40, mounted on the control shaft 41 which is properly journaled in the frame 5.
One of the faces of the cam is provided with a corresponding slide
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to the cutting stroke 42 which only actuates the carriage 20 carrying the cutting tool, while the other face of the cam is provided with a slide 43 for actuating the bar stop 30.
The cam slide corresponding to the bar stop also actuates a mechanism for sliding a journal, serving as a fulcrum described below, so as to cause the rapid return and empty advance of the tool carriage. 20. The shaft 41 carries a suitable toothed wheel 44 connected to the drive of the drum 10 to synchronize the movement of the cam 40 with that of the drum 10, such that the number of revolutions made by the cam 40 at each time. revolution of the drum 10 is equal to the number of pins carried by the drum.
The mechanism for actuating the bar stop or stopper 30 is very simple and will therefore be described first.
As shown in Figures 1, 2, 5 and 6 of the drawings, a free lever 50 is articulated at one of its ends on a pivot 51 fixed to the frame 5 and is provided at the other end with an open fork 52 Between its ends, the lever 50 carries a cam slider 53 which engages in a slide 43 controlling the bar stop. A vertical rack 54 can slide in a bearing 55 fixed to the frame 5, and receives a back and forth movement when the cursor 53 circulating in the slide 43 oscillates the lever 50, the connection between the rack 54 and the lever 50 comprising a bracket 56 articulated at the lower end of the rack 54 and engaging so as to be able to slide therein in the fork 52 of the lever 50.
The bar stop swing shaft 31 carries a crank arm 57 keyed to the shaft 31 such that the angle formed between the crank arm 57 and the stop arm 30 around the shaft 31 is. constant.
The oscillating end of the crank arm 57 is connected to the upper end of the rack 54 by means of the connecting rod 58.
The operation of the control mechanism of the stop or bar stop is easily understood by examining the figures
5 and 6 of the drawings, Figure 5 showing the various elements of the mechanism in the positions they occupy in Figures 1 and 2 of the drawings. As the cam 40 rotates from angle a to the cam slide 43, the slider 53 moves from the outer path into the inner path of the slide 43, and the lever 50, the rack 54, the connecting rod 58 and the control arm. crank 57 are all pulled up and down to oscillate the stopper shaft 31 and rotate the bar stop 30 from the fully withdrawn position, or "out of service" position shown in Figures 1 and 2, into the position active or "in service" position,
shown in figure 6 in front of a spindle brought to the V position of the drum
10. The stopper or stop 30 remains in the "on" position while the cam 40 rotates through an angle b and the slider 53 moves in the corresponding internal path of the slide 43.
When the cam 40 rotates by angle c and brings the cursor 53 from the internal path to the external path of the slide 43, the elements of the stop or stop control mechanism are lifted from their lower position shown in the figure. 6 in the upper position shown in FIG. 5 and the bar stop or stopper is accordingly raised to its "out of service" position. As the cam 40 rotates by angle d to complete the revolution, the slider 53 moves in the outer path of the slide 43 and the stopper or stopper 30 is correspondingly maintained in its "off" position.
As outlined above the movement of the bar stop is engaged with the movement of the cutting tool carriage, the elements which effectively produce this engagement comprising a rack pinion 60 journaled at 61 and 62 in bearing 55 (see figure 2), and whose teeth mesh with the teeth of rack 54, as shown in figures 1, 5 and 6.
Outside the pinion 60 at
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beyond its journal 62 is an eccentric tenon or fuses forming a fulcrum 63, which is disposed relative to the ratchet 54 and the pinion 60 so that when the bar stop is in the position " out of service "and that the grid 54 is raised (Figure 5), the support pin 63 is at the bottom of its travel.
Thus, when the bar stop is brought into the "in service" position by the up and down pull of the rack 54, the rack pinion turns half a turn and the support pin is brought up. of its stroke, the center of the tenon traveling a semicircular path (Figures 5 and 6), while the rack 54 performs a reciprocating movement during operation of the bar stop control mechanism.
