Tour automatique L'industrie métallurgique exige de plus en plus des tours automatiques de grande capacité mais la pratique et l'expérience acquises sur les tours de moyenne capacité ont prouvé que les efforts néces saires pour commander les déplacements des cou lisses porte-outil atteignent, pour de tels tours déjà, des valeurs très élevées difficilement compatibles avec les exigences de sécurité et de précision du tra vail imposées actuellement. Il est donc impossible à l'aide des:
moyens actuellement à disposition, habi tuellement des cames, d'augmenter encore la capacité des tours automatiques par exemple pour l'usinage de barres d'un diamètre supérieur à<U>70</U> mm, certaines des cames de commande et plus spécialement la came actionnant la coulisse portant le revolver ou les bro ches porte-outil en bout qui présentent plusieurs lobes seraient trop flexibles, trop élastiques et trop fragiles eu égard aux efforts considérables qu'elles doivent supporter.
Pour tenter de remédier à ces. inconvénients cer tains constructeurs ont remplacé les cames plates par des cames à tambour, comportant des rainures de guidage d'un palpeur, disposées sur la surface de tambours cylindriques. Ces cames à tambour sont d'un encombrement exagéré et ne peuvent servir que pour une opération d'usinage bien déterminée. De telles cames sont d'un prix de revient beaucoup trop élevé pour compenser les minimes avantages qu'elles entraînent.
Dans le cas de petites séries de pièces, répétitives, il faut prévoir le stockage de ces cames à tambour, ce qui entraîne de gros frais vu les dimensions et le poids de ces cames.
La mise en place de celles-ci est toujours une opération longue et devant être exécutée par un per sonnel qualifié, ce qui rend le changement des cames et le réglage du tour, en vue de la mise en fabrication d'une nouvelle série de pièces, très onéreux et réduit donc le rendement effectif du tour, ceci d'autant plus que pendant le changement des cames et le réglage des taquets le tour est immobilisé.
En outre, les cames doivent être calculées et exé cutées avec grand soin pour assurer la précision-dési- rée de la pièce finie. Il est fréquent que plusieurs jeux de cames d'essais doivent être exécutés avant que l'on soit à même de dessiner et d'usiner le jeu définitif de cames nécessaire pour la commande d'un cycle d'usinage économique pour la réalisation d'une pièce donnée.
En effet, dans le cas de pièces com-@ pliquées il n'est généralement plus possible de déter miner le jeu de cames nécessaire par le calcul et il n'existe aucun moyen expérimental permettant de déterminer rapidement et à peu de frais le jeu de cames le plus économique. Ceci conduit à des pertes de temps qui sont parfois hors de proportion avec la série de pièces à exécuter.
Pour limiter les efforts exercés sur les arbres à cames des constructeurs ont eu l'idée d'utiliser des organes amplificateurs de puissance commandés par des cames, ces organes amplificateurs fournissant à partir d'une source externe l'énergie nécessaire pour l'actionnement des. organes mobiles du tour.
Or, de tels organes amplificateurs sont sujets à des défec tuosités relativement peu fréquentes, mais toutefois inadmissibles pour le fonctionnement d'un tour auto matique.
En effet, le fonctionnement impropre d'un de ces organes amplificateurs de puissance conduit généralement à la destruction du tour en tout cas à de graves détériorations de celui-ci. De tels accidents, bien que rares, ont une influence décisive sur le rendement d'un tour, celui-ci devant être réparé, ce qui peut demander un temps d'immobilisation du tour assez long.
Des tours, munis de poste de commande électro- mécanique font intervenir de très nombreux contacts électriques actionnés mécaniquement ce qui, du point de vue sécurité de fonctionnement du tour n'est pas souhaitable.
D'autres constructeurs font usage de postes de commande électroniques lesquels conduisent à des installations très complexes dont le coût est hors de proportion avec le résultat obtenu. Les tours équipés de tels postes de commande sont d'un prix de revient beaucoup trop élevé et sont de ce fait pratiquement abandonnés à l'heure actuelle.
Enfin des tours munis de postes de commande hydraulique ou pneumatique .représentent des solu tions qui, du point de vue sécurité du tour, sont acceptables. Toutefois la précision obtenue par de tels dispositifs de commande n'est généralement pas suffisante pour un tour de précision ou alors les installations hydrauliques. ou pneumatiques nécessai res sont d'un prix prohibitif.
La présente invention a pour objet un tour auto matique monobroche comprenant des postes d'usi nage constitués par des porte-outil latéraux et radiaux et un appareil porte-outil en bout, portés .par des coulisses dont les déplacements sont commandés mé- caniquement, ainsi que des dispositifs auxiliaires éga lement commandés mécaniquement par des organes d'actionnement à position réglable,
ces postes étant destinés à l'exécution d'un cycle complet d'opéra tions d'usinage constitué par un nombre de phases opératoires au moins égal au nombre d'outils portés par le porte-outil en bout, caractérisé .par le fait qu'il présente un poste de commande rotatif unique comprenant des secteurs répartis autour de son axe de rotation et dont le nombre est au moins égal au nombre d'outils portés par l'appareil porte-outil en bout, une première partie de ce poste de commande unique portant les organes de commande des cou lisses porte-outil respectives,
le nombre d'organes de commande associés à l'une de ces coulisses porte outil étant égal au nombre de déplacements que doit effectuer ladite coulisse dans ledit cycle complet et par le fait qu'une seconde et une troisième partie de ce poste de commande unique portent respective ment lesdits organes d'actionnement desdits dispositifs auxiliaires et des organes de sélection, commandant une vitesse de rotation du poste de commande adap tée à celle de la phase opératoire en cours.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution. du tour auto matique selon l'invention et des variantes de détail.
La fig. 1 est un schéma de principe des diverses liaisons mécaniques existant entre les différents orga nes du tour.
La fig. 2 est une vue en bout, certaines parties étant retirées ou arrachées.
La fig. 3 en est une élévation, certaines parties étant retirées ou arrachées.
La fig. 4 est un détail, à plus grande échelle d'un poste de commande rotatif unique.
