EP0035939A1

EP0035939A1 - Machine à outil rotatif pour les travaux de reproduction ou de finition

Info

Publication number: EP0035939A1
Application number: EP81400336A
Authority: EP
Inventors: Claude Marc
Original assignee: Comeca Sa Ste
Current assignee: Comeca Sa Ste
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1981-03-04
Publication date: 1981-09-16
Also published as: FR2477455A1; EP0035939B1; DE3160339D1; FR2477455B1

Abstract

Machine à outil rotatif, par exemple abrasif, pour les travaux de finition ou de reproduction et notamment pour l'usinage du contour de au moins une pièce (8) fixée à plat sur un gabarit (7) de reproduction, la dite machine étant constituée d'un bâti (1) sur lequel est montée une table de travail (2) pourvue d'au moins un plan de travail (3) horizontal dans la zone duquel est situé ou partiellement situé au moins un outil (4) fixé sur un arbre rotatif vertical (19) sensiblement au-dessus d'un guide cylindrique (6) monté fou sur le même axe au dessus du niveau du plan de travail (3) en sorte qu'il puisse coopérer avec le bord du gabarit. Sur la dite machine le guide (6) comporte des moyens susceptibles de maintenir l'ensemble gabarit pièce à différentes distances de l'outil (4) en sorte de permettre sans déplacement du gabarit (7) par rapport à la pièce (8) plusieurs passes d'usinage du contour de la dite pièce à des profondeurs différentes.

Description

La présente invention a pour objet une machine à outil rotatif destinée à reproduire sur une pièce les motifs d'un gabarit ou pièce mère ou à finir une pièce ébauchée à partir d'un gabarit ou pièce mère.
Il est connu dans le cas d'usinage par reproduction d'une pièce préalablement ébauchée ou non de faire appel à des machines dotées d'un organe de fixation de la pièce à usiner et du gabarit sur un plan de travail et d'un outil rotatif tel une bande abrasive déplaçable suivant le contour du gabarit (brevet Français N° 2.229 501 PETITJEAN).
L'inconvénient de ce type de machine est que l'on doit avant tout usinage régler de manière très précise la position de la pièce par rapport au gabarit et/ou par rapport aux outils.
Un autre inconvénient réside dans la mobilité de l'outil qui dans le brevet Français N° 2.229 501 est portée en bout de bras articulé qui prend du jeu à l'usage d'où une perte de précision de l'usinage.
D'autres machines connues utilisent un chariot porte-outil mobile sur des glissières du plan de travail et qui-est doté d'un galet coopérant en guidage avec le gabarit.
Pour obtenir un guidage précis de la pièce à usiner les guides ou glissières du chariot porte-outils doivent être réalisées de manière précise et les différents organes sont généralement pourvus d'aménagements spéciaux limitant leur usure ce qui rend la fabrication de telles machine longue et onéreuse. D'une manière générale, ce type de machine est plus particulièrement destiné à l'usinage de grandes séries de pièces et son emploi de par son coût n'est pas envisageable pour des petites ou moyennes séries.
La présente invention telle qu'elle est caractérisée dans les revendications ci-après a pour but : la suppression de ces inconvénients en mettant en oeuvre une machine simple à réaliser et peu coûteuse, particulièrement destinée à l'usinage de petites séries de pièces de manière précise sans aucun réglage de la position de la pièce à usiner par rapport à l'outil et sans réglage particulier de la position de la pièce par rapport au gabarit.
Un autre but de la présente invention est de réaliser une machine du type défini plus avant avec laquelle il soit possible d'obtenir des profondeurs de passe successives différentes sans réglage de la position de la pièce par rapport au gabarit.
Un autre but de l'invention est la mise en oeuvre d'une machine qui n'exige pas pour l'usinage des pièces un personnel qualifié ce qui tend à réduire le coût du produit fini malgré le nombre peu important de pièces à usiner dans l'hypothèse d'un usage de la machine selon l'invention pour des petites séries.
La lecture de la description ci-après dans laquelle l'invention est déccrite plus en détail selon une forme préférentielle de réalisation facilitera sa compréhension.

