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PERFECTIONNEMENTS AUX MACHINES-OUTILS.
L'invention'a trait à des machines-outils destinées à façonner des articles-présentant des surfaces irrégulièrement incurvées et elle se rapporte, en particulier, à une machine-outil destinée à engendrer de telles surfaces.
La présente invention prévoit une machine-outil comprenant une bro- che destinée à maintenir une pièce d'oeuvre dans une position où elle pourra être travaillée par un outil, des moyens pour marquer la rotation de ladite broche de fagon intermittente pour que celle-ci présente des surfaces successi- ves de la pièce d'oeuvre à l'outil, et des moyens pour serrer,rigidement ladite broche et la garantir de toute rotation entre les rotations marquées.
L'invention prévoit, de plus, une machine-outil comprenant un outil commandé à rotation supporté sur une base, une broche pivotant sur un châssis adapté pour supporter une pièce d'oeuvre; des moyens pour suppcrter ledit châs- sis sur ladite base pour son mouvement linéaire de façon à amener la pièce d'oeu- vre à passer par l'outil et pour son mouvement de pivotement vers l'outil et à partir de celui-ci; des moyens de contrôle pour limiter le va-et-vient du châssis dans des limites prédéterminées et ainsi déterminer la longueur de la course de coupe de l'outil ; d'autres moyens pour déplacer la broche axiale- ment afin de modifier la longueur de la course de coupe, tandis que le châssis poursuit son mouvement alternatif dans lesdites limites.
La machine-outil qui constitue l'objet de la présente invention est particulièrement bien adaptée pour l'usinage des aubes de turbine, bien que son application n'y soit pas limitée. De telles aubes présentent, de façon caractéristique, des surfaces incurvées compliquées. Dans une aube de turbine type, par exemple, tout plan à angle droit par rapport à.l'axe de l'aube in- tersecte une section de contour de couche d'air de telle façon-que les faces opposées de l'aube présentent respectivement des contours dé surfaces convexe et concave.
Dans certains types d'aubes, les sections de -couches d'air, pri- ses progressivement le long de l'axe de l'aube, présentent des faces d'aubes de configuration en spirale ou tordue, quelque peu semblables aux surfaces gau-
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chies des lames d'hélice données par les différents angles d'hélice obtenus à différents rayons à partir dû-l'axe de 1-'hélice.
La largeur des-faces d'au- bes peut aussi varier progressivement le long de l'axe de l'aube. Il apparai- tra donc que les contours de surface des aubes de turbine ne suivent pas les lignes droites ou régulièrement incurvées qui peuvent être engendrées par- les machines-outils courantes,,
Compte étant tenu de ce qui précède, un objet général de l'inven- tion est de fournir une machine-outil.qui puisse engendrer des -surfaces incur- vées complexes, telles que celles des aubes de turbine, et qui, en outre, puis- se produire de telles aubes rapidement, avec un minimum de travail et un degré de précision plus élevé que celui qui a été atteint jusqu'ici
Un autre objet est de prévoir une machine-outil dans laquelle on puisse engendrer des surfaces irrégulièrement incurvées, compliquées,
avec un haut degré de précision, par contrôle d'une simple came du type à cylindre, pouvant être produites rapidement et à bon compte à partir d'un modèle déve- loppant le profil de surface désiré.
Un autre objet est de prévoir un mécanisme pour indexer ou marquer la pièce d'oeuvre de façon qu'elle présente les différentes surfaces à façonner ou taillées par un outil de coupe qui soit facilement réglable pour modifier le nombre et la longueur des opérations d'indexation, pour engendrer de façon précise des surfaces irrégulièrement incurvées, compliquées.
Un autre objet est de prévoir un. mécanisme de support pour des pièces d'oeuvre irrégulièrement façonnées, présentant les caractéristiques de construction nouvelles, ce qui permet au mécanisme de se régler lui-même rapidement pour répondre strictement au profil de la surface avec laquelle il y a lieu de travailler, et qui soit rigidement maintenu en position réglée tandis que se fait l'usinage de la pièce d'oeuvre.
Un autre objet encore est de prévoir des commandes perfectionnées pour coordonner les opérations de maintien et de réglage du mécanisme avec d'autres opérations de la machine-outil à laquelle il est incorporé.
Un autre objet encore est de prévoir un montage simple et efficient pour supporter et guider un élément de machine-outil, tel qu'une glissière pour les deux mouvements de translation linéaire et de pivotement autour d'un axe parallèle à la voie de déplacement.
L'invention a également pour objet de prévoir des moyens de contrô- le perfectionnés pour des na chines-outils conçues pour produire des objets à surfaces courbes compliquées, qui rendent leur fonctionnement pratiquement au- tomatique et éliminent effectivement toute nécessité de surveillance après qu'un cycle de la machine a commencé,
D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la des- crïption détaillée qui suit de la forme de réalisation préférée, illustrée aux dessins ci-annexés,dans lesquels :
La figure 1 est une vue en perspective d'une machine-outil présen- tant les caractéristiques de l'invention.
La figure 2 est une vue perspective d'un objet type. sur lequel la machine est adaptée pour travailler, l'objet, dans cet exemple, étant une aube de turbine.
La figure 3 est une vue fragmentaire, de face, de la machine mon- trée à la figure 1.
La figure 4 est une vue en coupe du châssis supportant l'ouvrage, prise dans un plan vertical passant par l'axe de pivotement du châssis.
La figure 5 est une vue en élévation du châssis supportant l'ouvrage vu de l'extrémité de la poupée mobile, des parties du châssis ayant été brisées' pour montrer des détails du mécanisme de support.
La figure 6 est une vue fragmentaire en coupe du châssis supportant - l'ouvrage, prise dans un plan vertical passant. par l'axe de la broche maintenant
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la pièce d'oeuvre,
La figure 7 est une vue en coupe de la broche maintenant l'ouvrage et de la came de contrôle, prise dans un plan vertical passant par 1'axe de la broche.
La figure 8 est une vue en élévation du châssis supportant la piè- ce d'oeuvre, vue de l'extrémité d'indexation ou de tête de la broche.
La figure 9 est une vue fragmentaire en plan montrant des détails du mécanisme de contrôle d'indexation.
Les figures 10 et 11 sont des vues fragmentaires montrant de quel- le façon le mécanisme de support se règle pour coopérer avec les surfaces à profil différent d'une pièce d'oeuvre.
La figure 12 est un schéma du circuit hydraulique de la machine.
La figure 13 est un schéma du circuit électrique de la machine.
La figure 14 est un schéma montrant les mouvements relatifs de l'outil et de la pièce, lorsque la machine est réglée pour effectuer des cou- pes dans les deux sens de déplacement latéral.
La figure 15 est un schéma analogue à celui de la figure 5, mon- trant la coupe dans un seul sens du mouvement.
Aux fins d'illustration, l'invention a été représentée comme in- corporée à une machine à fraiser. Il sera noté, toutefois, que les différen- tes caractéristiques de l'invention sont facilement applicables à d'autres ty- pes de machines-outils et que, par conséquent, l'invention ne doit pas se li- miter au type particulier de machine-outil décrit. On comprendra également que divers changements et modifications peuvent être apportés à la forme, à la construction et à l'agencement des parties entrant dans la construction de la machine-outil, sans que l'on s'écarte pour cela, de l'esprit et des limi- tes de l'invention telle qu'elle est présentée dans les revendications ci-an- nexées.
Si l'on se réfère à la figure 1 des dessins ci-annexés, on voit que la machine-outil donnée à titre d'exemple comprend une base 20, semblable à une boîte de forme générale rectangulaire, de laquelle monte un châssis verti- cal comprenant une paire d'éléments d'extrémité. 21 et 22, réunis près de leurs extrémités supérieures par un flasque 23, disposé verticalement et décalé vers l'intérieur.
S'étendant entre les'éléments d'extrémité, en=dessous du flasque, il est prévu un tablier incliné 24, qui sert à diriger les copeaux de métal et l'agent liquide de refroidissement, par une ouverture 25 de la paroi supé- rieure de la base 20, dans un compartiment ou cuvette formé dans la base.-
Supporté sur le châssis de la machine, il est prévu un ensemble mandrin de fraisage et commande 26, qui peut être de construction courante.
Comme il est montré à la figure 3,l'ensemble comprend un élément de base 27, boulonné ou autrement fixé de fagon convenable au flasque 23 du châssis. L'é- lément de base 27 supporte et guide une glissière 28, à l'extrémité supérieure de laquelle est.monté à pivotement un mandrin d'outil rotatif 29, qui dépasse d'un côté de la-glissière et.porte-un outil de coupe convenable, dans cet exem- ple une fraise 30. Monté sur la glissière 28 également , il est prévu un mo- teur M, disposé pour commander' la rotation du mandrin 29, par l'intermédiaire d'une courroie de transmission 31. De préférence, la courroie et les éléments tournants associés sont entourés d'un dispositif protecteur 32.
Dans la machine particulière décrite, l'ensemble mandrin et comman- de 28 est monté de telle fagon que la glissière puisse se déplacer suivant une trajectoire inclinée mais approximativement verticale. Le mandrin de fraisage 29 est disposé transversalement par.rapport à cette trajectoire si-bien que son axe se trouve dans des plans se coupant, disposés à angle droit, dont l'un est vertical et l'autre, incliné-sur l'horizontale. Avec cet agencement; la position verticale du.bord tranchant de la fraise 30 peut être réglée pour com- penser les modifications de diamètre, par-la translation de la glissière 28 par rapport à l'élément de base 27.
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Le réglage de la glissière 28 se fait par une vis d'avance 33 (fi- gure 2), montée dans l'élément de base 27 et adaptée pour être mise en rotation par une roue à main 34, située près du bord inférieur de l'élément-de base, Pour faciliter le réglage, les surfaces périphériqués de la roue sont, de pré- férence, graduées comme il est indiqué en 35, pour coopérer avec une marque d'indexation convenable de l'élément de base. Le réglage de la glissière peut aussi se faire par une roue auxiliaire à main 36, ci-dessus représentée comme située d'un oôté de l'élément de base.
La roue auxiliaire à main est prévue pour faire tourner la vis d'avance 33 par l'intermédiaire d'un arbre transver- sal 37 et d'une vis sans fin 38, coopérant avec une roue à vis sans fin fixée à la vis d'avanceo
Il est monté, sur la partie supérieure du châssis de la machine, un second châssis, 40, adapté pour supporter une pièce d'oeuvre W (figures 3, 6 et 12) en relation de fonctionnement par rapport à la fraise 30. Pour per- mettre à la machine d'engendrer une surface courbe sur la pièce d'oeuvre, le châssis auxiliaire est monté de façon à pouvoir se déplacer dans deux sens au moins, pratiquement à angle droit l'un par rapport à l'autre, pour effectuer les deux mouvements de déplacement latéral et de déplacement transversal de la pièce d'oeuvre par rapport à l'outil.
Par conséquent,, dans la machine prise à titre d'exemple, le châssis 40 est monté pour son mouvement de trans- lation linéaire, parallèle à l'axe de la pièce d'oeuvre, et pour son mouve- ment de pivotement, transversal à l'axe de la pièce d'oeuvre. Ainsi, le mou- vement de pivotement amène la pièce d'oeuvre à l'outil et l'en éloigné, si bien que la profondeur de coupe-de ce dernier peut être modifiée, comme il est requis par le profil dé la surface. De plus, on a prévu la rotation de la pièce d'oeuvre autour de son axe longitudinal, si bien que des surfaces successives peuvent être présentées à l'action de l'outil, pendant qu'est en- gendré le profil de la surface.
Dans la machine prise à titre d'exemple, le châssis auxiliaire 40 comprend un élément 41, allongé; d'une forme générale en U, ayant un prolonge- ment 42, faisant saillie en avant, à l'une de ses extrémités. Un support pour le châssis 40 est fourni par les paliers 43 et 44 (figure 4), portés par les branches pendantes de l'élément 41 du châssis et les extrémités opposées, à engagement réciproque, d'une tige cylindrique allongée 45. Des moyens d'ar- rêt appropriés, tels que des écrous indesserrables 43a, vissés sur la tige, maintiennent les paliers et la tige contre tout mouvement relatif axial tout en permettant au châssis de pivoter librement autour de l'axe de la tige.
La tige 45 s'étend axialement à travers un cylindre 46, supporté de façon fixe par des supports 47, prévus sur la partie postérieure du châssis de la machine. Un piston 48, fixé à la partie intermédiaire de la tige, est monté à glissement dans le cylindre 46. Des culasses 49, ouvertes pour le pas- sage des extrémités en saillie de la tige de piston, ferment les extrémités opposées du cylindre 46. Il sera évidemment appréciable que des bagues de gar- niture convenables soient prévues dans les culasses du cylindre pour empêcher toute fuite du fluide autour des tiges.
Il ressortira que la structure décrite ci-dessus fournit un montage simple et robuste pour le châssis auxiliaire 40, permettant les mouvements li- néaire et de pivotement. Les mouvements linéaires sont impartis au châssis par le piston 48, lors de l'introduction du fluide sous pression dans l'une ou l'autre des extrémités du cylindre 46. Le mouvement de pivotement se fait sur les paliers 44, autour de l'axe de la tige de piston, qui est prévue près de la partie de bord postérieure du châssis auxiliaire. Conformément, le poids du châssis auxiliaire a tendance à faire basculer le châssis en direction des- cendante, amenant ainsi la pièce d'oeuvre vers la fraise 30. La mesure de ce mouvement de pivotement et,.par suite, la mise en place de la pièce d'oeuvre par rapport à l'outil sont contrôlées par ,un dispositif de came qui sera décrit ci-après.