La fig. 5 illustre une variante d'exécution du poste de commande du tour automatique. La fig. 6 représente, vue en plan, une plaque amovible du poste de commande selon la fig. 5.
Les fig. 7 et 8 sont des coupes transversales du poste de commande selon les lignes VII-VII, VIII- VIII de la fig. 4 respectivement.
Les fig. 9 et 11 sont des coupes selon les lignes IX-IX, X-X et XI-XI. de la fig. 5 respectivement. Les fig. 12 et 13 illustrent une autre variante du poste de commande.
Le tour automatique représenté comporte un bâti 1 comprenant une poupée dans laquelle est pivotée une broche porte-pièce 2 entraînée en rotation, par l'intermédiaire d'une boîte à vitesse V, par un moteur électrique M. Ce tour automatique est muni d'un appareil porte-outil en bout constitué dans l'exemple illustré par une tourelle revolver 3 portée par un coulisseau 4 soumis à l'action d'un ressort de rappel 70 tendant à le maintenir en position de repos et coulissant sur des glissières 5 portées par le bâti 1 ;
d'un chariot porte-outil à coulisses croisées pour le tournage et le filetage comportant une coulisse trans versale 6 et une coulisse longitudinale 7, et de deux chariots porte-outil radiaux 8, 9 pour les opérations de fonçage ou de tronçonnage.
La coulisse 6 ainsi que les deux chariots radiaux 8, 9 coulissant sur des glissières montées sur le bâti 1 sont soumis à l'action des ressorts de rappel 71, 72, 73 respectivement ten dant à les maintenir dans une position de repos, éloignée de l'axe de rotation de la broche porte- pièce 2 du tour.
Ce tour automatique est encore muni de disposi tifs auxiliaires comprenant un dispositif de nombrage 10 de la tourelle revolver, un dispositif, avance-barre 11, un dispositif de serrage 12 de la barre en usi nage en vue de son entraînement en rotation par la broche 2 du tour, un mécanisme de commande 13 de la boîte à vitesse V. En outre ce tour est pourvu d'un dispositif d'entraînement 14 d'un arbre 15 dont le but est décrit plus loin.
Enfin le tour automatique comporte un poste de commande rotatif unique 16, divisé en un nombre de secteurs répartis autour de son axe d'entraînement dont le nombre est généralement égal ou supérieur au nombre de positions de travail que peut prendre le porte-outil en bout. En effet dans certains cas il est nécessaire d'avoir une à deux phases d'opéra tions au cours d'un cycle complet, pendant lesquelles le porte-outil en bout reste en position de repos, destinées .soit à des opérations de tronçonnage, soit à la commande de certains dispositifs auxiliaires telle que l'avance-barre par exemple.
Ce. poste de com mande est entraîné en rotation par ledit arbre 15, et porte tous les organes de commande des déplace ments des divers porte-outil, tous les organes d'ac- tionnement des dispositifs auxiliaires du tour néces saires à la commande des fonctions relatives à un cycle complet d'opérations. d'usinage d'une pièce, ainsi que tous les organes de sélection de la vitesse de rotation du poste de commande.
Chacun de ces organes de commande et de ces organes d'actionne- ment est relié par une liaison mécanique provoquant, dans l'exemple illustré une commande positive de l'organe du tour qu'il doit :commander.
Le poste de commande .rotatif unique 16 est constitué par un corps de forme générale prismatique comportant un tronçon cylindrique et un tronçon polygonal dont le nombre de faces correspond au nombre de phases d'opérations que comporte le cycle complet des opérations d'usinage. Ce nombre de .phases d'opérations correspond généralement au nombre de positions de travail que peut occuper ou au nombre d'outils que peut porter l'appareil porte-outil en bout.
Le tronçon polygonal constitue les première et troisième parties du poste de com mande, portant les organes de commande et de sélection respectivement, tandis que le tronçon cylin drique représente la seconde partie de ce poste de commande portant les organes d'actionnement. Cha cune des faces de ce tronçon polygonal du corps, correspondant à la première partie du poste de coni mande, porte un nombre d'emplacements P (fig. 5) destinés à recevoir des organes de commande de chacune des coulisses porte-outil du tour.
Toute fois le nombre d'organes de commande portés par une face du poste de commande est seulement égal au nombre de coulisses devant être actionnées au cours de la phase d'opérations considérée et com mandée par ladite face (au maximum cinq dans l'exemple illustré).
Chaque face A, B, C . .. F, de la première partie du poste de commande unique comporte cinq empla cements P destinés à recevoir un organe de com mande constitué par une came plate dont le plan est situé dans un plan parallèle ou perpendiculaire à l'axe de rotation du corps.
Généralement dans. un cycle d'opérations d'usi nage normal, seul le coulisseau portant le porte- outil en bout effectue plusieurs déplacements, géné ralement en nombre égal au nombre de positions de travail différentes qu'il .peut occuper. Par contre toutes les autres coulisses ne se déplacent qu'une seule fois au cours du cycle d'opérations complet, soit au cours d'une seule phase d'opérations d'usi nage.
Dans ces conditions seul le coulisseau porte- outil en bout sera commandé successivement par plu sieurs organes de commande disposés sur des faces différentes., généralement sur chacune d'elles corres pondant à différents secteurs du poste de commande à des emplacements P correspondants, c'est-à-dire sur un même tronçon du poste de commande.
D'autres types de cycles d'opérations. d'usinage peuvent être prévus dans lesquels plusieurs. coulisses sont actionnées plusieurs fois par exemple deux fois au cours du cycle complet. En particulier ceci est le cas lorsqu'on effectue un tronçonnage en deux fois. La coulisse correspondante sera donc déplacée deux fois au cours du cycle complet d'opérations d'usi nage, une première fois pour le prétronçonnage et une seconde fois pour le tronçonnage proprement dit.
Dans le cas présent, chacune des faces A ...... F du poste de commande porte une des cames 21a ...... f pour la commande du coulisseau 4 portant la tourelle revolver 3. Par contre, les coulisses 6, 7 et le cha riot radial 9 sont commandés chacun par une seule came 17, 18, 20 respectivement, fixées. sur ladace A du poste de commande.