The control mechanism of the tool-holder carriage comprises a free sector 70 provided with a hub 71 in which the eccentric tenon or stub 63 engages, so that the sector can pivot on the eccentric spindle or spindle63. One of the arms of the sector 70 carries a roller cursor 72 which moves in the slide 42 of the cam 40 corresponding to the cutting stroke. A second variable lever arm consisting of a curved guide 73 provided with a slide 74 in which a lockable pivot slide 75 can move is arranged so as to form a right angle with the effective lever arm between the hub 71 and cursor 72.
The pivot slide 75 is provided with a bolt 76 on which is mounted a nozzle (not shown), which can be interposed between the nut 77 on the bolt 76 and the outer face of the guide 73 to allow the slide to be locked. pivot 75 in any desired position in groove 74. Sleeve 26 carries a crank arm 78 which is set to form the desired angle with carriage lever 25 also carried by sleeve 26. Crank arm 78 and the pivot slide 75 are connected by the rod 79 which is articulated on the one hand to the crank button 80 carried by the crank arm, and on the other hand to the nozzle carried by the bolt 76 of the pivot slide.
When the cutting tool is at the most advanced point of its cutting stroke (as shown in Figure 1), the cam slider 72 is at the point on the slide 42 closest to the axis of the cam as shown in figure 5. It is important to note that when the cutting tool and the cam 42 with the slider 72 are in this position, the curved slide 74 is concentric with the control knob. level 80. Thus, any movement of the pivot slide 75 in the slide allows the connecting rod 79 to oscillate around the crank button 80 without moving the crank arm 78, so that no movement of the crank occurs. 'tool 22.
Accordingly, when the mechanism is in the position shown in Fig. 5, that is, when the tool is at the very end of its cutting stroke, the effective lever arm can be varied between the center of the fulcrum 63 and the center of the pivot slide 75 without moving the tool.
For the moment ignoring the effect of moving the tenon 63, when the cam 40 moves from the angle of the position shown in Figure 5 to the position shown in Figure 6, the slider 72 moves radially outward. in the slide 42 and the sector 70 thus oscillates around the fulcrum 63 by pushing the crank arm 78 upwards by means of the connecting rod 79 to tilt the carriage lever 25 in the opposite direction to the movement of the needles d 'a watch and remove the tool trolley 20.
When the cam 40 then continues to rotate by a significantly greater angle ss the cursor 72 moves in the outer circular path of the slide 42 of the cam but this slide 42 does not cause any pivoting of the cam.
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sector around the fulcrum 63 as a result of the displacement of the cam 40.
When the latter describes an even greater angle to complete its revolution, the cam slide 42 moves radially inward, so as to push the slider 72 with a relatively slow movement towards the center of the cam, by rotating sector 70 around pivot 63 and by rocking, via connecting rod 79, arm 78 and lever 25 to push tool carriage 20 slowly forward to the end of its cutting stroke, as this is shown in FIG. 5, the curvature of the cam slide 42 in the angle being determined with respect to the inclination of the mechanism so that the tool carriage advances at a substantially constant speed.
It will be understood that the amplitude of the displacement of the tool carriage 20 as a result of the above-described operation of the control mechanism of the tool carriage depends on the amplitude of the stroke effected by the variable lever arm of the tool carriage. sector 70 and by moving the slide 75 from its position corresponding to its approximately maximum stroke as shown in the drawings, the position where the axis of the pivot slide is in the same. In line with the fulcrum 63 and the slider 72, the length of the stroke of the tool holder 20 caused by the cam 22 can be varied from a maximum value to practically zero.
If it is desirable, as in mechanisms for cutting or finishing tools, to vary the cutting stroke from a maximum to zero, then the sector 70 can be modified by arranging the curved guide groove in such a way. that one of the points of the axis of the groove coincides with the center of the fulcrum of the sector. At this point of coincidence, the length of the variable lever arm must obviously be equal to zero; no pivoting of the sector around its fulcrum causes the tool carriage to move.
