Machine-outil
La présente invention a pour objet une machineoutil comprenant un dispositif porte-pièces formé d'une table mobile en rotation autour d'un axe et supportant une paire de coulisses croisées superposées se déplaçant dans des plans perpendiculaires audit axe.
On sait que la préparation des étampes, et plus particulièrement des étampes de découpage, c'est-à-dire des poinçons et des matrices que l'on monte sur les blocs à colonnes des presses afin de réaliser en série des pièces découpées dans des bandes de métal, par exemple des platines et des ponts pour mouvements d'horlogerie, est une opération qui doit être effectuée d'une façon extrêmement minutieuse, non seulement afin que les matrices et les poinçons aient exactement le profil requis, mais également pour que le poinçon puisse coulisser exactement dans la matrice de découpage sans risque de coincement et sans jeu.
En général, il est également nécessaire de préparer des pièces de guidage ayant exactement le profil du poinçon, mais qui sont destinées à être placées à l'opposé du poinçon dans l'ouverture de la matrice pour guider des contreperceurs et pour jouer en même temps le rôle d'extracteur.
Habituellement, on utilise pour effectuer ce travail des fraiseuses ou des rectifieuses, mais comme le profil des matrices est en général assez tourmenté, ces machines nécessitent un grand nombre d'opérations d'ajustage qui prennent un temps considérable.
La présente invention a pour but de réaliser une machine permettant de fraiser et rectifier des profils de forme quelconque d'une façon précise et rapide grâce à des possibilités de réglage simples et efficaces.
La machine selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins une broche dont l'axe est parallèle aux plans de déplacement des coulisses et un dispositif optique monté dans le prolongement de l'axe de rotation de la table, ajustable dans deux directions perpendiculaires à cet axe et capable de projeter simultanément sur un écran l'image de la pièce à usiner fixée sur la coulisse porte-pièces et celle d'un outil monté à l'extrémité de ladite broche.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue en élévation de devant;
la fig. 2, une vue en plan de la partie inférieure;
la fig. 3, une vue en plan du support des broches;
la fig. 4, une vue en plan du support de l'appareil optique, et
la fig. 5, une vue en plan d'une partie de matrice de découpage.
Les parties principales de la machine décrite cidessous sont visibles à la fig. 1. Elles consistent tout d'abord en un bâti 1 qui est monté sur un socle 2 et qui est fixe. Ce bâti porte, d'une part, un support de table tournante 3, d'autre part, un support de broche 4 qui est rigidement fixé au bâti 1, et finalement un support de dispositif optique 5 qui est lui-même rigidement fixé sur le support 4.
Comme on le voit en particulier à la fig. 2, le support de table tournante 3 est monté sur une coulisse 6 qui présente une rainure en queue d'aronde engagée sur une nervure correspondante disposée verticalement sur le bâti 1. La manivelle 7 permet ainsi de déplacer le support 3 verticalement de haut en bas et de bas en haut.
Outre cette commande manuelle, la machine comporte également des moyens pour commander des mouvements montants ou descendants du support 3 au moyen d'un moteur à vitesse constante. Enfin, il existe également une troisième possibilité pour déplacer verticalement le support 3, au moyen d'un levier (non représenté).
Le support 3 n'est pas fixé directement à la coulisse 6 mais sur une coulisse transversale 8 qui se déplace horizontalement sur la coulisse 6 et qui est commandée par une manivelle 9. La table tournante proprement dite 10
est montée rotative sur un axe vertical. La manivelle 11
permet de la déplacer en rotation autour de son axe.
Elle présente une nervure en queue d'aronde dans la
quelle se déplace une coulisse inférieure 12 mobile dans
un plan horizontal et portant une coulisse supérieure 13
se déplaçant également dans un plan horizontal trans
versalement à la coulisse 12. Les manivelles 14 et 15
assurent les déplacements des coulisses croisées 12 et 13,
la coulisse supérieure 13 étant une coulisse porte-pièce
et présentant des ouvertures pour la réception d'organes
de fixation que présentent les organes de blocage qui
fixent les pièces à usiner sur la coulisse 13.