Le chariot radial 8 destiné à une opération de tronçonnage devant être effectuée en fin de cycle d'opérations est commandé par une came 19 fixée sur la face F du poste de commande.
Les farces de travail x, les cames 21a ...... f coopè rent successivement par l'intermédiaire d'un palpeur k avec un levier 37 pivoté sur le bâti 1 et relié mécaniquement avec un secteur denté 38 engagé dans une crémaillère 39 portée par le coulisseau 4 portant la tourelle revolver 3. Chacune de ces cames 21a ...... f correspondant en fait à un lobe d'une came de type connu destinée à la commande d'un coulisseau porte-revolver.
La came 17 actionne un palpeur g, porté par un levier 25 pivoté sur le bâti et relié mécaniquement à un secteur denté 26 coopérant avec une crémail lère 27 portée par la coulisse transversale 6.
La came 18 actionne un palpeur h, porté par un levier 28 pivoté sur le bâti et relié mécaniquement à la coulisse longitudinale 7. Cette coulisse longitudi nale 7 coulisse sur la coulisse transversale 6 et est reliée à celle-ci par un ressort 29 tendant à placer la coulisse longitudinale 7 dans une position de repos par rapport à la coulisse transversale 6. Cette posi tion de repos est atteinte lorsque la face- 30 de la coulisse longitudinale 7 entre en contact avec la face latérale de la coulisse transversale 6 portant la cré maillère 27.
Un palpeur i porté par un levier 31, s'appuie sur la face de travail v de ,la came 19. Le levier 31 est pivoté sur le bâti du tour et est relié mécaniquement à un secteur denté 32 en prise avec une crémaillère 33 portée par le chariot porte-outil radial 8.
La came 20 actionne un palpeur j porté par un levier 34, pivoté sur le bâti du tour et relié méca niquement à un secteur denté 35 engrenant avec une crémaillère 36 portée par le chariot porte-outil ra dial 9.
Chacune des liaisons mécaniques reliant une came à la coulisse correspondante comporte des, moyens de réglage R (fig. 3) permettant d'ajuster l'ampli tude des ou du déplacement de chaque coulisse sans qu'il soit nécessaire de modifier la position des ou de la came correspondante par rapport au corps du poste de commande, c'est-à-dire de modifier la pente ou la levée de cette came.
Une :portion du tronçon polygonal du corps constituant la troisième partie du poste de com mande unique 16 est munie de rainures de fixation 40 dans lesquelles les organes de sélection, constitués par des taquets 41, sont engagés. Des organes de sep- rage constitués dans l'exemple illustré par des bou lons 74 permettent de fixer ces taquets dans toutes positions désirées le long de ces rainures. 40.
Le nombre des rainures de fixation 40 est égal au nom bre de vitesses de travail différentes auxquelles le poste de commande rotatif unique peut être entraîné par le dispositif d'entraînement 14. Des bras 42 en nombre égal aux rainures de fixation 40 et dispo sés en regard de celles-ci sont pivotés sur le bâti.
L'une des extrémités de chacun de ces bras 42 est destinée à .coopérer avec le taquet 41 fixé dans la rainure 40 correspondante, tandis que l'autre actionne un contact électrique 43 correspondant, et détermine, par l'intermédiaire d'un dispositif de sélection du dispositif d'entraînement 14, la vitesse de rotation de travail du poste de commande rotatif unique 16.
De cette manière il est possible de choisir pour cha que phase d'opération, commandée par une face du poste de commande, une vitesse différente, adaptée aux opérations. d'usinage devant être exécutées au cours de cette phase d'opérations. Par contre le pas sage d'une phase d'opérations à la suivante, soit d'une face du poste de commande à la suivante, s'effectue toujours à la même vitesse, déterminée également par le dispositif d'entraînement 14.
Ce passage d'une phase d'opérations à la suivante peut s'effectuer très rapidement, ce qui contribue à aug menter le rendement du tour automatique.
Le dispositif d'entraînement 14 du poste de com mande unique 16 comporte un premier moteur M4 pour l'entraînement dudit poste à grande vitesse et un deuxième moteur M3 à vitesse variable pour son entraînement aux différentes vitesses de travail. Ces moteurs M2 et M3 peuvent être accouplés alternative ment à un arbre 44 par l'intermédiaire d'un accou plement 45. Cet arbre 44 est relié mécaniquement à l'arbre 15 qui entraîne le poste de commande 16 en rotation.
Le tronçon cylindrique du corps constituant la seconde partie du poste de commande 16 porte des organes d'actionnement constitués par des butées 46 dont la position angulaire est réglable. Chacune de ces butées 46 coopère avec l'un des bras 47, 48, 49, 50, 51 pivotés sur le bâti 1 du tour et reliée mécani quement respectivement au dispositif de nombrage 10 de la tourelle revolver, aux dispositifs de serrage 12 et d'avance-barre 11, au dispositif de commande 13 de la boîte à vitesse, ainsi qu'à l'accouplement 45 du dispositif d'entraînement 14 du poste de com mande unique 16, en vue de leur commande. Ces liaisons mécaniques et divers dispositifs sont de type connu et utilisés couramment sur les tours automati ques ; ils ne seront donc pas décrits en détail ici.
L'actionnement proprement dit des dispositifs de nombrage 10, de commande 13 de la boîte à vi tesse, de serrage 12 et d'avance-barre 11, ainsi que de l'accouplement 45 est réalisé par un arbre d'ac- tionnement 52 relié mécaniquement par l'intermé diaire d'un accouplement 53, à Lin arbre 75 entraîné par le moteur Ml. Cet accouplement 53 est actionné manuellement au moyen d'un organe de manoeu- vre 76.
Le fonctionnement du tour automatique décrit est semblable à celui d'un tour de même type existant. Toutefois les commandes de toutes les fonctions rela tives à un cycle d'opérations complet d'usinage d'une pièce sont centralisées sur le poste de commande unique.