Further, if the sector's curved arm is concentric with the crank knob of its connecting rod at the end of the cutting stroke, then in the case where the cutting stroke of the tool carriage can be reduced to zero , the point corresponding to a zero carriage stroke will be at the end of any cutting stroke of the carriage.
The effect of the engagement rack pinion 60 on the movement of the tool carriage will now be shown. Neglecting any action of the cam slide 42 other than that of making the slider 72 act as a pivot for the sector 70, when the rack 54 is pulled up and down by the movement of the slider 53 in the slider 43 while the cam 40 describes an angle 1, the eccentric fulcrum 63 passes from its lower position shown in FIG. 5 to its upper position shown in FIG. 6 thus causing a vertical displacement of the sector 70 which causes the sector to tilt, through the intermediary - diary of the connecting rod 79, the arm 78 in an anti-clockwise direction to produce rapid withdrawal of the tool carriage 20.
When the cursor 53 moves in the external path b of the cam slide 43, the fulcrum 63 is maintained in its raised position and no movement of the tool-holder carriage occurs by the engagement. When the cursor 53 is pushed inwards by part c of the slide 43, the fulcrum 63 is lowered to the bottom of its stroke, thus causing a rapid advance of the tool-holder carriage. It should be noted that the vertical displacement of the sector as a result of the sliding of the fulcrum 63 constitutes a harmonic projection of the semi-circular path 0 traversed by the fulcrum.
This means that there is no abrupt acceleration or deceleration of the movement of the tool carriage attributable to the engagement and therefore the tool moves during its cutting stroke without jerking as well. - which will be better understood by the explanations below of the effect of the combined movements of the tool carriage.
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As a result of the angular displacement of the cam slides 42 and 45 resulting from the spacing of the sliders 52 and 53, the relative moments of the movements of the tool carriage and of the bar stop as well as the combined effect of the displacement of the bar. fulcrum 63 and of the cam slide 42 on the movement of the tool-holder carriage could be better represented in FIG. 4 in which the angular movements of the bar stop shaft 31 (in broken lines) and the angular displacement of the sleeve of the carriage lever 26 (in solid lines) are plotted as a function of the rotation of the camshaft 41, the abscissas of the curves being enlarged for greater clarity.
As shown in Figure 4, the angles a and 0 (of the cam slides 43 and 42 coincide so that when the bar stop 30 is brought into its "on" position a very rapid withdrawal of the tool. is caused by the pivoting of the sector 70 around the fulcrum 63 under the action of the cam slide corresponding to the cutting stroke 42 and the simultaneous lifting of the fulcrum 63 under the action of the rack pinion engaged 60 when the rack 54 is pulled up and down by the bar stop cam slide 43.
The bar stop remains in its "in service" position and the tool carriage is fully withdrawn while the sliders 53 and 52 move simultaneously in the paths b and (3, respectively, of the slides 43 and 42 (c ' is during this period of the journey that a new length of the bar to be machined is brought inside the spindle in position V). When the cursor 53 moves in the part of the slide 45, it causes the rapid withdrawal of the bar stop from its "out of service" position and simultaneously the rapid approach movement of the tool is ensured, but only because of the displacement of the fulcrum 63 because the cursor 72 is still moving in the outer path of the cam slide 42.
This constitutes the rapid "empty" approach movement of the tool to arrive at the starting point of its cutting stroke; this is also the period during which the registration of the drum 10 takes place. During the remainder of the cycle, the bar stop remains in its "out of service" position and the cutting tool advances at a constant speed during its operation. cut-off stroke as a result of the relatively slow pivoting movement of the sector 70 as the slider 72 moves in the portion (of the cam slide 42.
It should of course be understood that the above description of the present invention relates to a preferred embodiment capable of being modified in whole or in part without departing from the scope of the invention as it emerges from following claims.
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