Si l'on réfère aux'figures 6 et 7,-la partie faisant saillie vers l'avant, 42, du châssis auxiliaire 40 comprend une paire d'éléments latéraux 50 et 51, espacés axialement du châssis et faisant pivoter une broche 53 de @
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support,,'de l'ouvrage.- A son extrémité interne ou de support de l'ouvragela broche 53 se termine par une tête élargie 54, pivotant dans un palier 55, mon- té sur Isolément latéral 51.- L'autre extrémité de la-broche s'étend à travers un manchon 56, monté-dans .un palier anti-friction 57, porté par Isolément la- téral 50. La broche est fixée, de façon à ne pas tourner, au manchon, au moyen d'une cale ou clavette 57a, qui permet à la broche de se déplacer axialement ' par rapport au manchon.
Un ressort à boudin 58, interposé entre un épaulement 58a de la broche et un épaulement opposé 59a du manchon, pousse la broche vers la droite (comme on le voit à la figure 7), la mesure du mouvement étant con- trôlée par un dispositif de came qui sera décrit plus loin,,
Comme il est montré à la figure 6, la tête 54 de la broche 53 pré- sente un évidement ou douille 59, prévu pour recevoir la tige d'un mandrin de serrage 60. Le mandrin de serrage est maintenu-fixement en place par une vis de réglage 61, vissée dans la tête de la broche et s'engageant dans une fente rétrécie de la tige. Le mandrin de serrage 60 est, de préférence, du type cou- rant, présentant des mâchoires opposées, pouvant être actionnées pour saisir ou libérer une pièce d'oeuvre.
Les mâchoires du mandrin sont actionnées'par une tige 62, passant par un alésage axial de la broche et se vissant dans le mandrin. A l'extrémité de la broche écartée du mandrin, la tige 62-dépasse et est équipée d'un bouton ou d'une roue 63, grâce à laquelle on peut faire tourner la tige à la main, pour produire l'effet de saisie ou de-relâchement.
Par une telle rotation, la tige agit d'une manière bien connue, au moyen d'une broche 64 (figure 6) pour ouvrir ou fermer les mâchoires du mandrin de serrage.
La forme particulière des mâchoires est naturellement déterminée par le caractère de la pièce d'oeuvre à saisir. Lorsque la machine doit pro- duire des aubes de turbine, telles que l'aube W montrée à la figure 2, les ma - choires du mandrin de.serrage sont=formées pour engager la partie-de base 65 de l'aube. Dansl'aube donnée à titre d'exemple, la partie¯de base présente un élargissement.à l'une des extrémités d'une section.d'aube concave-convexe 65a, tordue en spirale, s'étendant pratiquement, transversalement par rapport à l'axe de l'aube et ayant des bords latéraux opposés usinés de façon à présen- ter une forme en V pour l'engagement dans des fentes en queue 'd'aronde de la structure de montage.
La partie de base 65 de l'aube peut être normale à l'axe de l'aube ou inclinée par rapport à lui, comme il est montré, auquel cas la longueur effective de la section de l'aube varie dans l'aube.
Pour supporter l'extrémité de bout de la pièce d'oeuvre, il est prévu une poupée mobile 70, ayant une pointe 71, supportée dans une douille rétrécie formée à l'une des extrémités d'une glissière cylindrique 72, prévue dans un alésage 72a, d'un support 73, qui peut être fixé de:façon réglable à un flasque descendant 74 de l'élément de châssis 41, par unè connexion à glis- sière en queue d'aronde 75 (figure.5), par exemple, La pointe 71 et la gl.is= sière 72 peuvent être; avancées et retirées à la main,au moyen d'un pignon 76 en prise avec une crémaillère 77, formée dans la glissière 72, le pignon pou- vant 'être mis en rotation au moyen d'un levier à main 78.
En variante, la poin- te et le plongeur peuvent être avancés et retirés par des moyens commandés par fluide sous pression comprenant un' élément de piston 79, fixera l'extrémité postérieure du plongeur 72 et travaillant dans un cylindre 80, formé par un é- largissement de la partie d'extrémité postérieure de 1'alésage 72a. Le cylin- dre est fermé à son extrémité postérieure par une culasse amovible 79a. Un ressort 80a, agissant entre la culasse et là glissière 72, pousse celle-ci vers l'extérieur, ou vers la gauche suivant la figure 6.
Comme il est expliqué plus haut, le châssis 40'auxiliaire ou de support de l'ouvrage, est supporté à pivotement près de son bord postérieur, si bien qu'il a une tendance à basculer vers le,bas et à amener la pièce vers la fraise 30. La mesure des mouvements de basculement et, 'par suite, la posi- tion relative de l'outil et de'la pièce ou la profondeur de coupe de l'outil sont contrôlées par .-un dispositif de came conforme pour déterminer le profil a usiner sur la pièce, . En raison de la façon'dont la pièce est présentée à la fraise 30 dans la présenté machine,-le dispositif de -came peut avoir la forme d'une came 81 du type à cylindre (figures 3, 6, 7 et 12), montée sur la broche 53 de sup-
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port de la-pièce et rotative avec cette broche.
La came est évidemment con- formée selon le profil à donner à la pièce, cette conformation étant de pré- férence, conforme à un modèle présentant le profil désiré.
Comme montré ici, la came présente un alésage axial 82, prévu pair recevoir, à glissement, la broche de la pièce d'oeuvre et elle est fixée à cel- le-ci de façon à ne pas tourner, en relation angulaire fixe, au moyen d'une cheville ou tenon 83, portée par un collier 84, calé sur la broche, ledit te- non s'engageant dans un trou ou mortaise 'de l'extrémité voisine de la came, comme il est montré à la figure 60 Un écrou 85, vissé sur la broche 53 et s'ap- puyant contre l'autre extrémité de la came, le maintient de façon sûre contre le collier 84 et la garantit contre tout mouvement axial par rapport à la bro- cheo
Pour coopérer avec la came 81, un galet suiveur 86 est monté sur le châssis de la machine, directement en dessous de la came.
Comme il est montré à la figure 7, le galet suiveur 86 est supporté par un arbre 87, voisin de l'extrémité supérieure d'une glissière 88, clavetée sur un support 89, bou- lonné, ou fixé rigidement de toute autre manière, à l'élément de chassie 21 de la machine. La glissière 88 est guidée pour son mouvement vertical dans le support et celui-ci est, de préférence, fixé au châssis de la machine de telle façon que sa position puisse êtreréglée horizontalement pour la coopération avec différentes cames, si c'est nécessaire,
Il est prévu de situer avec précision la position verticale du ga- let suiveur 86 et de régler cette position afin de déterminer la distance axia- le entre la pièce et la fraise 30, lorsque la machine est réglée pour travail- ler sur un type particulier de pièce d'oeuvre. A cet effet,
une vis d'arrêt 90, vissée dans l'extrémité inférieure de la glissière 88, a sa tête 91 placée pour être en contact avec un épaulement ou butée 92, formé sur le support 89.
La tête de vis 91 peut être une-.roue à main, pour la facilité de manipulation, et la surface périphérique est, de préférence, graduée pour répondre à un point d'indexation ou index du support.
Un dispositif à commande par force motrice est également prévu pour déplacer le galet suiveur 86 verticalement,-afin de soulever et d'abaisser le châssis de support de la pièce par rapport à la fraise 30. Ces mouvements ser- vent à présenter la pièce à la fraise au début dune course de coupe et à la retirer à la fin de la course. Le dispositif à commande par force motrice, comme il est montré aux figures 7 et 12, comprend un piston 93, travaillant dans un cylindre 94, formé dans le support 89, en dessous de l'épaulement 92.
'Le piston 93 a une tige 95, dépassant de l'extrémité supérieure du cylindre 94 et fixée, pour le fonctionnement,d'une manière convenable, à l'extrémité infé- r ieure de la vis de réglage 90. A son extrémité inférieure, le piston présente un prolongement axial 96, de diamètre quelque peu supérieur à celui de la tige de piston 95, dépassant de l'extrémité inférieure du cylindre 94, pour coopérer avec des dispositifs de contrôle qui seront maintenant décrits.
Afin de présenter des surfaces successives d'une pièce d'oeuvre a la fraise, dans différentes courses de déplacement latéral(du châssis de support 40, on a prévu d'impartir, à la broche 53 de support de la pièce, des courses de rotation intermittente indexées, de longueur prédéterminée. La ro- tation de la broche -s'effectue grâce à un moteur Ml (figures 1, 3, 12 et 14), monté sur un châssis auxiliaire 40, voisin de l'extrémité externe de la bro- che. Le moteur possède, de préférence, un engrenage réducteur menant un arbre 96, portant une vis sans fin 97, coopérant arec une roue à vis sans fin 98, calée sur le manchon 56 de la broche.
Le fonctionnement du moteur Ml est contrôlé.par des interrupteurs électriques, actionnés en des points prédéterminés du cycle de la machine, ain- si qu'il sera décrit de façon détaillée dans la suite. Dans les présents bits, il est suffisant de noter que l'un des interrupteurs LS4 est commandé par un dispositif de contrôle 100, commande en synchronisme avec la broche 53. Dans sa forme de réalisation préférée, ce dispositif,de contrôle;comprend un disque 101, monté sur¯l'extrémité externe de la broche 53 et rotatif avec la broche.
A cet effet, le disque 101 présente un élément de moyeu 102, calé sur la bro-
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che 53 et préservé de tout mouvement axial sur celle-ci au moyen d'écrous de serrage opposés 103, vissés sur la broche, aux côtés opposés du.moyeu.
Il est formé, dans le bord marginal du disque 101, une série cir- culaire de trous dans lesquels peuvent être introduites des broches amovibles 104 pour L'actionnement des interrupteurs. Dans la structure .particulière de machine représentée, les broches 104 dépassant du disque, ou vers la gauche comme il est'montré à la figure 7, pour coopérer avec l'élément mobile de l'interrupteur LS4, qui est supporté, d'un côté de la broche, par un support 105, boulonné ou autrement fixé à l'extrémité 50 du prolongement 42 du châs- sis de la pièce d'oeuvre (figures 8 et 9)0
De préférence, les trous pour les branches 104 sont régulièrement espaces sur la périphérie du disque, si bien que la broche peut être indexé par une. révolution complète en étapes uniformes,
si on le désire. Lorsque des objets compliqués, tels que des aubes de turbine, sont à produire, des trous peuvent être prévus pour un nombre relativement grand de broches, par exemple pour 200, ce qui permet d'indexer la broche en parties de 1,8 . On notera, toutefois, que les broches 104 sont introduites de façon amovible dans les trous, si bien que des broches séparées ou une série de broches peuvent être retirées pour augmenter l'avance angulaire de la broche lorsque, par exemple, relativement peu de matière est à enlever de la surface de la pièce présentée à l'outil. Dans le cas d'aubes de turbine,
on peut augmenter la longueur des étapes ou parties d'indexation lorsque les bords d'attaque et postérieur de l'aube sont façonnésc
On a parle jusqu'ici du montage de la broche 53 pour'son mouve- ment axial relatif par rapport au manchon de commande et de support 56. Le ressort 58 maintient normalement la broche dépassant vers sa limite interne, ou vers la droite suivant la figure 7. Parfois, une course de coupe plus cour- te que celle qui est permise par le mouvement alternatif duechâssis 40 suppor- tant la pièce est requise, par exemple lorsque le côté le plus court de l'aube de turbine ayant;une base inclinée 65 est présenté à la fraise.
Dans de tel- les conditions, le châssis peut effectuer sa course normale et la broche 53 est retirée dans la mesure requise par le décroissement de la longueur de la course de coupe nécessitée par la pièce. Dans ce retrait, la pointe 71 de la poupée mobile est avancée de façon correspondante par son ressort 80a, mainte- nant ainsi en tout temps un support approprié pour la pièce.
La mise en position axiale de la broche 53 est effectuée au moyen d'une came 106 -figures 7 et 9) montée sur l'élément latéral 50 du prolonge- ment du châssis. Cette came présente une surface de came annulaire 107, for- mant une voie pour un galet suiveur 108,,-supporté à rotation par un axe 109, dépassant radialement d'un collier 110,calé sur la broche 53 et serré sur elle pour résister à..tout mouvement axial entre, un épaulement de la broche et l'un des écrous de.serrage 1030 On appréciera naturellement que la voie de la came soit conformée dans sa projection aXiale de façon à fournir la .
position convenable de la broche pour la pièce d'oeuvre particulière qui est formée, Le galet suiveur 108 peut avantageusement être maintenu en place sur l'axe au moyen d'un écrou 111, vissé sur l'extrémité externe de l'axe, Lors- que le déplacement axial de la broche n'est pas nécessaire,les moyens de dé- placement peuvent être rendus inactifs sans atteindre la came 106, par simple dévissage de l'écrou 111 et enlèvement du galet suiveur.,
Pour assurer une précision maximum dans le façonnage ou la taille de la pièce, on prévoit le support de la partie comprise entre les pointes de façon à empêcher tout gauchissement ou déflection dû à la pression de l'outil sur cette partie;, En particulier, on prévoit de soutenir la pièce d'oeuvre en tous points opposés au point d'engagement de l'outil.