Dans une variante d'exécution du poste de com mande, illutrée aux fig. 5 à 11, celui-ci comporte un corps. 60 en forme générale de prisme droit de base polygonale sur toute sa longueur. Chacune des faces 61 de ce corps constitue un secteur du poste de commande et comporte une rainure de guidage longitudinale. Chaque face 61 est recouverte d'une plaque amovible 65, dont la position exacte par rapport au corps 60 est déterminée par une nervure 62 pénétrant dans la rainure de guidage et les tétons de centrage 64.
Ces plaques 65 sont fixées sur le corps au moyen de vis à six pans intérieurs 66 vis sées dans des taraudages 63.
Sur chaque plaque amovible 65 sont prévus, d'une part, des emplacements P destinés à recevoir des organes de commande et, d'autre part, des rai nures 40 destinées à la fixation des organes de sélec tion 41 ainsi que des organes d'actionnement 46.
Cette variante d'exécution présente l'avantage de faciliter dans une mesure appréciable le réglage et l'ajustage .des cames, ainsi que des organes d'action- nement et de sélection. En effet, ce travail peut être effectué dans de très bonnes conditions, par exemple sur une table ou sur un établi loin de la machine et même dans un local spécialement prévu à cet effet. Il est donc possible d'effectuer ce .travail avec beau coup plus de précision que si l'on procède à la mise en .place de cames et d'organes d'actionnement sur le corps, lorsque celui-ci est en place sur le tour.
Cette nouvelle disposition évite donc de sortir le poste de commande hors du tour, opération longue et déli cate, lorsqu'il est nécessaire de procéder à un ajus tage très précis de la pente et de la levée de chaque came et de la position des organes d'actionnement, il en résulte un gain de temps, qui se traduit par une augmentation du rendement du tour.
II est même possible, lorsqu'on dispose d'un nom bre de plaques 65 supérieur à celui des faces 61 du corps 60, de procéder au réglage des cames et des organes d'actionnement et de sélection sur un nou veau jeu de plaques, correspondant à un nouveau cycle d'usinage, pendant que le tour fonctionne sui vant son ,ancien cycle d'usinage. Le temps mort pour changer les plaques amovibles 65 est alors insigni fiant, ce qui entraîne encore une augmentation subs tantielle du rendement du tour.
Il est même possible, lorsqu'on doit effectuer des petites séries répétitives de pièces, de stocker un jeu de plaques 65 correspondant au cycle complet d'usi nage de cette pièce pendant la fabrication d'autres pièces. De cette façon il suffit pour exécuter une nouvelle série de ces pièces de fixer lesdites plaques 65 sur le corps 60 du poste de commande. Il est ainsi possible de supprimer le travail de réglage du tour avant chaque nouvelle série de pièces à usiner et il en résulte une augmentation du rendement du tour.
Le nombre de faces 61 peut être différent de six, ceci dépend du nombre de phases d'opérations d'usinage nécessaire, d'un cycle d'usinage complet. Le nombre des cames et des organes d'actionnement portés par une face 61 dépend du nombre d'organes du tour devant être commandés pour effectuer la phase d'opérations d'usinage correspondant à ladite face 61.
Dans une autre variante (fig. 12 et 13) le poste de commande rotatif unique est constitué par des disques 80 fixés de façon amovible ou non sur l'arbre 15. L'une des faces latérales .de chacun de ces disques 80 comporte des emplacements 81 desti nés à recevoir des organes de commande, d'action- nement ou de sélection 82.
Chaque disque 80 cor respond en fait à une portion du poste de commande de la machine décrite, portant un organe de com mande, un organe d'actionnement ou un organe de sélection, selon qu'il fait partie de la première, de la seconde ou de la troisième partie du poste de commande.
Chaque emplacement 81 de ces disques correspond à un emplacement P d'une face d'un poste de commande de forme polygonale. Il est évi dent que dans une variante chacune des faces laté rales des disques 80 pourrait être aménagée de ma nière à porter un organe de commande, d'actionne- ment ou de sélection. En outre la surface périphéri que de ces disques pourrait également être utilisée pour la fixation des taquets à position réglable desti nés à commander un organe du tour automatique.
Il est évident que les trois parties du poste de commande pourraient être séparées. les unes des autres- tout en étant toujours entraînées par le même arbre. La disposition des différentes parties du poste de commande sera généralement dictée par la réali sation des liaisons mécaniques reliant chacune<B>de</B> ces parties aux organes correspondants.
En outre il est même possible de prévoir que certaines parties du poste de commande, en particulier celle com mandant le porte-outil en bout, soient disposées de telle façon que leur axe de rotation forme un angle avec l'axe de rotation du reste du poste de com mande. Dans ce cas .il doit exister une liaison méca nique entre les diverses parties du poste de com mande assurant un entraînement synchrone et des- modromique de toutes celles-ci.
La forme, ainsi que la fixation des cames, des organes d'actionnement et de sélection pourraient être différents de ceux décrits ou illustrés. De même la forme et la fixation des plaques. 65 pourraient être différentes, réalisées par un dispositif connu. Chacune des plaques 65 pourraient être constituée par plusieurs sections indépendantes fixées. indépen damment les unes des autres sur le corps 60.
Le corps du poste de commande unique pour rait être entièrement cylindrique, dans ce cas cha cun de ses secteurs serait constitué par la portion de surface cylindrique comprise entre deux généra trices du poste de commande, ou encore présenter une autre forme, par exemple celle d'un prisme non régulier.
L'entraînement de ce poste de commande pourrait être effectué directement par l'arbre 44 ou par les moteurs M2, M3 de manière à supprimer l'arbre 15 qui est fréquemment le siège de déforma tions de torsions entraînant des imprécisions dans l'usinage et créant un point faible liïnitant <B>là</B> capa cité du tour.
D'autre part la forme des organes de commande ou d'actionnement peut "être différente pour autant que les. fonctions désirées soient rem plies.
Chacune de ces cames, plates peut être avantageu sement constituée par une came réglable du type décrit dans. le brevet No 369642 et comportant un support 22, une première pièce 23 déplaçable angu- lairement par rapport au support 22 et une seconde pièce 24 déplaçable par rapport à la première pièce 23. Des moyens de fixation sont prévus pour fixer d'une part le support sur le poste de commande unique et d'autre part les positions relatives des sup ports et des deux pièces 23, 24.