Dans une variante d'exécution, le support 3 de la
table 10 pourrait être ajustable de façon que l'axe de la
table 10 puisse être placé dans une position légèrement
oblique par rapport à la verticale. Comme on le verra
plus loin, il n'est pas nécessaire que l'amplitude de l'in
clinaison de l'axe soit très considérable, étant donné que
cette inclinaison est simplement destinée à réaliser un
détalonnage dans l'étampe usinée.
Le support de broche 4 comprend une première
poupée 16 dont la broche 16a présente des mâchoires de
fixation 17 pour une fraise (non représentée) et une pou
lie sur laquelle est montée une courroie 18 d'entraîne-
ment de la seconde broche 1 9a disposée parallèlement à
la première dans la poupée 19. La seconde broche 1 9a porte, comme on le voit à la fig. 3, une meule 20 en
forme de disque plat de faible épaisseur. Le moteur d'en
traînement des broches est représenté en 21 à la fig. 1. Il entraîne la broche 16a par l'intermédiaire d'une courroie 22. La manivelle 23 permet d'avancer et de reculer le
support de broche et, par conséquent, de placer l'outil dans la position relative désirée par rapport à la pièce à usiner.
Au cours de l'usinage, les phases successives s'effectuent par déplacement vertical du support de table tournante 3. Lorsqu'on désire préparer une matrice de découpage, cette dernière est divisée en un certain nombre de secteurs à faces frontales planes et parallèles, par exemple deux secteurs analogues au secteur 24, couvrant chacun 1800. Chaque secteur est monté successivement sur la coulisse porte-pièces 13 afin de permettre le fraisage de l'échancrure 25 qui formera avec l'échancrure du second secteur de la matrice le profil externe de la pièce à découper. L'enlèvement de matière dans l'ébauche de la pièce 24 s'effectuera par déplacement vertical de la table 10, la pièce à usiner 24 étant fixée sur la coulisse
13.
Pour l'usinage du poinçon correspondant ou de la pièce de guidage des perceurs, qui coulisse dans la matrice de découpage, on peut procéder de la même façon après avoir percé dans l'ébauche du poinçon un passage axial permettant d'assujettir la pièce sur la coulisse 13 par un boulon traversant l'ébauche du perceur. Cette disposition permet d'usiner les tronçons sur tout leur pourtour.
Pour assurer la précision et la facilité du travail, la machine décrite comporte encore un appareil optique.
Celui-ci comprend une source lumineuse (non représentée) logée à l'intérieur d'un boîtier 26; devant cette source lumineuse est placé un système optique 27 qui envoie le rayonnement émis par la source verticalement vers le bas de façon qu'il se réfléchisse sur la pièce à usiner et que les rayons réfléchis forment ensuite l'image agrandie de cette pièce sur l'écran 28. Ce dernier est muni d'un système de repères réticulaires qui comporte deux traits diamétraux 29 disposés à angle droit et un système de cercles concentriques 30 équidistants et centrés sur le point de croisement des traits 29.
Le dispositif optique est porté par un support mobile 31 qui se déplace sur une coulisse 32 dans un plan horizontal et dans une direction perpendiculaire à celle du déplacement de la coulisse 32 sur le support 5. Les manivelles 33 et 34 permettent ainsi de déplacer le système optique 27 et l'écran 28 dans deux directions perpendiculaires. Le support 5 et la coulisse 32 peuvent être munis de graduations qui permettent de repérer les coordonnées de l'axe du système optique avec toute la précision désirée. Normalement, on disposera cet axe de façon qu'il coïncide avec celui de la table tournante.
Cependant, cette disposition relative n'est pas obligatoire et, par exemple, pour fraiser dans la pièce 24 une face plane comme la face 35, par exemple, on peut amener le système optique 27 dans une position telle que l'image de l'arête supérieure de cette face 35 coïncide avec le réticule 29 vertical. Dans ces conditions, il suffira de déplacer la coulisse 13 au moyen de la manivelle
15 entre chaque passe verticale pour fraiser l'ensemble de cette face 35.
Par ailleurs, pour fraiser un arc de cercle interne ou externe, il est avantageux de faire coïncider l'axe du système optique 27 avec celui de la table tournante et avec le centre de l'arc de cercle à usiner sur la pièce. Toutefois, lorsque ce centre a été amené dans la position requise, on peut déplacer le système optique de façon que le centre des réticules 29 soit situé sur la surface en arc de cercle à usiner. Ainsi, le bord de cette surface apparaît au centre de l'écran ainsi que l'outil.