Suivant l'invention,$ ce soutien est fourni par un mécanisme de support 115, présentant les carac- téristiques nouvelles de construction qui le mettent à même de se conformer de façon précise aux modifications du profil de-la pièce comme celle-ci est indexée pour présenter des'surf aces successives à l'outil.
Si l'on se réfère aux figures 3, 5 et 6, onvoit que le mécanisme de support 115, dans sa forme préférée, comprend plusieurs supports ou éléments
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de soutien rigides 116, disposés côte à cote en une rangée parallèle à l'axe de la pièce d'oeuvre et supportés pour un mouvement indépendant vers et à par- tir de celle-ci, au côté opposé à celui où l'outil travaille, Chaque support rigide 116 est donc adapté pour engager une partie limitée de la pièce doeu- vre, sans égard à la courbe de cette partie ou des surfaces voisines,, Pendant le fonctionnement de l'outil de coupe, les- supports rigides 116 sont rigide- ment maintenus dans des positions réglées, de fagon à fournir un support effi- cace de la pièce d'oeuvre le long de la partie entière à façonner par l'outil.
Dans le mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple et montré à la figure 5, les supports rigides 116 comprennent des barres d'a- cier plates, de forme générale en U, ayant chacune une branche montée à rota- tion sur un arbre 117,monté dans un châssis auxiliaire 118, fixé sur la face supérieure du châssis 40 supportant la pièce. L'arbre 117 est déplacé vers barrière de la broche 53 supportant la pièce, si bien que les autres branches des supports rigides en U 116 pendent directement au-dessus d'une pièce d'oeu- vre portée par la broche 53.
La branche pendante de chaque support fixe est pourvue d'un dispositif d'engagement de la pièce représentée ici comme un ga- let 119,supporté pour sa rotation autour d'un axe parallèle à l'axe de la pièce d'oeuvre, de fagon à donner un minimum de résistance à l'indexation de celle-ci. De préférence, les axes des galets 119 sont étagés d'avant en ar- rière, de fagon à distribuer l'effet de support des supports rigides sur une surface- importante de la pièce d'oeuvreo
Pour permettre le retrait des supports rigides 116 pour l'enlève- ment et la recharge des pièces d'oeuvre, une liaison à jeu est prévue entre chaque support rigide-et l'arbre de support 117.
A cet effet, l'arbre est équipé d'un tenon dépassant,radialement et s'étendant longitudinalement et chacun des éléments-présente intérieurement une mortaise 121, destinée à re- cevbir le tenon.'- Ces-mortaises-se,trouvent sur la circonférence de l'arbre, si bien que, lorsque,.celui-ci tourne vers la position de travail montrée à la figure 5,chaque élément peut basculer librement sur un angle suffisant pour lui permettre d'engager la surface de la pièce d'oeuvreo
Lorsque l'arbre 117 tourne dans le sens des aiguilles d'une mon- tre, comme on le voit à la figure 5, le tenon 120 fait remonter les supports, comme il approche de la position retirée, et les transporte, en un groupe, vers cette position.
Pour retirer les supports rigides, un levier à main 122 est fixé à l'une des extrémités de l'arbre et un dispositif d'arrêt 123, porté par le levier et .pouvant s'engager dans un évidement d'un élément.12.,4 supporté fixement sur le châssis 40,-agit pour les maintenir en position de retrait9 Comme on peut le voir en se référant à la figure 6, le dispositif d'arrêt 123 est monté à glissement sur le levier à main et est pourvu, à son extrémité su- périeure, d'un doigt 125, grâce auquel il peut être retiré à l'encontre de la force d'un ressort 126, poussé vers la position de serrage. Après retrait du dispositif d'arrêt et basculement en avant du levier à main, les supports bas- culent sous l'effet de la pesanteur et entrent en engagement avec la pièce.
Comme les supports 116 sont inefficaces pour soutenir la pièce, puisqu'ils sont à oscillation libre sur leur pivot, il est prévu de les ga- rantir de tout mouvement les écartant de leurs positions réglées ou d'enga- gement avec la pièce, tandis que l'outil agit sur la pièce. -De préférence, les supports sont.fixés en place par un serrage à friction qui les serre en- semble et à une.partie fixe de la structure de la machine. A cet.effet,.le châssis secondaire 118 porte une enclume 127, placée pour s'appuyer contre l'une des faces d'un support, à l'une des extrémités d'une rangée. A l'au- tre extrémité de la rangée, un plongeur 128, pouvant coulisser dans un alésage 129 du châssis 118, est adapté pour entrer en'engagement avec le support, à cette extrémité, lorsqu'il dépasse de l'alésage.
Associé à l'autre extrémité du plonfeur 128, il est prévu un pis- ton 130, travaillant dans un cylindre 131, en alignement axial avec l'alésage 129, l'extrémité externe du cylindre étant fermée par une culasse 132. Le plongeur peut donc avancer pour serrer les supports comme un tout contre l'en- clume 127, par-l'introduction de fluide sous pression dans l'extrémité exter-
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ne du cylindre 131. Comme il est montré ici, un ressort 133, interposé entre le plongeur 128 et-le' piston.130, sert à faire retourner ce dernier vers l'ex- trémité externe du cylindre, lorsque l'amenée de fluide sous pression est cou- pée.
Le ressort 133 exerce, de préférence, une pression relativement faible sur le plongeur 128, de façon à ne pas gêner les:mouvements d'oscillation des supports dans leur rapport d'engagement avec la surface de la pièce.
En plus des organes d'actionnement commandés par fluide décrits jusqu'ici, la machine donnée à titre d'exemple est pourvue d'un organe d'ac- tionnement commandé par fluide pour le blocage de la broche 53 màintenant la pièce contre tout mouvement accidentel dû à la pression de l'outil sur la pièce. Comme il-est montré aux figures 6 et 12, le serrage de la broche de la pièce est effectué au moyen d'une série de plongeurs 135, travaillant dans des cylindres 136, formés dans le palier 55 de la broche. Les cylindres sont disposés radialement par rapport à la broche et sont, de préférence, opposés de façon à compenser les forces de serrage agissant sur la broche.
Lors de l'introduction du fluide sous pression dans les extrémités postérieures des cylindres, les plongeurs 135 avancent pour presser des sabots de friction 137 contre la tête de la broche avec suffisamment de force pour empêcher effica- cement tout mouvement de la broche, soit provenant de la pression de l'outil sur la pièce, soit dû à autre choseo
Un organe d'actionnement commandé par fluide sous pression est éga- lement prévu pour préserver la glissière 72 de la pointe de la-poupée mobile de tout mouvement par rapport à la pièce, lorsque la fraise travaille sur el- leo Comme on le voit aux figures 4 et 12, cet organe d'actionnement comprend un plongeur 140 travaillant dans un cylindre 141, formé dans le support 73,
qui supporte la glissière.-.-Le cylindre s'étend transversalement à la trajec- toire de mouvement de la glissière, et, lors de l'introduction de fluide sous pression dans son extrémité postérieure ou externe, le plongeur 140 est déplacé vers l'intérieur pour engager la glissière à frottement et la serrer.
Si l'on se réfère maintenant à la figure 12 des dessins, on obser- ve que le fluide sous pression destiné à faire fonctionner les organes d'ac- tionnement à fluide 'de la machine est amené par une pompe P, commandée par un moteur électrique M2. La pompe tire du fluide d'un réservoir R et le délivre, par une soupape de décompression PRV, à une ligne ramifiée sous pression 1450 L'une des branches 146 de-la ligne sous pression arrive à une soupape de con- trôle V2, qui contrôle le débit de fluide sous pression au moyen d'un conduit 147 allant au cylindre 131 serrant les supports, aux cylindres 136 serrant la broche de la pièce et au cylindre 141 serrant la glissière de la poupée mobi- leo Un dispositif FR2 sensible à la pression, relié au conduit 147,
commande un interrupteur de contrôle PR2-1 pour des buts de contrôle, comme il apparaî- tra maintenant.
Une autre branche 148 de la conduite sous pression 145 atteint di- rectement l'extrémité inférieure du cylindre 94 soulevant'le châssis de la piè- ce d'oeuvre, de même qu'une soupape V3, qui relie l'extrémité supérieure du cylindre alternativement à la conduite sous pression ou à un conduit d'écou- lement 149, par un conduit 150. Une soupape de jaugeage MV1, ayant un orifice e réglable 151 interposé dans le conduit 150, contrôle l'allure du débit du fluide sous pression dans le cylindre 94 et ainsi l'allure à laquelle le châs- sis 40, supportant la pièce, est abaissé pour présenter la pièce d'oeuvre à l'outil.
On appréciera le fait que le piston 93 présente, à ses extrémités et inférieure, des surfaces actives différentes, si bien que les mouvements sont déterminés par le contrôle de l'amenée de fluide à l'extrémité supérieu- re du cylindre. Un passage dans la boite de la soupape de jaugeage, équipé d'une soupape de retenue 152, crée un by-pass ou dérivation autour de l'ori- fice 151 pour la décharge du fluide de l'extrémité supérieure du cylindre 94.
Le soulèvement du châssis 40 supportant la pièce est donc effectué à une allu- re rapide.
Une troisième branche 153 de la conduite sous pression 145 arrive a une soupape de contrôle de passage V5. Cette soupape comprend un rouleau '- - 154, déplaçable dans chaque* direction à partir d'une position centrale, sous
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le contrôle d'une soupape de contrôle V6, commandée par solénoide. La soupa- pe de passage est reliée par les conduits 155 et 156 aux extrémités opposées du cylindre 46 traversant le châssis de support de la pièce et est réglable pour relier ces conduits alternativement à la conduite sous pression et à la conduite d'écoulement 149. Indépendamment de la direction de passage, le flui- de tiré du cylindre 46 est dirigé par un orifice d'amenée F01.
Il peut alors passer par un second orifice 'F02 ou "by-passer" celui-ci, selon le réglage d'u- ne soupape de "by-pass" BPV, commandée par des organes de commande à came 157, allant et venant avec le châssis 40. Comme il est montré à la figure 4, ces cames sont portées par une tige 158, supportée et entourée par une paire de colliers 159 et 160, montés rigidement sur la tige.de piston-145, près de l'u- ne de ses extrémités. Une soupape de contrôle d'alimentation V7, commandée par solénode, est également interposée dans la conduite de dérivation.
Un système de contrôle nouveau, constituant une importante partie de la présente invention, contrôle et coordonne les opérations des divers élé- ments de la machine et des organes d'actionnement, si bien que la présente machine est simplement requise pour charger la pièce d'oeuvre, commander le fonctionnement et enfin retirer la pièce finie. En d'autres termes, les con- trôles règlent autômatiquement la durée et la succession des diverses opérations impliquées par le façonnage ou le fraisage de la pièce d'oeuvre, ainsi que l'ar- rêt de la machine après achèvement du cycle de fonctionnement.
Le système de contrôle montré ici est adapté pour faire fonctionner la machine-outil perfectionnée conformément à chacun des deux cycles de fonc- tionnement différents. Ainsi, comme il est illustré schématiquement à la fi- gure 14, les contrôles peuvent prévoir la présentation de la pièce à l'outil dans les courses d'aller et de retour du châssis 40, supportant la pièce. Au dessin, les lignes a indiquent les courses de coupe effectives, avec l'ouvrage se déplaçant vers la droite'-et les lignes b, les courses de coupe, avec l'ou- vrage se déplaçant vers la gaucheo A la fin de chacune des courses de coupe a et b, la broche 53 portant la pièce est indexée pour sa rotation de façon à présenter une surface suivante de la pièce à l'outil, les mouvements d'indexa- tion étant indiqués par les lignes c.
Dans le cycle de fonctionnement représenté schématiquement à la figure 15, les courses de coupe ont une seule direction, c'est-à-dire qu'elles se font avec l'ouvrage se déplaçant vers la droite, comme indiqué par les li- gnes d. Les courses de retour du châssis portant la pièce d'oeuvre sont ef- fectuées avec le châssis en position soulevée et par suite avec-la pièce d'oeu- vre-hors d'engagement actif avec l'outil, comme indiqué par les lignes c. L'in- dexation de la broche destinée à la pièce ne'se fait qu'au cours de courses alternées du châssis de la pièce, par exemple aux extrémités des courses de retour, comme indiqué par les lignes f.
Le système de contrôle est, de préférence, commandé à faible ten- sion, le courant de fonctionnement étant obtenu dans cet exemple à partir d'un transformateur réducteur T (figure 13) ayant son enroulement primaire connecté par deux des plombs d'une ligne à courant fort L à trois fils, qui fournit le courant à des moteurs de commande M, Ml et M2 et à divers équipements auxiliai- res tels que pompe à circulation d'agent réfrigérant, réchauffeur d'huile, etc; qui ne font pas partie de l'invention.
Pour mettre la machine en forctionnement, un interrupteur de mise en marche Sl est fermé à la main pour exciter le relais de démarrage du mo- teur MR. Le relais fermé l'interrupteur MR1 pour-connecter le moteur de pom- pe M2 par la ligne L. Le relais ferme également un circuit de maintien d'ex- citation pour lui-même, à l'interrupteur MR2, si bien qu'il reste excité jus- qu'à ce que son circuit soit interrompu par l'ouverture d'un interrupteur d'ar- rêt principal S2.