Ces cames plates, dont la pente et la longueur du profil actif sont réglables indépendamment l'une de l'autre, peuvent être fixées dans un plan parallèle ou dans un plan perpendiculaire à l'arbre 15.
Cette conception et cette réalisation originale permettent d'obtenir les avantages suivants par rap port aux tours automatiques existants 1) Augmentation de la capacité du tour. En effet, .chaque déplacement de chaque coulisse est commandé par une came distincte. Dans ces condi tions il est possible de réaliser des cames dont le profil est simple et qui peuvent être très robustes. On voit en particulier que chaque lobe d'une came de com mande connue du coulisseau porte-revolver est rem placé ici par une came distincte de sorte que tous les ennuis dus à la flexibilité et la fragilité des lobes des cames connues sont entièrement éliminés.
2) La capacité du tour peut donc être augmentée sans nuire à la sécurité du fonctionnement. En effet, toutes des commandes sont mécaniques.
3. Les possibilités d'usinage de pièces différentes à l'aide d'un seul et même jeu d'organes d'action- nement et de commande sont augmentées dans une très grande mesure grâce nu fait que tous les organes de commande peuvent être constitués par des cames dont la pente et la levée peuvent être modifiées, choi sies et fixées à volonté, tandis que les organes d'ac- tionnement et de sélection sont à positions.
réglables sur .le poste de commande. Il s'ensuit qu'un même jeu de cames peut être utilisé pour da commande de cycles d'opérations très différentes simplement en modifiant la pente et la levée de ces cames, ainsi que la vitesse de rotation du poste de commande. II est donc possible de réaliser une économie de temps en supprimant le calcul, l'élaboration et l'usi nage de plusieurs jeux de cames d'essais. Ceci est spécialement frappant si l'on utilise des cames régla- bles du type décrit dans la demande de brevet con nexe NI, 369642.
4) Le temps improductif d'un tour dû à la mise en place des cames et à leur réglage est réduit sur tout si l'on utilise un poste de commande selon la seconde forme d'exécution comportant des plaques faciales amovibles équipées de cames réglables telles que décrites dans le brevet No 369642, dont la pente et la longueur du profil actif sont réglables indépen damment l'une de l'autre.
5) Il est possible de supprimer presque totalement les frais afférents à la calculation et à la fabrication des cames, celles-ci étant désormais de forme très simple.
6. Le passage d'une phase d'opérations à la sui vante s'effectue très rapidement, le poste de com mande étant entraîné à grande vitesse pour le pas sage d'une de ses faces à la suivante. Ceci est rendu possible en particulier parce que les palpeurs des diverses coulisses ne sont plus en contact avec les cames pendant ce déplacement. Le temps mort entre deux phases est réduit au temps nécessaire pour l'indexage du revolver.
La calculation du cycle d'usi nage pour des pièces compliquées a montré qu'il était possible de réduire de 15 à 20 % la durée d'un cycle complet d'usinage, par réduction des temps morts entre les phases d'opérations.
7. Toutes- les liaisons mécaniques reliant les cou lisses à leur came de commande présentant des moyens de réglage, il est possible d'ajuster l'ampli tude du déplacement de ces coulisses sans modifier la -forme ou la position de ces cames. Ceci entraîne un gain de temps appréciable lors de la mise en fabrication d'une nouvelle série de pièces.
8. Le couple nécessaire à la mise en rotation du poste de commande est constant du fait que pendant toute la durée d'une phase d'opérations d'usinage les points d'appui des palpeurs g .. - k sur les cames 17 à 21 correspondant à cette phase d'usinage sont tou jours situés à une même distance de l'axe de rota tion de ce poste de commande.
Automatic lathe The metallurgical industry requires more and more large capacity automatic lathes, but the practice and experience acquired on medium capacity lathes have proven that the efforts required to control the movements of the tool-holder smooth slides reach, for such lathes already, very high values which are difficult to reconcile with the requirements of safety and precision of work currently imposed. It is therefore impossible using:
means currently available, usually cams, to further increase the capacity of automatic lathes, for example for machining bars with a diameter greater than <U> 70 </U> mm, some of the control cams and more especially the cam actuating the slide carrying the revolver or the tool-holder spindles at the end which have several lobes would be too flexible, too elastic and too fragile in view of the considerable forces which they must withstand.
To try to remedy these. drawbacks certain manufacturers have replaced the flat cams with drum cams, comprising guide grooves for a probe, arranged on the surface of cylindrical drums. These drum cams are exaggeratedly bulky and can only be used for a specific machining operation. Such cams are much too expensive to compensate for the minimal advantages which they entail.
In the case of small series of repetitive parts, it is necessary to provide for the storage of these drum cams, which entails large costs given the dimensions and weight of these cams.
The installation of these is always a long operation and must be carried out by qualified personnel, which makes the change of the cams and the adjustment of the lathe, with a view to the production of a new series of parts , very expensive and therefore reduces the effective efficiency of the lathe, all the more so since during the change of the cams and the adjustment of the cleats the lathe is immobilized.
In addition, cams must be calculated and executed with great care to ensure the desired precision of the finished part. It is often the case that several sets of test cams must be executed before one can design and machine the final set of cams necessary to control an economical machining cycle for the production of a given room.
In fact, in the case of complicated parts, it is generally no longer possible to determine the cam set required by the calculation and there is no experimental means making it possible to determine the set of cams quickly and inexpensively. most economical cams. This leads to time losses which are sometimes out of proportion with the series of parts to be executed.
To limit the forces exerted on the camshafts, manufacturers had the idea of using power amplifying members controlled by cams, these amplifying members supplying from an external source the energy necessary for the actuation of the cams. . moving parts of the lathe.
However, such amplifying members are subject to relatively infrequent faults, but nevertheless inadmissible for the operation of an automatic lathe.