La possibilité d'incliner légèrement l'axe de la table 10 par rapport à la verticale permet de réaliser des matrices de découpage dont les flancs sont légèrement coniques afin de permettre un bon dégagement de la pièce découpée.
En revanche, la disposition générale de la machine permet d'usiner les poinçons avec un profil constant sur une grande longueur. Elle permet également de tailler une pièce de grande longueur au même profil et de sectionner ensuite dans cette pièce une partie destinée à former le poinçon et une seconde partie destinée à former l'extracteur coulissant dans la matrice de découpage.
Les passages cylindriques pour les perceurs pourront être usinés après coup dans la pièce destinée à former la pièce de guidage.
Les matrices et les poinçons peuvent être usinés dans un métal à l'état tendre puis traités thermiquement afin d'obtenir la dureté désirée. Une fois ces traitements terminés, on peut encore rectifier les profils au moyen de la meule 20.
Pour le rectifiage, on aura avantage à déplacer le support 3 à la main au moyen du levier qui double le système de déplacement à crémaillère et à moteur. L'ajustage de la meule 20 par rapport à la pièce à usiner s'effectuera de la même façon que pour la fraise, bien que cette pièce soit de dimensions plus grandes. Cependant, dans le cas où les arrondis internes à rectifier sont de diamètres très petits, on peut profiler la meule au moyen d'un gabarit en diamant que l'on place sur la coulisse 13 en lieu et place de la pièce à usiner. Il suffit ensuite de foncer dans la pièce avec la meule pour obtenir l'arrondi désiré.
Le système optique 27 donne une image agrandie de dix ou vingt fois de la pièce à usiner et de la fraise. La mise au point peut être effectuée sur la fraise puisque la distance entre l'écran et les broches 1 6a et 19a reste constante. Au début de la passe, lorsque la face supérieure de la pièce à usiner se trouve exactement au niveau de l'axe de la fraise, la pièce et l'outil apparaissent avec la même netteté. Il est évident, en revanche, que lorsque la table se déplace vers le haut au cours de la passe d'usinage, la face supérieure de la pièce à usiner devient légèrement floue. Cependant, comme l'usinage se fait selon des surfaces dont les génératrices sont exactement cylindriques, ou ont une conicité constante mais très faible, il suffit que le repérage de position se fasse au début de la passe.
La fraise montée dans la pince 17 peut être soit une fraise en bout, soit une fraise radiale.
Dans le premier cas, l'usinage de surfaces planes se fera en orientant l'arête de cette surface de façon qu'elle coïncide avec le réticule 29 vertical, tandis que dans le second cas l'arête de la surface usinée coïncidera avec le réticule 29 horizontal.
Pour ajuster la position exacte de la pièce à usiner par rapport à l'outil de fraisage ou de meulage, on peut se baser sur les coordonnées des points essentiels du profil à usiner et, après avoir réglé la position de la table pour un premier point et amené ce point, par exemple, au centre de l'écran, déplacer successivement le dispositif optique puis la table en repérant le nouveau point par rapport à la table grâce aux graduations que portent le support 5 et la coulisse 32. On peut ainsi procéder point par point, par le calcul en utilisant les vis micrométriques que manoeuvrent les manivelles 33 et 34, ainsi que les déplacements des coulisses commandées par les manivelles 14 et 15.
Cependant, on peut également marquer au préalable sur l'ébauche de pièce à usiner au moyen d'une machine à pointer, par exemple, les points essentiels du profil. Il suffit dès lors, pour passer d'une position d'usinage à la suivante, d'amener les points marqués successivement dans des positions favorables par rapport aux réticules.
Finalement, il est également possible de procéder au pointage de l'ébauche de pièce à usiner en remplaçant sur le support 32 la pièce 31 par un organe portant un pointeau. On peut ainsi utiliser le dispositif à coordonnées 5, 32 pour pointer l'ébauche de pièce à usiner en lieu et place d'une machine à pointer usuelle.
Ainsi, la machine permet d'effectuer toutes les opérations qui conduisent à la réalisation d'une paire d'outils de découpage susceptibles d'être montés sur un bloc à colonne en vue de la fabrication en série de pièces découpées dans des bandes métalliques.