Avec les autres éléments de l'interrupteur de contrôle dans les conditions représentées à la figure 13, aven la broche, la poupée mobile et les organes de serrage des supports relâchés, le châssis 40 de support de la pièce étant en position soulevée et les supports 116, retirés, la pièce d'oeu- vre W est placée dans le mandrin de serrage 60 et les mâchoires du mandrin sont
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fermées par manipulation du bouton 63. La glissière 72 de la poupée mobile peut être avancée à la main, à ce moment, au moyen du levier à main 78.
Si elle n'est pas avancée à la main, l'organe d'actionnement à fluide sous près- sion associé produit plus tard cette avance, pour l'engagement de la pointe 71 avec la pièce d'oeuvre:, Les supports rigides 116 sont abaissés et amenés
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en engagement avec la pièce d'oeuvre, par basculement du levier a;main 122 en avant,,
A supposer que la machine doive travailler en un-cycle automati-- que, avec l'outil coupant dans les deux sens de mouvement de la pièce d'oeu- vre, un interrupteur sélecteur de cycle à deux positions, SS, est mis dans la position d'automatisme ou d'ouverture, dans laquelle on peut le voir à la fi- gure 13.
Le circuit de démarrage du moteur de la broche est préparé par fer- meture manuelle de l'interrupteur MS du moteur, l'interrupteur étant du type qui reste en position fermée jusqu'à remise manuelle en position d'ouvertureo Le circuit reste inefficace jusqu'à fermeture de l'interrupteur FR1-1 sensible à la pression,,
Avec la pièce d'oeuvre convenablement chargée comme décrit ci-des- sus, le cycle est entamé par fermeture momentanée d'un interrupteur de démar- rage CSo La fermeture de l'interrupteur CS excite un relais de contrôle CR2, qui complète un circuit de maintien pour lui-même, par fermeture de l'interrup-
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teur CR2-1, le circuit comprenant un interrupteur CR8-1 de relais OR8. norma- lement fermé, et un interrupteur d'arrêt S3, à commande manuelle, normale- ment fermé.
Le relais CR2 ferme également l'interrupteur OR2-2, pour exciter un relais de contrôle CRI et le centre du solénoide SV1. De plus, le relais
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CR2 ouvre normalement les interrupteurs fermés CR2-3 'et CR2-4 dans des buts . qui apparaîtront à mesure qu'avancera la description.
Le relais CR1,lors de son excitation, prépare un circuit de maintien pour lui-même, en fermant l'interrupteur GRl-1 et il prépare aussi
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des circuits pour d'autres relais et solénordes en fermant l'interrupteur CR1-2 Le solénolde SV1, lors de l'excitation, déplace la soupape de contrôle VI pour diriger le fluide sous pressionhns l'extrémité externe du cylindre 141. Lorsque la pointe 71 de la poupée mobile entre en engagement avec la pièce d'oeuvre, la pression dans le conduit d'amenée actionne le dispositif
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sensible à la pression FR1, pour fermer l'interrupteur FR1-1.
Suite à l'ouverture de l'interrupteur GR2-3, le solénoïde normale-
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ment excité SV7 est pr-i-V-4 d'excitation, ce qui permet à la soupape décentrée par ressort V7 de fermer' le by-pass autour de l'orifice d'alimentation F02.
Cet orifice d'alimentation est réglé pour une allure de décharge plus lente que l'orifice d'alimentation F01 et, par conséquent, lorsque la décharge du
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cylindre 46 est dirigée par les deux orifices, l'orifice F02 détermine l'allu- re de la décharge et le châssis 40 destiné à la pièce avance a une allure len- te.
Lorsque l'orifice F02 est by-passé, l'orifice F01 détermine l'allure de la décharge du cylindre d'alimentation et le châssis de la pièce avance donc à une allure plus rapide,,
La fermeture de l'interrupteur à pression FR1-1 fait débuter un certain nombre d'actions différentes,, Elle¯complète le circuit pour le relais SP du moteur de la broche, qui. s'excite pour fermer l'interrupteur SP-1, afin de connecter le moteur M de commande de la broche par la ligne L. Il,,. complète un circuit pour l'excitation d'un solénoïde SV4, qui ouvre une soupa- pe d'amenée d'agent réfrigérant (non représentée) pou.r faire commencer l'écou- lement de l'agent réfrigérant à travers un conduit 165 (figure 1), une tuyau- terie 166 et une tuyère 167, vers la pièce d'oeuvre.
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La fermeture de l'interrupteur FRl-1 complète aussi un circuit d'ex- citation pour le solénoide de serrage SV4, qui actionne la soupape décentrée par re;sdi7t V2, pour diriger le fluide sous pression à travers le conduit 147 vers la-broche, la poupée mobile et les cylindres 136,141 et 131 de serrage des.supportso Lorsque chacun'des organes de serrage est effectivement engagé, le dispositif PR2 sensible à la pression travaille pour fermer l'interrupteur
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FR2-I.. -
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Comme autre résultat de la fermeture de linterrupteur FRl-1, le solénoide SV3 est excité pour déplacer la soupape décentrée par ressort V3 et la mettre dans une position telle qu'elle dirige le fluide sous pres- sion à travers le conduit 150 vers l'extrémité supérieure du cylindre 98.
La glissière 88 et le galet suiveur 86 sont déplacés, de façon correspondante, vers le bas,à une allure déterminée par l'agencement de l'orifice 151 dans
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la soupape de mesure Mtilo Il est rappelé que la came de contrôle du profil 81, sur la broche de support de la pièce d'oeuvre, repose sur le galet suiveur 86 et, par conséquent,le châssis 40 de support de la pièce, et que les éléments qu'il porte se déplacent vers le bas avec le galet suiveur, sous l'influence de son poids, à laquelle s'ajoute l'effet d'un fort ressort en spirale 168 (figure 1), connecté entre le châssis 40 et la base 20 de la machine .
La fermeture de l'interrupteur PR2-1 complète un circuit pour l'excitation d'un relais CR3' qui ouvre un interrupteur GR3-1 et ferme un inter-
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rupteur Croo Ce dernier prépare un circuit pour le relais CR/, qui sera com- plété subséquemment.
Comme le châssis 40 de support de la pièce d'oeuvre approche de sa position de limite inférieure, un organe d'actionnement 154, monté sur le pro- longement 96, à l'extrémité inférieure du piston 93 actionnant le galet suiveur engage et ferme un interrupteur de limite LS4. La fermeture de cet interrupteur de limite complète un circuit par l'intermédiaire de contacts normalement;fer- més CR6-1 ou du relais CR6 pour un relais à action différée. TR3.
Ce dernier relais ferme l'interrupteur TR3-1 pour compléter un circuit pour l'excitation
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du relais CR4, ce circuit comprenant un interrupteur pR3=2 fermé lors de la fourniture d'énergie au relais CR3, un interrupteur normalement fermé CR6-1 et un interrupteur TR1-1 fermé lorsque le relais TR1 à action différée est ex- citéo Ce dernier relais est par ailleurs excité lorsque le moteur de la pom- pe est mis en marche dans un circuit comprenant un interrupteur de limite LS1B, normalement fermé.
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Le relais CRl ouvre un interrupteur CR4-1 dans le circuit du relais CR7 et ferme l'interrupteur CR4-2, pour compléter un circuit pour leisoléno5:de SV5. Ce circuit oom= prend aussi un interrupteur'rTRl-2, fermé lorsque le relais TRI est excité. Le solénoide SV5 place la soupape de contrôle V6 dans une position propre à diriger le fluide sous pression vers l'extrémité droite du cylindre 46, faisant ainsi commencer le mouvement d'amenée du châssis 40 supportant la pièce vers la gauche. Ce mouvement d'amenée se fait à l'allure d'amenée lente en raison de l'agencement de la soupape V7.
Pendant ce mouve- ment, la came 81 roulant sur le galet suiveur 86 soulève le châssis supportant la pièce ou lui permet de descendre pour modifier la profondeur de coupe de la fraise 30, si bien que la pièce d'oeuvre est progressivement usinée au pro- fil représehté par la cameo
Comme le châssis 40 supportant la pièce approche de la fin de sa course de travail, un collier de butée ou d'arrêt 170 (figure 4), fixé sur -la tige de piston 45, engage un plongeur 171, supporté à glissement dans un sup- port 172, s'élevant à partir du châssis de la machine, et déplace ce plongeur
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vers la gauche. 0 ,pe, plongeur, pendant ce mouvement, ouvre l'interrupteur de limite LS1B et ferme l'interrupteur de limite LS1A.
L'ouverture de l'interrupteur LS1B prive d'excitation le relais
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TR1, qui, à son tour, ouvre les interrupteurs TR1-1 et TRl-2,. pour priver d'excitation le relais de contrôle CR4 et le solénôlde SV5. La fermeture de l'interrupteur de limite LS1A complète un circuit pour l'excitation du relais à action différée TR2, qui ferme l'interrupteur TR2-1, pour préparer un circuit d'excitation pour le solénoide SV6.
La privation d'excitation du solénoïde SV5 permet à la soupape de contrôle V6 de retourner à la position centrale ou neutreo La soupape depassage V5, cependant, reste en position de travail et le châssis de support de la pièce continue son mouvement vers la gauche jus- qu'à ce que le collier 155 entre en prise avec l'arrêt fixe du support 172, qui arrête positivement là châssis
Lors de sa privation d'excitation, le relais TR1 ferme l'interrup-
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teur TR1-3 pour compléter un circuit de fourniture d'énergie pour le relais CR6, un tel circuit comprenant les interrupteurs TR2-2 et CR9-la Le relais CR6, lorsqu'il est excité, complète un circuit de maintien pour lui-même en fermant l'interrupteur CR6-2,
circuit qui est indépendant des interrupteurs du circuit d'excitation et qui,de plus, comprend un interrupteur CR8-2=: La fourniture d'énergie au relais CR6 est prévue pour se faire, dans le temps, immédiatement avant la fermeture de l'interrupteur de limite LS1A, qui complè- te un circuit d'excitation pour le relais à action différée TR2.
Le relais CR6, lors de son excitation, ouvre son interrupteur CR6-3 pour interrompre le circuit pour le solénoïde SV2, qui cesse d'être ex- cité et relâche la soupape de blocage, décentrée par ressort V20 La soupape V2 libère, de façon correspondante, la broche, la poupée mobile et les moyens de serrage des supports, et le dispositif sensible à la pression PR2 ouvre l'interrupteur PR2-1. Ceci a pour résultat de priver d'excitation le relais CR3, qui ouvre l'interrupteur CR3-2 et ferme l'interrupteur CR3-1. La ferme- ture de l'interrupteur CR3-1 complète un circuit d'excitation au moyen des interrupteurs CR8-3 et CRy-3, pour exciter le relais d'indexation IR.
Celui- ci .complète un circuit de maintien pour lui-même, en fermant l'interrupteur IR-I, et ferme également l'interrupteur IR-2 pour connecter le moteur d'indexa- tion Ml par la ligne Lo Le moteur Ml commande la broche 53 de support de la pièce d'oeuvre, pour indexer la pièce pour la présentation d'une autre surfa- ce à travailler par l'outil.
Comme il a été expliqué jusqu'ici, la longueur de la course d'indexa- tion impartie à la broche 53 est déterminée par l'espacement des broches 104 sur le disque de contrôle 1010 Comme la broche entame sa rotation, la broche en engagement avec l'interrupteur de limite LS2 est retirée, ce qui permet'l'ou- verture de cet interrupteur et la fermeture de l'interrupteur LS2A allant de pair. Lors de la fermeture de ce dernier interrupteur de limite, le relais CR7 est excité et ferme l'interrupteur CR7-1 pour compléter un circuit 'de main-- tien pour lui-même. L'indexation continue jusqu'à ce que la broche voisine suivante 104 engage et ferme l'interrupteur de limite LS2 et ouvre l'interrup- teur LS2A.
Lors de la refermeture de l'interrupteur LS2 le relais CR8 est excité en parallèle avec le relais CR7 et ouvre les interrupteurs CR8-1, CR8-2, et CR8-3.
Pendant la rotation initiale de la broche 53, une broche de contro- le 104a, dépassant de la face postérieure du disque 101 est retirée de son en- gagement avec un interrupteur de limite LS3, permettant la fermeture de l'inter- rupteur. Ceci complète un circuit de maintien pour le relais CR1 et le solé- noïde SV1 indépendamment de l'interrupteur CR2-2.
L'ouverture de l'interrupteur CR8-1 provoque la privation d9exci- tation du relais GR2 qui, à son tour, ouvre l'interrupteur CR2-3 pour priver d'excitation le solénoïde SV7. La privation d'excitation du solénoïde permet à la soupape V7 de prendre sa position alternée, ce qui n'a aucun effet à ce- moment, puisque le support de la pièce d'oeuvre est arrêté dans sa position limite gauche.