Indeed, the improper operation of one of these power amplifying members generally leads to the destruction of the lathe, in any case to serious deterioration of the latter. Such accidents, although rare, have a decisive influence on the efficiency of a lathe, which must be repaired, which can require a rather long downtime of the lathe.
Lathes provided with electromechanical control stations involve a large number of mechanically actuated electrical contacts which, from the point of view of the operating safety of the lathe, is not desirable.
Other manufacturers make use of electronic control stations which lead to very complex installations, the cost of which is out of proportion to the result obtained. Lathes equipped with such control stations have a cost price that is much too high and are therefore practically abandoned at the present time.
Finally, towers provided with hydraulic or pneumatic control stations represent solutions which, from a lathe safety point of view, are acceptable. However, the precision obtained by such control devices is generally not sufficient for a precision lathe or then hydraulic installations. or necessary tires are prohibitively expensive.
The present invention relates to a single-spindle automatic lathe comprising machining stations constituted by lateral and radial tool holders and a tool-holder device at the end, carried by slides whose movements are controlled mechanically, as well as auxiliary devices also mechanically controlled by actuators with adjustable position,
these stations being intended for the execution of a complete cycle of machining operations consisting of a number of operating phases at least equal to the number of tools carried by the tool holder at the end, characterized by the fact that 'it has a single rotary control station comprising sectors distributed around its axis of rotation and the number of which is at least equal to the number of tools carried by the tool-holder device at the end, a first part of this station single control carrying the control members of the respective tool-holder runners,
the number of control members associated with one of these tool-holder slides being equal to the number of movements that said slide must perform in said complete cycle and by the fact that a second and a third part of this single control station respectively carry said actuators of said auxiliary devices and selection members, controlling a speed of rotation of the control station adapted to that of the operating phase in progress.
The accompanying drawing shows schematically and by way of example an embodiment. the automatic lathe according to the invention and variants of detail.
Fig. 1 is a block diagram of the various mechanical connections existing between the various organs of the lathe.
Fig. 2 is an end view with some parts removed or broken away.
Fig. 3 is an elevation, some parts being removed or torn away.
Fig. 4 is a detail, on a larger scale, of a single rotary control station.
Fig. 5 illustrates an alternative embodiment of the automatic lathe control station. Fig. 6 shows, in plan view, a removable plate of the control station according to FIG. 5.
Figs. 7 and 8 are cross sections of the control station along lines VII-VII, VIII-VIII of FIG. 4 respectively.
Figs. 9 and 11 are sections along lines IX-IX, X-X and XI-XI. of fig. 5 respectively. Figs. 12 and 13 illustrate another variant of the control station.
The automatic lathe shown comprises a frame 1 comprising a headstock in which is pivoted a workpiece spindle 2 driven in rotation, by means of a gearbox at speed V, by an electric motor M. This automatic lathe is provided with a tool-holder device at the end consisting in the example illustrated by a revolving turret 3 carried by a slide 4 subjected to the action of a return spring 70 tending to keep it in the rest position and sliding on slides 5 carried by frame 1;
a tool-holder carriage with crossed slides for turning and threading comprising a transverse slide 6 and a longitudinal slide 7, and two radial tool-holder slides 8, 9 for the sinking or cutting operations.
The slide 6 as well as the two radial carriages 8, 9 sliding on slides mounted on the frame 1 are subjected to the action of the return springs 71, 72, 73 respectively tending to maintain them in a rest position, away from the axis of rotation of the workpiece spindle 2 of the lathe.
This automatic lathe is also provided with auxiliary devices comprising a counting device 10 of the revolving turret, a device, bar feeder 11, a clamping device 12 of the bar being machined with a view to its driving in rotation by the spindle 2 of the lathe, a control mechanism 13 of the gearbox V. Furthermore, this lathe is provided with a drive device 14 of a shaft 15, the purpose of which is described below.
Finally, the automatic lathe comprises a single rotary control station 16, divided into a number of sectors distributed around its drive axis, the number of which is generally equal to or greater than the number of working positions that the end tool holder can take. . In fact, in certain cases it is necessary to have one or two phases of operations during a complete cycle, during which the end tool holder remains in the rest position, intended either for cutting operations, or by controlling certain auxiliary devices such as the bar feeder for example.
This. control station is driven in rotation by said shaft 15, and carries all the control members for the movements of the various tool holders, all the actuators of the auxiliary lathe devices necessary for controlling the relative functions to a full cycle of operations. machining of a part, as well as all the control station rotational speed selection members.
Each of these control members and of these actuating members is connected by a mechanical link causing, in the example illustrated, a positive control of the member of the lathe which it must: control.
The single rotary control station 16 is formed by a body of generally prismatic shape comprising a cylindrical section and a polygonal section, the number of faces of which corresponds to the number of phases of operations included in the complete cycle of machining operations. This number of .phases of operations generally corresponds to the number of working positions that can be occupied or to the number of tools that the tool-holder device can carry at the end.
The polygonal section constitutes the first and third parts of the control station, carrying the control and selection members respectively, while the cylindrical section represents the second part of this control station carrying the actuating members. Each of the faces of this polygonal section of the body, corresponding to the first part of the control station, carries a number of locations P (fig. 5) intended to receive control members of each of the tool-holder slides of the lathe. .
However, the number of control members carried by one face of the control station is only equal to the number of slides to be actuated during the phase of operations considered and controlled by said face (a maximum of five in the example illustrated).
Each side A, B, C. .. F, of the first part of the single control station comprises five locations P intended to receive a control member constituted by a flat cam whose plane is located in a plane parallel or perpendicular to the axis of rotation of the body. .
Usually in. a cycle of normal machining operations, only the slide carrying the end tool holder performs several movements, generally in a number equal to the number of different working positions that it can occupy. On the other hand, all the other slides move only once during the complete cycle of operations, ie during a single phase of machining operations.
Under these conditions, only the end tool-holder slide will be controlled successively by several control members arranged on different faces., Generally on each of them corresponding to different sectors of the control station at corresponding locations P, c ' that is to say on the same section of the control station.
Other types of business cycles. machining can be provided in which several. slides are operated several times, for example twice during the complete cycle. In particular, this is the case when performing a two-part cutting. The corresponding slide will therefore be moved twice during the complete cycle of machining operations, a first time for the pre-cutting and a second time for the actual cutting.
In the present case, each of the faces A ...... F of the control station carries one of the cams 21a ...... f for controlling the slide 4 carrying the revolver turret 3. On the other hand, the slides 6 , 7 and the radial cha riot 9 are each controlled by a single cam 17, 18, 20 respectively, fixed. on the A side of the control station.
The radial carriage 8 intended for a cutting operation to be performed at the end of the operating cycle is controlled by a cam 19 fixed on the face F of the control station.
The working stuffings x, the cams 21a ...... f cooperate successively by means of a feeler k with a lever 37 pivoted on the frame 1 and mechanically connected with a toothed sector 38 engaged in a rack 39 carried by the slide 4 carrying the revolver turret 3. Each of these cams 21a ...... f in fact corresponds to a lobe of a known type of cam intended for the control of a pistol-holder slide.
The cam 17 actuates a feeler g, carried by a lever 25 pivoted on the frame and mechanically connected to a toothed sector 26 cooperating with a 1st rack 27 carried by the transverse slide 6.
The cam 18 actuates a feeler h, carried by a lever 28 pivoted on the frame and mechanically connected to the longitudinal slide 7. This longitudinal slide 7 slides on the transverse slide 6 and is connected to the latter by a spring 29 tending to placing the longitudinal slide 7 in a rest position with respect to the transverse slide 6. This rest position is reached when the face 30 of the longitudinal slide 7 comes into contact with the lateral face of the transverse slide 6 carrying the creation mesh 27.
A feeler i carried by a lever 31, rests on the working face v of the cam 19. The lever 31 is pivoted on the frame of the lathe and is mechanically connected to a toothed sector 32 engaged with a rack 33 carried by the radial tool carriage 8.
The cam 20 actuates a feeler j carried by a lever 34, pivoted on the frame of the lathe and mechanically connected to a toothed sector 35 meshing with a rack 36 carried by the ra dial tool carriage 9.
Each of the mechanical links connecting a cam to the corresponding slide comprises adjustment means R (FIG. 3) making it possible to adjust the amplitude of the or of the displacement of each slide without it being necessary to modify the position of the or of the corresponding cam with respect to the body of the control station, that is to say to modify the slope or the lifting of this cam.
A: portion of the polygonal section of the body constituting the third part of the single control station 16 is provided with fixing grooves 40 in which the selection members, constituted by tabs 41, are engaged. Separating members constituted in the example illustrated by bolts 74 make it possible to fix these cleats in any desired position along these grooves. 40.
The number of fixing grooves 40 is equal to the number of different working speeds at which the single rotary control station can be driven by the drive device 14. Arms 42 in number equal to the fixing grooves 40 and arranged in look of these are pivoted on the frame.
One of the ends of each of these arms 42 is intended to cooperate with the stopper 41 fixed in the corresponding groove 40, while the other actuates a corresponding electrical contact 43, and determines, by means of a device selection of the drive device 14, the working rotational speed of the single rotary control station 16.
In this way it is possible to choose for each operating phase, controlled by a face of the control station, a different speed, suitable for the operations. machining operations to be performed during this phase of operations. On the other hand, the wise passage from one phase of operations to the next, or from one face of the control station to the next, is always carried out at the same speed, also determined by the drive device 14.
This passage from one operating phase to the next can be carried out very quickly, which helps to increase the efficiency of the automatic lap.
The drive device 14 of the single control station 16 comprises a first motor M4 for driving said station at high speed and a second motor M3 at variable speed for its drive at the various working speeds. These motors M2 and M3 can be coupled alternatively to a shaft 44 by means of a coupling 45. This shaft 44 is mechanically connected to the shaft 15 which drives the control station 16 in rotation.
The cylindrical section of the body constituting the second part of the control station 16 carries actuating members constituted by stops 46 whose angular position is adjustable. Each of these stops 46 cooperates with one of the arms 47, 48, 49, 50, 51 pivoted on the frame 1 of the lathe and mechanically connected respectively to the counting device 10 of the revolving turret, to the clamping devices 12 and d bar feeder 11, to the control device 13 of the gearbox, as well as to the coupling 45 of the drive device 14 of the single control station 16, with a view to their control. These mechanical connections and various devices are of known type and are commonly used on automatic lathes; they will therefore not be described in detail here.
The actual actuation of the numbering devices 10, the gearbox control 13, the clamping device 12 and the bar feeder 11, as well as the coupling 45, is carried out by an actuating shaft 52. mechanically connected by the intermediary of a coupling 53, to Lin shaft 75 driven by the motor M1. This coupling 53 is actuated manually by means of an actuator 76.
The operation of the automatic lap described is similar to that of an existing tour of the same type. However, the controls of all the functions relating to a complete cycle of machining operations of a part are centralized on the single control station.
In an alternative embodiment of the control station, illustrated in FIGS. 5 to 11, this has a body. 60 in the general shape of a right prism with a polygonal base over its entire length. Each of the faces 61 of this body constitutes a sector of the control station and comprises a longitudinal guide groove. Each face 61 is covered with a removable plate 65, the exact position of which relative to the body 60 is determined by a rib 62 penetrating into the guide groove and the centering pins 64.
These plates 65 are fixed to the body by means of internal hexagonal screws 66 screws seated in internal threads 63.
On each removable plate 65 are provided, on the one hand, locations P intended to receive control members and, on the other hand, grooves 40 intended for fixing the selection members 41 as well as control members. actuation 46.
This variant embodiment has the advantage of facilitating to an appreciable extent the setting and adjustment of the cams, as well as of the actuating and selection members. Indeed, this work can be carried out under very good conditions, for example on a table or on a workbench far from the machine and even in a room specially provided for this purpose. It is therefore possible to carry out this work with much more precision than if one proceeds to the positioning of cams and actuators on the body, when the latter is in place on the body. tower.