L'ouverture de l'interrupteur CR8-3 libère le relais d'indexation IR, qui ouvre le circuit pour le moteur d'indexation M1. L'ouverture de l'in- terrupteur CR8-2 produit le privation d'excitation du relais CR6, qui, de la manière expliquée jusqu ici, complète le circuit d'excitation pour le solénoi- de SV2, qui règle la soupape de blocage V2 de façon à effectuer le serrage de la broche destinée à la pièce d'oeuvre, de la poupée mobile et des supports ri- gideso
Lorsque les organes de serrage sont réengagés, l'interrupteur à pression PR2-1 se ferme pour exciter le relais CR3, qui, par la fermeture des contacts CR3-2, excite le relais CR5, par l'intermédiaire de l'interrupteur' TR2-3,
alors ferméo Le relais CR5 ferme l'interrupteur CR5-1 pour compléter le circuit pour le solénoïde SV6, précédemment préparé par la fermeture de l'interrupteur TR2-1. Le solénoïde SV6 est excité et amène la soupape de con- trôle V6 à sa position alternée et la soupape de contrôle, à son tour, dépla- ce le cylindre de la soupape V5, de façon à diriger le fluide sous pression
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vers l'extrémité de gauche du cylindre d'alimentation 460
Le châssis 40 de support de la pièce découvre est, de façon corres- pondante, transporté vers la droite, à déplacement latéral lent ou de fraisage.
A la fin de la course de déplacement latéral, un collier d'arrêt 173 sur la ti- ge de piston 45 engage le plongeur 171 et l'amène à sa position alternée,,,ou- vrant l'interrupteur de limite LS1A et fermant l'interrupteur LS1B. Louver- ture de l'interrupteur LS1A prive d'excitation le relais TR2, qui ouvre l'in- terrupteur TR2-1 pour priver d'excitation le solénoïde SV6.
La soupape de con- trôle V6 retourne à la position neutre mais la soupape de passage V5 reste in- changée et le châssis 40 de support de la pièce continue son mouvement vers la droite, jusqu'à ce qu'il soit arrêté par'l'engagement du collier 173 avec une butée fixe du support 1720
La fermeture de l'interrupteur LS1B excite le relais TR1 qui pré- pare un circuit pour- le solénoïde SV5, pour le mouvement suivant du châssis 40 de suppôt de la pièce ,vers la gaucheo L'excitation du relais CR6 prive d'excitation le- solénoïde SV2, pour libérer la soupape de blocage V2, qui re- lâche la pression de serrage sur la broche de la pièce, la glissière de la poupée mobile et les=supports rigideso partie de ce point,
le fonctionne- ment continue exactement comme il a été décrit jusqu'ici avec l'indexation de la broche, le resserrage et le commencement de déplacement latéral, vers la gauche, du châssis supportant la pièce. Les opérations d'amenée et d'indexa- tion se répètent alternativement un nombre de fois pour lequel le mécanisme d'indexation 100 a été prévu. Lorsque la pièce d'oeuvre exige l'indexation sur un tour complet, çomme dans le cas de la forme de réalisation décrite ici, la dernière indexation met la broche de contrôle 104a en engagement avec l'in- terrupteur de limite LS3, pour ouvrir celui-ci et interrompre ainsi le cir- cuit de maintien pour le relais CRI et le solénoide SV1.
La privation d'exci- tation du solénoide SV1 relâche la pression provenant de la pointe de la pou- pée mobile et le dispositif sensible à la pression PR1 ouvre l'interrupteur PR1-1. Le solénoïde de serrage SV2 est alros privé d'excitation, réglant la soupape V2 pour relâcher les organes de serrage pour la broche de la pièce -la glissière de la poupée mobile et les supports rigides. Le dispositif PR2 sen- sible à la pression ouvre l'interrupteur PR2-1.
Lors de l'ouverture del'interrupteur PR1-1, le solénoïde- SV3 est privé d'excitation, réglant la soupape V3 pour connecter l'extrémité supérieu- re du cylindre 94 au canal d'écoulement 1490 Le fluide sous pression amené a l'extrémité inférieure du.cylindre déplace le piston 93 vers le haut et, par le galet suiveur 86, soulève le châssis 40 de support de la pièce et l'amène à sa position de retrait vers le haut. Ce mouvement se fait à une allure ra- pide, puisque le fluide provenant de l'extrémité supérieure du cylindre 94 est déchargé par l'intermédiaire d'une soupape de retenue 152 et ainsi by-passe l'orifice 151.
Le relais SP du moteur de la broche est privé d'excitation pour ouvrir l'interrupteur SP-1 et arrêter le moteur de la broche, et le solénoide SV4 est privé d'excitation pour fermer la soupape à agent, réfrigérant et ainsi interrompre l'écoulement de celui-ci. La pièce d'oeuvre peut alors être reti- rée de la machine et une nouvelle pièce peut y être placée pour le cycle sui- vant, comme il a été décrit.
Lorsqu'on règle la machine, l'interrupteur sélecteur de cycle peut être amené à la position manuelle, dans laquelle l'interrupteur est fer- mé. La pièce d'oeuvre est placée dans la machine et la mise en marche se fait par actionnement del'interrupteur de démarrage CS, comme expliqué plus hauto Le cycle continue alors au point où l'ouvrage est abaissé pour son engagement avec la fraise. Aucun passage n'a lieu, toutefois, jusqu'à ce que l'un ou l'autre des interrupteurs à bouton poussoir de passage LS ou RS soit action- né à la main.
Lorsque l'interrupteur LS est fermé, le passage vers la gau- che est commencé et se poursuit aussi longtemps que l'interrupteur est main- tenu ferméo L'interrupteur RS, l'orsqu'il est fermé, fait débuter le mouve- ment en sens opposé, ou vers la droite, et le mouvement ne continue que tant que l'interrupteur reste fermé.
L'indexation de la broche de la pièce peut être faite en toute position désirée par actionnement à la main de l'interrupteur d'indexation IS
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qui excite le relais IR et entame une seule phase d'indexation. Ces phases d'indexation peuvent être répétées jusqu'à ce que la pièce d?oeuvre ait tourné d'une révolution complète; après quoi, l'interrupteur de limite LS3 est ouvert par la broche de contrôle 104a pour mettre la machine dans les conditions de décharge.
Si l'on désire décharger la pièce avant que la position de démarra- ge ait été atteinte, une fermeture momentanée de l'interrupteur de cycle d'ar- rêt S3 commencera les opérations requises pour permettre la déchargea Après cette opération, il est nécessàire d'actionner l'interrupteur d'indexation IS de façon répétée pour renvoyer la broche de'support de la pièce à la position de départ.
Lorsque la machine travaille dans un cycle automatique, le fonction- nement peut être arrête à tout moment par fermeture de l'interrupteur d'arrêt S3. Le châssis 40 supportant la pièce sera amené au repos dans sa position sou- levée, exactement comme à la fin d'un cycle normal et les organes de serrage seront relâchés, de façon que la pièce puisse être enlevée ou remplacéeo Le cycle peut être repris par simple fermeture de l'interrupteur de mise en mar- che 03. En cas de nécessité urgente, tous les moteurs peuvent être arrêtés et le système de contrôle, rendu inefficace par actionnement momentané de l'in- terrupteur d'arrêt principal S2.
Pour la facilité du fonctionnement, les divers interrupteurs pou- vant être commandés à la.main peuvent être montés sur un panneau 175, supporté de façon convenable à l'une des extrémités du châssis de la machine. La figure 1 montre le panneau en un emplacement préféré mais il est entendu que d'autres endroits peuvent être choisis, si on le désire.,
Il ressortira de ce qui précède que l'invention fournit une machi- ne-outil d'un caractère nouveau et avantageux, pour le façonnage de pièces d'oeuvre ayant des surfaces incurvées compliquées. Par l'agencement nouveau pour le support de la pièce et sa présentation à l'outil de coupe, la charge et la décharge sont facilitées et le temps requis pour faire passer l'outil sur la surface entière de la pièce est réduit à un minimum.
De plus, en rai- son des moyens de contrôle nouveaux fournis par l'invention, le fonctionnement de la machine est pratiquement automatique et peu de surveillance ou aucune surveillance n'est nécessaire de la part du préposéo Le temps hors tout néces- site pour la production de pièces d'oeuvre compliquées, telles que des aubes de turbine, est donc réduit à un minimum, avec une économie sensible de frais.
La machine perfectionnée non seulement diminue le temps nécessaire pour la production mais encore produit un travail façonné ou taillé avec pré- cision et répondant, au point de vue dimension, à la came-modèle. Ceci est dû en partie au mécanisme nouveau prévu pour supporter la partie intermédiaire : de la pièce d'oeuvre tandis que l'outil travaille, et en partie au contrôle précis de la profondeur de coupe prévu par l'agencement à came du type à cylin- dre et à suiveur employé. De plus, l'agencement permet l'utilisation d.une ca- me qui puisse produire rapidement et à bon marché, à partir d'un modèle présen- tant le profil à donner à la pièce d'oeuvre.
REVENDICATIONS.
EMI15.1
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1. - Machine-outil comprenant une broche destinée à maintenir une pièce d'oeuvre dans une position convenable pour qu'elle soit travaillée par un outil: des moyens pour indexer la broche pour sa rotation intermittente de façon qu'elle présente des surfaces successives de la pièce à l'outil, et des moyens pour serrer rigidement-ladite broche et la garantir de toute rotation entre les rotations voulues.
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IMPROVEMENTS IN MACHINE TOOLS.
The invention relates to machine tools for shaping articles having irregularly curved surfaces, and in particular relates to a machine tool for generating such surfaces.
The present invention provides a machine tool comprising a spindle intended to hold a workpiece in a position where it can be worked by a tool, means for marking the rotation of said intermittent spindle so that the latter has successive surfaces from the workpiece to the tool, and means for rigidly clamping said spindle and securing it from any rotation between the marked rotations.
The invention further provides a machine tool comprising a rotatably controlled tool supported on a base, a spindle pivoting on a frame adapted to support a workpiece; means for removing said frame on said base for its linear movement so as to cause the workpiece to pass through the tool and for its pivoting movement to and from the tool; control means for limiting the comings and goings of the frame within predetermined limits and thus determining the length of the cutting stroke of the tool; other means for moving the spindle axially in order to modify the length of the cutting stroke, while the frame continues to reciprocate within said limits.
The machine tool which constitutes the object of the present invention is particularly well suited for machining turbine blades, although its application is not limited thereto. Such vanes typically have complicated curved surfaces. In a typical turbine vane, for example, any plane at right angles to the vane axis intersects a contour section of an air layer such that the opposing faces of the vane present contours of convex and concave surfaces respectively.
In some types of blades, the air-layer sections, taken progressively along the blade axis, have blade faces of spiral or twisted configuration, somewhat similar to the left surfaces. -
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chies of the propeller blades given by the different helix angles obtained at different radii from the axis of the 1-helix.
The width of the blade faces can also vary progressively along the axis of the blade. It will therefore appear that the surface contours of the turbine blades do not follow the straight or regularly curved lines which can be generated by current machine tools.
In view of the above, a general object of the invention is to provide a machine tool which can generate complex curved surfaces, such as those of turbine blades, and which, moreover, can produce such blades quickly, with a minimum of work and a higher degree of precision than has been achieved so far
Another object is to provide a machine tool in which one can generate irregularly curved, complicated surfaces,
with a high degree of precision, by control of a simple cam of the cylinder type, which can be produced quickly and inexpensively from a model developing the desired surface profile.
Another object is to provide a mechanism for indexing or marking the workpiece so that it presents the different surfaces to be shaped or cut by a cutting tool which is easily adjustable to modify the number and the length of the operations of. indexing, to precisely generate complicated irregularly curved surfaces.
Another object is to provide one. support mechanism for irregularly shaped workpieces, exhibiting novel construction characteristics, which allows the mechanism to adjust itself quickly to strictly meet the profile of the surface to be worked with, and which is rigidly held in the adjusted position while the workpiece is being machined.
Yet another object is to provide improved controls for coordinating the operations of maintaining and adjusting the mechanism with other operations of the machine tool in which it is incorporated.
Yet another object is to provide a simple and efficient assembly for supporting and guiding a machine tool element, such as a slide for the two movements of linear translation and of pivoting about an axis parallel to the path of movement.
It is also an object of the invention to provide improved control means for machine tools designed to produce objects with complicated curved surfaces, which render their operation practically automatic and effectively eliminate any need for post-monitoring monitoring. a machine cycle has started,
Other objects and advantages of the invention will emerge from the following detailed description of the preferred embodiment, illustrated in the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a perspective view of a machine tool showing the characteristics of the invention.
Figure 2 is a perspective view of a typical object. on which the machine is adapted to work, the object, in this example, being a turbine blade.
Figure 3 is a fragmentary front view of the machine shown in Figure 1.
FIG. 4 is a sectional view of the frame supporting the structure, taken in a vertical plane passing through the pivot axis of the frame.
Fig. 5 is an elevational view of the frame supporting the work viewed from the end of the tailstock with portions of the frame broken off to show details of the support mechanism.
Figure 6 is a fragmentary sectional view of the supporting frame - the work, taken in a vertical passing plane. by the spindle axis now
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the piece of work,
FIG. 7 is a sectional view of the work-holding spindle and the control cam, taken in a vertical plane passing through the axis of the spindle.
Figure 8 is an elevational view of the frame supporting the workpiece, viewed from the indexing or leading end of the spindle.
Fig. 9 is a fragmentary plan view showing details of the indexing control mechanism.
Figures 10 and 11 are fragmentary views showing how the support mechanism adjusts to cooperate with different profile surfaces of a workpiece.
Figure 12 is a diagram of the hydraulic circuit of the machine.
Figure 13 is a diagram of the electrical circuit of the machine.
FIG. 14 is a diagram showing the relative movements of the tool and the workpiece when the machine is set to perform cuts in both directions of lateral movement.
FIG. 15 is a diagram similar to that of FIG. 5, showing the section in only one direction of movement.
For purposes of illustration, the invention has been shown as incorporated into a milling machine. It will be appreciated, however, that the various features of the invention are readily applicable to other types of machine tools and that, therefore, the invention should not be limited to the particular type of machine. machine tool described. It will also be understood that various changes and modifications may be made to the shape, construction and arrangement of the parts entering into the construction of the machine tool, without departing for this from the spirit. and the limits of the invention as set out in the appended claims.
Referring to Figure 1 of the accompanying drawings, it can be seen that the machine tool given by way of example comprises a base 20, similar to a box of generally rectangular shape, from which a vertical frame is mounted. cal comprising a pair of end elements. 21 and 22, joined near their upper ends by a flange 23, arranged vertically and offset inward.
Extending between the end members, below the flange, there is an inclined apron 24, which serves to direct the metal shavings and liquid coolant, through an opening 25 in the top wall. upper part of the base 20, in a compartment or bowl formed in the base.
Supported on the frame of the machine, there is provided a milling chuck and control assembly 26, which may be of standard construction.
As shown in Figure 3, the assembly comprises a base member 27, bolted or otherwise suitably secured to the flange 23 of the frame. The base member 27 supports and guides a slide 28, at the upper end of which is pivotably mounted a rotary tool chuck 29, which projects from one side of the slide and carries a. suitable cutting tool, in this example a milling cutter 30. Also mounted on the slide 28, there is provided a motor M, arranged to control the rotation of the mandrel 29, by means of a transmission belt. 31. Preferably, the belt and the associated rotating elements are surrounded by a protective device 32.
In the particular machine described, the mandrel and control assembly 28 is mounted in such a way that the slide can move in an inclined but approximately vertical path. The milling chuck 29 is disposed transversely by this path so that its axis is in intersecting planes, arranged at right angles, one of which is vertical and the other inclined to the horizontal . With this arrangement; the vertical position of the cutting edge of the cutter 30 can be adjusted to compensate for the changes in diameter, by the translation of the slide 28 relative to the base member 27.
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The slide 28 is adjusted by a feed screw 33 (Figure 2), mounted in the base element 27 and adapted to be rotated by a hand wheel 34, located near the lower edge of the slide. The base element. To facilitate adjustment, the peripheral surfaces of the wheel are preferably graduated as indicated at 35, to cooperate with a suitable indexing mark of the base element. The adjustment of the slide can also be done by an auxiliary hand wheel 36, shown above as located on one side of the base element.
The auxiliary hand wheel is provided to rotate the feed screw 33 by means of a transverse shaft 37 and a worm 38, cooperating with a worm wheel fixed to the screw d. 'advanceo
There is mounted, on the upper part of the frame of the machine, a second frame, 40, adapted to support a workpiece W (Figures 3, 6 and 12) in operating relationship with respect to the cutter 30. For per - put the machine to generate a curved surface on the workpiece, the auxiliary frame is mounted so as to be able to move in at least two directions, practically at right angles to each other, to perform the two movements of lateral displacement and transverse displacement of the workpiece relative to the tool.
Therefore, in the machine taken by way of example, the frame 40 is mounted for its linear translational movement, parallel to the axis of the workpiece, and for its pivoting movement, transverse. to the axis of the workpiece. Thus, the pivoting movement brings the workpiece to and away from the tool so that the depth of cut of the latter can be varied, as required by the profile of the surface. In addition, the workpiece is rotated around its longitudinal axis, so that successive surfaces can be presented to the action of the tool, while the profile of the surface is generated. .
In the machine taken by way of example, the auxiliary frame 40 comprises an elongate element 41; of a generally U-shaped shape, having an extension 42, projecting forward at one of its ends. Support for the frame 40 is provided by the bearings 43 and 44 (Figure 4), carried by the dangling branches of the frame member 41 and the opposing, mutually engaging ends of an elongated cylindrical rod 45. Means Appropriate stops, such as locknuts 43a, screwed onto the rod, hold the bearings and rod against axial relative movement while allowing the frame to pivot freely about the axis of the rod.
The rod 45 extends axially through a cylinder 46, supported in a fixed manner by supports 47, provided on the rear part of the frame of the machine. A piston 48, attached to the intermediate portion of the rod, is slidably mounted in the cylinder 46. Cylinder heads 49, open for passage of the protruding ends of the piston rod, close the opposite ends of the cylinder 46. It will of course be appreciated that suitable packing rings are provided in the cylinder heads to prevent any leakage of fluid around the rods.
It will be apparent that the structure described above provides a simple and robust assembly for the auxiliary frame 40, allowing linear and pivoting movements. The linear movements are imparted to the frame by the piston 48, during the introduction of the pressurized fluid into one or the other of the ends of the cylinder 46. The pivoting movement takes place on the bearings 44, around the axis of the piston rod, which is provided near the rear edge part of the auxiliary frame. Accordingly, the weight of the auxiliary frame tends to cause the frame to tilt in a downward direction, thus bringing the workpiece towards the cutter 30. The measurement of this pivoting movement and, consequently, the placement of the workpiece. the workpiece relative to the tool are controlled by a cam device which will be described below.
Referring to Figures 6 and 7, the forwardly projecting portion, 42, of the auxiliary frame 40 comprises a pair of side members 50 and 51, axially spaced from the frame and rotating a pin 53 of. @
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support ,, 'of the work.- At its internal end or of the support of the work, the spindle 53 ends in an enlarged head 54, pivoting in a bearing 55, mounted on lateral isolator 51.- The other end of the spindle extends through a sleeve 56, mounted in an anti-friction bearing 57, carried by side isolation 50. The spindle is secured, so as not to rotate, to the sleeve, by means of a wedge or key 57a, which allows the spindle to move axially with respect to the sleeve.
A coil spring 58, interposed between a shoulder 58a of the spindle and an opposite shoulder 59a of the sleeve, pushes the spindle to the right (as seen in FIG. 7), the measurement of the movement being controlled by a device. cam which will be described later,
As shown in Figure 6, the head 54 of the spindle 53 has a recess or sleeve 59, provided to receive the shank of a chuck 60. The chuck is held fixedly in place by a clamp. adjusting screw 61, screwed into the head of the spindle and engaging a narrow slot in the shank. The chuck 60 is preferably of the common type, having opposed jaws, operable to grip or release a workpiece.
The jaws of the chuck are actuated by a rod 62, passing through an axial bore of the spindle and threading into the chuck. At the end of the spindle away from the mandrel, the rod 62 protrudes and is equipped with a button or a wheel 63, thanks to which the rod can be rotated by hand, to produce the gripping effect or de-loosening.
By such rotation, the rod acts in a well-known manner, by means of a pin 64 (Figure 6) to open or close the jaws of the chuck.
The particular shape of the jaws is naturally determined by the character of the piece of work to be grasped. When the machine is to produce turbine blades, such as the vane W shown in Fig. 2, the jaws of the clamping mandrel are formed to engage the base portion 65 of the vane. In the exemplary vane, the base part has an enlargement at one end of a concave-convex vane section 65a, spirally twisted, extending substantially, transversely to axis of the vane and having opposing side edges machined to present a V-shape for engagement with dovetail slots in the mounting structure.
The base portion 65 of the vane may be normal to the vane axis or inclined relative to it, as shown, in which case the effective length of the vane section varies in the vane.
To support the tip end of the workpiece, there is provided a tailstock 70, having a tip 71, supported in a constricted socket formed at one end of a cylindrical slide 72, provided in a bore. 72a, a support 73, which can be fixed adjustably to a descending flange 74 of the frame member 41, by a dovetail slide connection 75 (figure 5), for example , The point 71 and the gl.is = sière 72 can be; advanced and withdrawn by hand, by means of a pinion 76 engaged with a rack 77, formed in the slide 72, the pinion being rotatable by means of a hand lever 78.
Alternatively, the tip and the plunger may be advanced and withdrawn by pressurized fluid controlled means comprising a piston member 79, will secure the posterior end of the plunger 72 and working in a cylinder 80, formed by a gasket. - Widening of the rear end portion of the bore 72a. The cylinder is closed at its rear end by a removable cylinder head 79a. A spring 80a, acting between the yoke and the slide 72, pushes the latter outwards, or to the left according to FIG. 6.
As explained above, the auxiliary or work support frame 40 ′ is pivotally supported near its rear edge so that it has a tendency to tilt downward and bring the workpiece upward. cutter 30. The measurement of the tilting motions and hence the relative position of the tool and the workpiece or the depth of cut of the tool are controlled by a conforming cam device for determine the profile to be machined on the part,. Due to the way the workpiece is presented to the cutter 30 in the presented machine, the cam device may be in the form of a cylinder-type cam 81 (Figures 3, 6, 7 and 12), mounted on spindle 53 of sup-
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coin port and rotary with this spindle.
The cam is obviously shaped according to the profile to be given to the part, this conformation preferably being in accordance with a model having the desired profile.
As shown here, the cam has an axial bore 82, intended to receive, slidably, the spindle of the workpiece and is fixed thereto so as not to rotate, in a fixed angular relation, to the workpiece. by means of a pin or tenon 83, carried by a collar 84, wedged on the spindle, said tenon engaging in a hole or mortise 'of the neighboring end of the cam, as shown in figure 60 A nut 85, screwed on the spindle 53 and resting against the other end of the cam, holds it securely against the collar 84 and secures it against any axial movement with respect to the spindle.
To cooperate with the cam 81, a follower roller 86 is mounted on the frame of the machine, directly below the cam.
As shown in FIG. 7, the follower roller 86 is supported by a shaft 87, adjacent to the upper end of a slide 88, keyed on a support 89, bolted, or rigidly fixed in any other way, to the chassie element 21 of the machine. The slide 88 is guided for its vertical movement in the support and the latter is preferably fixed to the frame of the machine in such a way that its position can be adjusted horizontally for cooperation with different cams, if necessary,
It is intended to precisely locate the vertical position of the follower roller 86 and to adjust this position in order to determine the axial distance between the workpiece and the milling cutter 30, when the machine is set to work on a particular type. of workpiece. For this purpose,
a stop screw 90, screwed into the lower end of the slide 88, has its head 91 placed to be in contact with a shoulder or stop 92, formed on the support 89.
The screw head 91 may be a hand wheel, for ease of handling, and the peripheral surface is preferably graduated to respond to an index point or index of the support.
A driving force-controlled device is also provided for moving the follower 86 vertically, in order to raise and lower the workpiece support frame relative to the milling cutter 30. These movements serve to present the workpiece. the cutter at the start of a cutting stroke and remove it at the end of the stroke. The motive force control device, as shown in Figures 7 and 12, comprises a piston 93, working in a cylinder 94, formed in the support 89, below the shoulder 92.
The piston 93 has a rod 95 protruding from the upper end of the cylinder 94 and operatively secured to the lower end of the adjusting screw 90. At its lower end , the piston has an axial extension 96, of diameter somewhat greater than that of the piston rod 95, projecting from the lower end of the cylinder 94, to cooperate with control devices which will now be described.
In order to present successive surfaces of a workpiece to the milling cutter, in different lateral displacement strokes (of the support frame 40, provision has been made to impart, to the support spindle 53 of the piece, of the strokes of intermittent rotation indexed, of predetermined length. The rotation of the spindle is effected by means of a motor M1 (figures 1, 3, 12 and 14), mounted on an auxiliary frame 40, close to the outer end of the The motor preferably has a reduction gear driving a shaft 96, carrying a worm 97, cooperating with a worm wheel 98, wedged on the sleeve 56 of the spindle.
The operation of the motor M1 is controlled by electric switches, actuated at predetermined points in the cycle of the machine, as will be described in detail below. In the present bits, it is sufficient to note that one of the switches LS4 is controlled by a control device 100, controlled in synchronism with the pin 53. In its preferred embodiment, this control device comprises a disk 101, mounted on the outer end of spindle 53 and rotatable with the spindle.
To this end, the disc 101 has a hub element 102, wedged on the bro-
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che 53 and preserved from any axial movement thereon by means of opposing clamping nuts 103, screwed onto the spindle, on the opposite sides of the hub.
There is formed, in the marginal edge of the disc 101, a circular series of holes into which can be inserted removable pins 104 for actuating the switches. In the particular machine structure shown, the pins 104 protruding from the disc, or to the left as shown in FIG. 7, to cooperate with the movable element of the switch LS4, which is supported, of a side of the spindle, by a support 105, bolted or otherwise fixed to the end 50 of the extension 42 of the frame of the workpiece (figures 8 and 9) 0
Preferably, the holes for the branches 104 are evenly spaced around the periphery of the disc, so that the pin can be indexed by one. complete revolution in uniform stages,
if desired. When complicated objects, such as turbine blades, are to be produced, holes can be provided for a relatively large number of pins, for example 200, which allows the pin to be indexed in parts of 1.8. Note, however, that the pins 104 are removably inserted into the holes so that separate pins or a series of pins may be removed to increase the angular advance of the pin when, for example, relatively little material. is to be removed from the surface of the part presented to the tool. In the case of turbine blades,
the length of the indexing steps or parts can be increased when the leading and trailing edges of the vane are shaped c
Hitherto, we have spoken of the mounting of the pin 53 for its relative axial movement with respect to the control and support sleeve 56. The spring 58 normally maintains the pin protruding towards its internal limit, or to the right depending on the direction. Figure 7. Sometimes a shorter cutting stroke than that permitted by the reciprocating motion of the workpiece-supporting frame 40 is required, for example when the shorter side of the turbine blade has a base inclined 65 is presented to the strawberry.