This new arrangement therefore avoids taking the control station out of the lathe, a long and delicate operation, when it is necessary to carry out a very precise adjustment of the slope and the lifting of each cam and of the position of the components. actuation, this results in a saving of time, which results in an increase in the efficiency of the lathe.
It is even possible, when there is a number of plates 65 greater than that of the faces 61 of the body 60, to adjust the cams and the actuating and selection members on a new set of plates, corresponding to a new machining cycle, while the lathe is operating according to its, old machining cycle. The idle time for changing the removable plates 65 is then insignificant, which further results in a substantial increase in the efficiency of the lathe.
It is even possible, when small repetitive series of parts have to be carried out, to store a set of plates 65 corresponding to the complete machining cycle of this part during the manufacture of other parts. In this way, in order to perform a new series of these parts, it suffices to fix said plates 65 on the body 60 of the control station. It is thus possible to eliminate the work of adjusting the lathe before each new series of parts to be machined and this results in an increase in the efficiency of the lathe.
The number of faces 61 may be different from six, this depends on the number of stages of machining operations required, of a complete machining cycle. The number of cams and actuating members carried by a face 61 depends on the number of members of the lathe to be controlled to perform the phase of machining operations corresponding to said face 61.
In another variant (Figs. 12 and 13) the single rotary control station is formed by discs 80 fixed in a removable manner or not on the shaft 15. One of the side faces. Of each of these discs 80 comprises locations 81 intended to receive control, actuation or selection members 82.
Each disc 80 corresponds in fact to a portion of the control station of the machine described, carrying a control member, an actuator or a selection member, depending on whether it is part of the first, of the second. or the third part of the control station.
Each location 81 of these disks corresponds to a location P of a face of a polygonal-shaped control station. It is obvious that in a variant each of the lateral faces of the discs 80 could be arranged so as to carry a control, actuation or selection member. In addition, the peripheral surface of these discs could also be used for fixing the cleats with adjustable position intended to control a member of the automatic lathe.
It is obvious that the three parts of the control station could be separated. from each other - while still being driven by the same tree. The arrangement of the different parts of the control station will generally be dictated by the realization of the mechanical links connecting each <B> of </B> these parts to the corresponding components.
In addition, it is even possible to provide that certain parts of the control station, in particular that controlling the end tool holder, are arranged so that their axis of rotation forms an angle with the axis of rotation of the rest of the tool. control station. In this case there must be a mechanical connection between the various parts of the control station ensuring synchronous and demodromic drive of all of them.
The shape, as well as the fixing of the cams, of the actuating and selection members could be different from those described or illustrated. Likewise the shape and fixing of the plates. 65 could be different, produced by a known device. Each of the plates 65 could be constituted by several independent fixed sections. independently of each other on the body 60.
The body of the single control station could be entirely cylindrical, in this case each of its sectors would be formed by the portion of cylindrical surface included between two generators of the control station, or even have another shape, for example that of 'a non-regular prism.
The drive of this control station could be carried out directly by the shaft 44 or by the motors M2, M3 so as to eliminate the shaft 15 which is frequently the seat of torsional deformations leading to inaccuracies in the machining and creating a weak point linking <B> there </B> capacity of the turn.
On the other hand, the shape of the control or actuator members may be different as long as the desired functions are fulfilled.
Each of these flat cams can advantageously be constituted by an adjustable cam of the type described in. No. 369642 and comprising a support 22, a first part 23 angularly displaceable relative to the support 22 and a second part 24 displaceable relative to the first part 23. Fastening means are provided for fixing the support on the single control station and on the other hand the relative positions of the supports and the two parts 23, 24.
These flat cams, the slope and length of the active profile of which can be adjusted independently of one another, can be fixed in a parallel plane or in a plane perpendicular to the shaft 15.
This design and this original realization make it possible to obtain the following advantages over existing automatic lathes 1) Increase in the capacity of the lathe. In fact, each movement of each slide is controlled by a separate cam. Under these conditions, it is possible to produce cams whose profile is simple and which can be very robust. It can be seen in particular that each lobe of a known control cam of the revolver-holder slide is replaced here by a separate cam so that all the troubles due to the flexibility and the fragility of the lobes of the known cams are entirely eliminated.
2) The capacity of the lathe can therefore be increased without compromising operational safety. Indeed, all of the controls are mechanical.
3. The possibilities of machining different parts using one and the same set of actuators and controls are greatly increased by the fact that all actuators can be connected. made up of cams, the slope and lift of which can be modified, chosen and fixed at will, while the actuation and selection members are in positions.
adjustable on the control station. It follows that the same set of cams can be used for controlling very different operating cycles simply by modifying the slope and the lift of these cams, as well as the speed of rotation of the control station. It is therefore possible to save time by eliminating the calculation, preparation and machining of several sets of test cams. This is especially striking if one uses adjustable cams of the type described in accompanying patent application NI, 369642.
4) The unproductive time of a revolution due to the positioning of the cams and their adjustment is reduced in all cases if a control station according to the second embodiment is used, comprising removable face plates equipped with adjustable cams as described in patent No. 369642, the slope and length of the active profile of which can be adjusted independently of one another.
5) It is possible to almost completely eliminate the costs related to the calculation and the manufacture of the cams, these being from now on very simple form.
6. The passage from one phase of operations to the next is carried out very quickly, the control station being driven at high speed for the wise passage from one of its faces to the next. This is made possible in particular because the feelers of the various slides are no longer in contact with the cams during this movement. The dead time between two phases is reduced to the time required for indexing the revolver.
The calculation of the machining cycle for complicated parts has shown that it is possible to reduce the duration of a complete machining cycle by 15 to 20%, by reducing the downtime between the phases of operations.
7. All the mechanical links connecting the smooth necks to their control cam having adjustment means, it is possible to adjust the amplitude of the displacement of these slides without modifying the -form or the position of these cams. This leads to an appreciable saving of time during the production of a new series of parts.
8. The torque necessary for setting the control station to rotate is constant owing to the fact that throughout the duration of a phase of machining operations the contact points of the probes g .. - k on the cams 17 to 21 corresponding to this machining phase are always located at the same distance from the axis of rotation of this control station.