Under such conditions, the frame can perform its normal stroke and the spindle 53 is withdrawn to the extent required by the decrease in the length of the cutting stroke required by the workpiece. In this withdrawal, the tailstock tip 71 is correspondingly advanced by its spring 80a, thus maintaining at all times a suitable support for the part.
The axial position of the spindle 53 is effected by means of a cam 106 (figures 7 and 9) mounted on the lateral element 50 of the extension of the chassis. This cam has an annular cam surface 107, forming a path for a follower roller 108 ,, - rotatably supported by an axis 109, projecting radially from a collar 110, wedged on the spindle 53 and clamped on it to resist. à..any axial movement between a shoulder of the spindle and one of the nuts de.serrage 1030 It will naturally be appreciated that the path of the cam is shaped in its axial projection so as to provide the.
suitable position of the spindle for the particular piece of work being formed, The follower roller 108 can advantageously be held in place on the spindle by means of a nut 111, screwed onto the outer end of the spindle, When - that the axial displacement of the spindle is not necessary, the displacement means can be made inactive without reaching the cam 106, by simply unscrewing the nut 111 and removing the follower roller.,
To ensure maximum precision in the shaping or the size of the part, the part between the centers is provided with support so as to prevent any warping or deflection due to the pressure of the tool on this part ;, In particular, provision is made to support the workpiece at all points opposite to the point of engagement of the tool.
According to the invention, this support is provided by a support mechanism 115, exhibiting the new construction features which enable it to conform precisely to changes in the profile of the part as it is indexed. to present successive surf aces to the tool.
Referring to Figures 3, 5 and 6, it will be seen that the support mechanism 115, in its preferred form, comprises several supports or elements.
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rigid supports 116, arranged side by side in a row parallel to the axis of the workpiece and supported for independent movement to and from it, on the side opposite to that on which the tool is working Each rigid support 116 is therefore adapted to engage a limited part of the workpiece, regardless of the curve of this part or of neighboring surfaces. During operation of the cutting tool, the rigid supports 116 are rigidly held in set positions, so as to provide efficient support of the workpiece along the entire portion to be shaped by the tool.
In the embodiment of the invention given by way of example and shown in FIG. 5, the rigid supports 116 comprise flat steel bars, generally U-shaped, each having a branch mounted to rotate. tion on a shaft 117, mounted in an auxiliary frame 118, fixed to the upper face of the frame 40 supporting the part. The shaft 117 is moved toward the barrier of the workpiece supporting spindle 53, so that the other legs of the rigid U-shaped supports 116 hang directly above a workpiece carried by the spindle 53.
The hanging branch of each fixed support is provided with a device for engaging the workpiece shown here as a roller 119, supported for its rotation about an axis parallel to the axis of the workpiece, so as to give a minimum of resistance to the indexation of this one. Preferably, the axes of the rollers 119 are stepped from front to back, so as to distribute the supporting effect of the rigid supports over a large area of the workpiece.
To allow removal of the rigid supports 116 for removal and reloading of the work pieces, a clearance connection is provided between each rigid support and the support shaft 117.
For this purpose, the shaft is equipped with a tenon projecting, radially and extending longitudinally and each of the elements internally has a mortise 121, intended to receive the tenon. '- These mortises are located on circumference of the shaft, so that when the shaft rotates to the working position shown in Figure 5, each member can swing freely through an angle sufficient to allow it to engage the workpiece surface. 'work
As the shaft 117 rotates clockwise, as seen in Figure 5, the tenon 120 pushes the supports up, as it approaches the withdrawn position, and carries them, in a group. , to this position.
To remove the rigid supports, a hand lever 122 is attached to one end of the shaft and a stopper 123, carried by the lever and capable of engaging a recess of an element. ., 4 fixedly supported on the frame 40, - acts to keep them in the retracted position 9 As can be seen by referring to Figure 6, the stop device 123 is slidably mounted on the hand lever and is provided , at its upper end, a finger 125, by which it can be withdrawn against the force of a spring 126, pushed towards the clamping position. After removal of the stop device and forward tilting of the hand lever, the supports tilt under the effect of gravity and enter into engagement with the workpiece.
As the supports 116 are ineffective in supporting the workpiece, since they are freely oscillating on their pivot, provision is made for them to be protected from any movement which takes them away from their adjusted positions or from engagement with the workpiece, while that the tool acts on the part. Preferably, the supports are fixed in place by a friction clamp which clamps them together and to a fixed part of the structure of the machine. To this.effect, the secondary frame 118 carries an anvil 127, placed to rest against one of the faces of a support, at one end of a row. At the other end of the row, a plunger 128, slidable in a bore 129 of the frame 118, is adapted to enter into engagement with the support, at that end, as it protrudes from the bore.
Associated with the other end of the plunger 128, there is provided a piston 130, working in a cylinder 131, in axial alignment with the bore 129, the outer end of the cylinder being closed by a cylinder head 132. The plunger may therefore advance to tighten the supports as a whole against the anvil 127, by the introduction of pressurized fluid into the outer end.
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of the cylinder 131. As shown here, a spring 133, interposed between the plunger 128 and the piston 130, serves to return the latter to the outer end of the cylinder, when the fluid supply under pressure is cut off.
The spring 133 preferably exerts a relatively low pressure on the plunger 128, so as not to hinder the oscillating movements of the supports in their engagement relationship with the surface of the part.
In addition to the fluid-controlled actuators described so far, the exemplary machine is provided with a fluid-controlled actuator for locking spindle 53 holding the workpiece against movement. accidental due to tool pressure on the workpiece. As shown in Figures 6 and 12, clamping of the workpiece spindle is effected by means of a series of plungers 135, working in cylinders 136, formed in bearing 55 of the spindle. The cylinders are disposed radially with respect to the spindle and are preferably opposed so as to compensate for the clamping forces acting on the spindle.
As the pressurized fluid is introduced into the posterior ends of the cylinders, the plungers 135 advance to press friction shoes 137 against the spindle head with sufficient force to effectively prevent any movement of the spindle either from the pressure of the tool on the part, either due to something else
An actuator controlled by pressurized fluid is also provided to protect the slide 72 of the tip of the tailstock from any movement with respect to the workpiece, when the milling cutter is working on it. Figures 4 and 12, this actuator comprises a plunger 140 working in a cylinder 141, formed in the support 73,
which supports the slide.-.- The cylinder extends transversely to the path of movement of the slide, and, upon introduction of pressurized fluid into its rear or outer end, the plunger 140 is moved towards the slide. inside to engage and tighten the friction slide.
Referring now to Figure 12 of the drawings, it will be observed that the pressurized fluid for operating the fluid actuators of the machine is supplied by a pump P, controlled by a pump. electric motor M2. The pump draws fluid from a reservoir R and delivers it, through a PRV decompression valve, to a branched pressure line 1450 One of the branches 146 of the pressure line arrives at a control valve V2, which controls the flow of pressurized fluid by means of a conduit 147 going to the cylinder 131 clamping the supports, to the cylinders 136 clamping the workpiece spindle and to the cylinder 141 clamping the slide of the mobi- leo An FR2 device sensitive to the pressure, connected to pipe 147,
controls a PR2-1 control switch for control purposes, as will now appear.
Another branch 148 of the pressure line 145 directly reaches the lower end of the cylinder 94 lifting the frame of the workpiece, as does a valve V3, which connects the upper end of the cylinder. alternatively to the pressure pipe or to a flow pipe 149, via a pipe 150. A gauging valve MV1, having an adjustable orifice 151 interposed in the pipe 150, controls the flow rate of the pressurized fluid in the cylinder 94 and thus the rate at which the frame 40, supporting the workpiece, is lowered to present the workpiece to the tool.
It will be appreciated that the piston 93 has different active surfaces at its ends and bottom so that the movements are determined by controlling the supply of fluid to the upper end of the cylinder. A passage in the gauging valve box, equipped with a check valve 152, creates a bypass or bypass around port 151 for the discharge of fluid from the upper end of cylinder 94.
The lifting of the frame 40 supporting the part is therefore carried out at a rapid rate.
A third branch 153 of the pressure line 145 arrives at a passage control valve V5. This valve comprises a roller '- - 154, movable in each * direction from a central position, under
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the control of a V6 control valve, controlled by solenoid. The passage valve is connected by conduits 155 and 156 to opposite ends of cylinder 46 passing through the workpiece support frame and is adjustable to connect these conduits alternately to the pressure line and to the flow line 149. Regardless of the direction of passage, the fluid drawn from cylinder 46 is directed through a supply orifice F01.
It can then pass through a second orifice 'F02 or "bypass" the latter, depending on the setting of a BPV "bypass" valve, controlled by cam actuators 157, going and coming. with the frame 40. As shown in Figure 4, these cams are carried by a rod 158, supported and surrounded by a pair of collars 159 and 160, rigidly mounted on the piston rod-145, near the one of its ends. A supply control valve V7, controlled by a solenode, is also interposed in the bypass line.
A novel control system, constituting an important part of the present invention, controls and coordinates the operations of the various machine parts and actuators, so that the present machine is simply required to load the workpiece. work, order the operation and finally remove the finished part. In other words, the controls automatically regulate the duration and sequence of the various operations involved in the shaping or milling of the workpiece, as well as the stopping of the machine after completion of the operating cycle. .
The control system shown here is adapted to operate the improved machine tool in accordance with each of two different operating cycles. Thus, as illustrated schematically in FIG. 14, the checks can provide for the presentation of the part to the tool in the outward and return strokes of the frame 40, supporting the part. In the drawing, the lines a indicate the actual cutting strokes, with the work moving to the right'-and the lines b, the cutting strokes, with the work moving to the left o At the end of each of the cutting strokes a and b, the workpiece-carrying spindle 53 is indexed for rotation so as to present a next surface of the workpiece to the tool, the indexing movements being indicated by the lines c.
In the operating cycle shown schematically in Fig. 15, the cutting strokes have only one direction, that is to say they are done with the work moving to the right, as indicated by the lines. d. The return strokes of the frame carrying the workpiece are made with the frame in the raised position and therefore with-the workpiece-out of active engagement with the tool, as indicated by the lines vs. The spindle for the workpiece is only indexed during alternating strokes of the workpiece frame, for example at the ends of the return strokes, as indicated by lines f.
The control system is preferably controlled at low voltage, the operating current being obtained in this example from a reducing transformer T (figure 13) having its primary winding connected by two of the leads of a line. three-wire high current L, which supplies current to drive motors M, M1 and M2 and various auxiliary equipment such as refrigerant circulation pump, oil heater, etc .; which are not part of the invention.
To put the machine into operation, a start switch Sl is closed by hand to energize the starting relay of the MR motor. The relay closes switch MR1 to connect pump motor M2 through line L. The relay also closes an excitation hold circuit for itself, at switch MR2, so that it remains energized until its circuit is interrupted by the opening of a main stop switch S2.
With the other elements of the control switch under the conditions shown in figure 13, with the spindle, tailstock and clamping members of the supports released, the workpiece support frame 40 being in the raised position and the supports 116, withdrawn, the workpiece W is placed in the chuck 60 and the jaws of the chuck are
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closed by manipulation of the button 63. The slide 72 of the tailstock can be advanced by hand, at this time, by means of the hand lever 78.
If not advanced by hand, the associated pressurized fluid actuator later produces this advance, for the engagement of the tip 71 with the workpiece :, the rigid supports 116 are lowered and brought
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in engagement with the workpiece, by tilting the hand lever 122 forward ,,
Assuming that the machine is to work in an automatic one-cycle that, with the tool cutting in both directions of workpiece movement, a two-position cycle selector switch, SS, is set. the automatic or opening position, in which it can be seen in figure 13.
The spindle motor starting circuit is prepared by manually closing the MS switch on the motor, the switch being of the type which remains in the closed position until manually reset to the open position o The circuit remains ineffective until '' when the pressure sensitive switch FR1-1 is closed ,,
With the workpiece properly loaded as described above, the cycle is started by momentarily closing a start switch CSo. Closing switch CS energizes a control relay CR2, which completes a circuit. maintenance for itself, by closing the interrupt
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tor CR2-1, the circuit comprising an OR8 relay switch CR8-1. normally closed, and a shut-off switch S3, manually operated, normally closed.
Relay CR2 also closes switch OR2-2, to energize a control relay CRI and the center of solenoid SV1. In addition, the relay
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CR2 normally opens the closed switches CR2-3 'and CR2-4 for purposes. which will appear as the description progresses.
Relay CR1, when energized, prepares a holding circuit for itself, by closing switch GRl-1 and it also prepares
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circuits for other relays and solenoid by closing switch CR1-2 Solenoid SV1, when energized, moves control valve VI to direct the pressurized fluid to the outer end of cylinder 141. When the tip 71 of the tailstock enters into engagement with the workpiece, the pressure in the supply duct activates the device
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pressure sensitive FR1, to close switch FR1-1.
Following the opening of switch GR2-3, the normal solenoid
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The energized SV7 is excitation pr-i-V-4, which allows the spring-loaded valve V7 to close the bypass around the supply port F02.
This supply port is set for a slower discharge rate than the F01 supply port and, therefore, when the discharge of the
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cylinder 46 is directed by the two orifices, orifice F02 determines the rate of discharge and the frame 40 intended for the part being advanced at a slow rate.
When orifice F02 is bypassed, orifice F01 determines the rate of discharge from the feed cylinder and the frame of the part therefore advances at a faster rate.
Closing the pressure switch FR1-1 initiates a number of different actions ,, It completes the circuit for the spindle motor relay SP, which. is energized to close the switch SP-1, in order to connect the spindle control motor M by the line L. It ,,. completes a circuit for energizing an SV4 solenoid, which opens a refrigerant supply valve (not shown) to start the flow of refrigerant through a conduit 165 (Figure 1), a pipe 166 and a nozzle 167, to the workpiece.
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Closing switch FRl-1 also completes an energizing circuit for clamping solenoid SV4, which actuates the valve off-center by re; sdi7t V2, to direct pressurized fluid through conduit 147 to the- spindle, tailstock and cylinders 136,141 and 131 for clamping des.supportso When each of the clamps is actually engaged, the pressure sensitive device PR2 works to close the switch
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FR2-I .. -
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As a further result of closing the FR1-1 switch, the SV3 solenoid is energized to move the spring-loaded valve V3 and put it in a position such as to direct pressurized fluid through the conduit 150 to the. upper end of cylinder 98.
Slide 88 and follower 86 are correspondingly moved downward at a rate determined by the arrangement of orifice 151 in
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the Mtilo measuring valve It is recalled that the profile control cam 81, on the workpiece support spindle, rests on the follower roller 86 and, consequently, the workpiece support frame 40, and that the elements it carries move downwards with the follower roller, under the influence of its weight, to which is added the effect of a strong spiral spring 168 (figure 1), connected between the frame 40 and the base 20 of the machine.
The closing of switch PR2-1 completes a circuit for energizing a relay CR3 'which opens a switch GR3-1 and closes an inter-
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Croo breaker This latter prepares a circuit for the CR / relay, which will be completed subsequently.
As the workpiece support frame 40 approaches its lower limit position, an actuator 154, mounted on the extension 96, at the lower end of the piston 93 actuating the follower roller engages and closes. an LS4 limit switch. Closing this limit switch completes a circuit through normally closed contacts CR6-1 or relay CR6 for a delayed action relay. TR3.
This last relay closes switch TR3-1 to complete a circuit for excitation.
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relay CR4, this circuit comprising a switch pR3 = 2 closed when energy is supplied to relay CR3, a normally closed switch CR6-1 and a switch TR1-1 closed when the delayed-action relay TR1 is energized o Ce The last relay is also energized when the pump motor is started in a circuit including a limit switch LS1B, normally closed.
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Relay CR1 opens a switch CR4-1 in the circuit of relay CR7 and closes switch CR4-2, to complete a circuit for isoleno5: of SV5. This circuit oom = also takes a switch'rTRl-2, closed when the relay TRI is energized. Solenoid SV5 places control valve V6 in a position suitable for directing pressurized fluid toward the right end of cylinder 46, thereby initiating the feed movement of frame 40 supporting the part to the left. This feed movement takes place at a slow feed rate due to the arrangement of the V7 valve.
During this movement, the cam 81 rolling on the follower roller 86 raises the frame supporting the workpiece or allows it to descend to modify the depth of cut of the cutter 30, so that the workpiece is progressively machined to the pro. - thread represented by the cameo
As the frame 40 supporting the workpiece approaches the end of its working stroke, a stopper or stop collar 170 (Figure 4), attached to the piston rod 45, engages a plunger 171, slidably supported in a support 172, rising from the frame of the machine, and moves this plunger
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towards the left. 0, eg, plunger, during this movement, opens limit switch LS1B and closes limit switch LS1A.
Opening the LS1B switch deprives the relay of excitation.
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TR1, which in turn opens switches TR1-1 and TR1-2 ,. to de-energize the CR4 control relay and the SV5 solenoid. Closing the limit switch LS1A completes a circuit for energizing the delayed action relay TR2, which closes switch TR2-1, to prepare an energizing circuit for solenoid SV6.
De-energizing the SV5 solenoid allows the V6 control valve to return to the center or neutral positiono The V5 bypass valve, however, remains in the working position and the workpiece support frame continues to move to the left until - that the collar 155 engages with the fixed stop of the support 172, which positively stops the frame
When it is deprived of excitation, the relay TR1 closes the interrupt
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tor TR1-3 to complete a power supply circuit for relay CR6, such a circuit comprising switches TR2-2 and CR9-la Relay CR6, when energized, completes a holding circuit for itself by closing switch CR6-2,
circuit which is independent of the switches of the excitation circuit and which, moreover, includes a switch CR8-2 =: The supply of energy to the relay CR6 is planned to be done, in time, immediately before the closing of the limit switch LS1A, which completes an excitation circuit for the delayed action relay TR2.
The CR6 relay, when energized, opens its CR6-3 switch to interrupt the circuit for the SV2 solenoid, which ceases to be energized and releases the block valve, offset by spring V20 Valve V2 releases, so corresponding, the spindle, the tailstock and the support clamping means, and the pressure sensitive device PR2 opens the switch PR2-1. This results in de-energizing the CR3 relay, which opens the CR3-2 switch and closes the CR3-1 switch. Closing switch CR3-1 completes an excitation circuit by means of switches CR8-3 and CRy-3, to energize the IR index relay.
This completes a hold circuit for itself, by closing the switch IR-I, and also closes the switch IR-2 to connect the index motor M1 through the line Lo The motor M1 controls the workpiece support pin 53, to index the workpiece for the presentation of another surface to be worked by the tool.
As explained heretofore, the length of the indexing stroke imparted to the spindle 53 is determined by the spacing of the pins 104 on the control disk 1010 As the spindle begins to rotate, the spindle in engagement with the limit switch LS2 is removed, which allows the opening of this switch and the closing of the switch LS2A going together. On closing this last limit switch, the CR7 relay is energized and closes the CR7-1 switch to complete a hold circuit for itself. Indexing continues until the next neighboring pin 104 engages and closes limit switch LS2 and opens switch LS2A.
When the LS2 switch closes again, the CR8 relay is energized in parallel with the CR7 relay and opens the CR8-1, CR8-2, and CR8-3 switches.
During the initial rotation of spindle 53, a control spindle 104a, protruding from the rear face of disc 101, is withdrawn from its engagement with a limit switch LS3, allowing the switch to close. This completes a hold circuit for relay CR1 and solenoid SV1 independent of switch CR2-2.
Opening the CR8-1 switch disables the GR2 relay, which in turn opens the CR2-3 switch to de-energize the SV7 solenoid. Deprivation of solenoid energization allows valve V7 to assume its alternate position, which has no effect at this time, since the workpiece support is stopped in its left limit position.
Opening the CR8-3 switch releases the IR index relay, which opens the circuit for the M1 index motor. Opening the CR8-2 switch will de-energize the CR6 relay, which, as explained so far, completes the excitation circuit for the SV2 solenoid, which sets the block valve. V2 so as to tighten the spindle intended for the workpiece, the tailstock and the rigid supports
When the clamping devices are re-engaged, the pressure switch PR2-1 closes to energize the relay CR3, which, by closing the contacts CR3-2, energizes the relay CR5, via the switch 'TR2 -3,
then closed o Relay CR5 closes switch CR5-1 to complete the circuit for solenoid SV6, previously prepared by closing switch TR2-1. The SV6 solenoid is energized and moves the V6 control valve to its alternating position and the control valve, in turn, moves the cylinder from the V5 valve, so as to direct the pressurized fluid.
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to the left end of the feed cylinder 460
The workpiece support frame 40 is correspondingly transported to the right, slowly sideways moving or milling.
At the end of the lateral displacement stroke, a stop collar 173 on the piston rod 45 engages the plunger 171 and brings it to its alternating position ,,, opening the limit switch LS1A and closing. the LS1B switch. Opening switch LS1A de-energizes relay TR2, which opens switch TR2-1 to de-energize solenoid SV6.
The control valve V6 returns to the neutral position but the passage valve V5 remains unchanged and the workpiece support frame 40 continues its movement to the right, until it is stopped by the workpiece. 'engagement of the collar 173 with a fixed stop of the support 1720
The closing of the switch LS1B energizes the relay TR1 which prepares a circuit for the solenoid SV5, for the next movement of the part support frame 40, to the left o The energization of the relay CR6 deprives the excitation of the part. - SV2 solenoid, to release the blocking valve V2, which releases the clamping pressure on the workpiece spindle, the slide of the tailstock and the = rigid supports part of this point,
the operation continues exactly as described heretofore with the indexing of the spindle, the retightening and the beginning of lateral displacement, to the left, of the frame supporting the workpiece. The feeding and indexing operations are repeated alternately a number of times for which the indexing mechanism 100 has been provided. When the workpiece requires indexing one full turn, as in the embodiment described here, the last indexing places control pin 104a in engagement with limit switch LS3, to open. this and thus interrupt the maintenance circuit for the CRI relay and the SV1 solenoid.
De-energizing the SV1 solenoid releases the pressure coming from the tip of the mobile thruster and the pressure sensitive device PR1 opens the switch PR1-1. The SV2 clamp solenoid is alros deprived of excitation, setting valve V2 to release the clamps for the workpiece spindle - tailstock slide and rigid supports. The pressure sensitive device PR2 opens the switch PR2-1.
When opening switch PR1-1, solenoid-SV3 is de-energized, adjusting valve V3 to connect the upper end of cylinder 94 to flow channel 1490 The pressurized fluid brought to the The lower end of the cylinder moves the piston 93 upward and, through the follower 86, lifts the workpiece support frame 40 and brings it to its upward retracted position. This movement is at a rapid rate, since the fluid from the upper end of cylinder 94 is discharged through check valve 152 and thus by-passes port 151.
The spindle motor SP relay is deprived of excitation to open the SP-1 switch and stop the spindle motor, and the SV4 solenoid is deprived of excitation to close the agent, refrigerant valve and thus interrupt the flow. 'flow of it. The workpiece can then be removed from the machine and a new workpiece can be placed there for the next cycle, as has been described.
When adjusting the machine, the cycle selector switch can be moved to the manual position, in which the switch is closed. The workpiece is placed in the machine and the start-up is done by actuating the start switch CS, as explained above. The cycle then continues at the point where the work is lowered for engagement with the cutter. No changeover takes place, however, until either of the LS or RS passage pushbutton switches is manually operated.
When the LS switch is closed, the passage to the left is started and continues as long as the switch is kept closed o The RS switch, when closed, starts the movement in the opposite direction, or to the right, and the movement continues only as long as the switch remains closed.
The indexing of the workpiece spindle can be done in any desired position by manually actuating the IS indexing switch
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which energizes the IR relay and begins a single indexing phase. These indexing phases can be repeated until the workpiece has turned one full revolution; after which the limit switch LS3 is opened by the control pin 104a to put the machine into the discharge conditions.
If it is desired to unload the part before the start position has been reached, a momentary closing of the stop cycle switch S3 will begin the operations required to allow unloadinga After this operation, it is necessary to actuate the IS index switch repeatedly to return the workpiece support spindle to the starting position.
When the machine is working in an automatic cycle, the operation can be stopped at any time by closing the stop switch S3. The frame 40 supporting the workpiece will be brought to rest in its raised position, exactly as at the end of a normal cycle and the clamps will be released, so that the workpiece can be removed or replaced. The cycle can be resumed. by simply closing the start switch 03. In case of urgent need, all the motors can be stopped and the control system rendered ineffective by momentary actuation of the main stop switch S2.
For ease of operation, the various hand operated switches may be mounted on a panel 175, suitably supported at one end of the machine frame. Figure 1 shows the panel in a preferred location but it is understood that other locations can be chosen, if desired.
It will be apparent from the above that the invention provides a machine tool of a novel and advantageous character for the shaping of workpieces having complicated curved surfaces. By the novel arrangement for the workpiece support and its presentation to the cutting tool, loading and unloading are facilitated and the time required to pass the tool over the entire surface of the workpiece is reduced to a minimum. .
In addition, because of the new control means provided by the invention, the operation of the machine is practically automatic and little or no supervision is necessary on the part of the attendant. The time off everything required for the production of complicated workpieces, such as turbine blades, is therefore reduced to a minimum, with a significant saving in costs.
The improved machine not only shortens the time required for production, but also produces a precisely shaped or cut job that responds dimensionally to the cam-pattern. This is partly due to the new mechanism provided to support the intermediate part: of the workpiece while the tool is working, and partly to the precise control of the cutting depth provided by the cylinder type cam arrangement. - dre and employee follower. In addition, the arrangement allows the use of a cam which can produce quickly and inexpensively, from a model having the profile to be given to the workpiece.
CLAIMS.
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1. - Machine tool comprising a spindle intended to hold a workpiece in a suitable position for it to be worked by a tool: means for indexing the spindle for its intermittent rotation so that it has successive surfaces from the part to the tool, and means for rigidly clamping said spindle and guaranteeing it from any rotation between the desired rotations.