- La figure 1 est une vue de dessus d'une telle machine.
- La figure 2 est une vue de la machine en coupe AA- suivant la figure 1.
- Les figures 3.4.5. sont des vues en coupe d'exemples de réalisation du guide d'usinage.
- La figure 6 est une vue en perspective d'un gabarit d'usinage.
- Les figures 7 et 8 sont des vues du système de mise en tension de la bande abrasive et du réglage du parallèlisme des rouleaux rotatifs.

La machine à outil rotatif selon l'invention peut être une machine utilisée pour la reproduction de pièces à partir d'un gabarit ou pièce mère ou une machine du type ponceuse, utilisée pour la finition de pièces à partir d'un gabarit ou pièce mère.
Telle que représentée, la machine selon l'invention par exemple du type ponceuse à double bande comprend un bâti 1 sur lequel est posée une table 2 pourvue d'au moins un plan de travail 3.
Dans la zone du plan de travail la machine est pourvue d'au moins un outil rotatif 4 abrasif, monté dans un carter de protection ₅ et pourvu d'au moins un guide 6 (fig.12) coopérant avec un gabarit 7 sur lequel est fixée la pièce à usiner 8 préalablement ébauchée, le dit gabarit et la dite pièce étant manoeuvrée par l'utilisateur de la machine.
Le bâti 1 est constitué par quatre pieds 9 verticaux, de même longueur entretoisés à leur extrémité supérieure par deux longerons 10 horizontaux et parallèles et par au moins une traverse 11 horizontale et perpendiculaire aux dits longerons en bout desquels elle est fixée.
Les longerons 10 sont dotés de plusieurs orifices cylindriques d'axe vertical de passage de moyen de fixation de la table 2 au bâti 1.
De préférence, la machine est pourvue d'au moins trois cales 12 interposées entre les longerons et la table pour régler la position de celle-ci par rapport au bâti et/ou pour régler l'orthogonalité de son plan de travail par rapport à l'axe de l'outil rotatif.
La table 2 en métal ou autre se présente sous la forme d'une paroi plane de préférence horizontale de contour extérieur polygonal ou curviligne pourvue d'au moins un contour curviligne, circulaire ou polygonal définissant le plan de travail 3.
Le contour du plan de travail est tel que quelle que soit la position de l'utilisateur de la machine par rapport au dit contour, celui-ci puisse sans aucune gêne accéder à l'outil rotatif. La forme du contour du plan de travail est telle qu'elle permet également de disposer intégralement le gabarit sur le plan de travail et ceci malgré la position du dit gabarit par rapport à l'outil rotatif lorsqu'il usine la pièce.
Selon une forme préférentielle de réalisation comme représentée en figure 1 la table se présente sous la forme d'un rectangle d'axe longitudinal parallèle aux longerons prolongé au delà d'un de ses petits côtés par le plan de travail 3.
Ce plan de travail épouse sensiblement la forme d'un triangle dont la grande base est perpendiculaire à l'axe longitudinal de la forme rectangulaire et déborde la dite forme de part et d'autre de ses côtés longitudinaux 13, la dite base étant plus large que la table.
Le plan de travail est doté de deux petits côtés 14 raccordant les côtés 15 de la forme triangulaire du plan de travail 3 aux côtés 13 longitudinaux de la forme rectangulaire de la table 2. Les côtés 15 sont de préférence perpendiculaires l'un à l'autre ou forment entre eux un angle supérieur à un droit et sont disposés de manière symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la forme rectangulaire de la table. Avantageusement les côtés 15 sont raccordés l'un à l'autre par un arrondi pour des raisons de sécurité évidentes à l'homme de l'art.
En outre, pour diminuer l'empattement de la machine les côtés 14 du plan de travail sont perpendiculaires aux côtés 15 auxquels ils se raccordent ou forment avec ceux-ci.un angle obtus.
Le plan de travail tel que décrit est particulièrement adapté à recevoir deux outils rotatifs situés respectivement de part et d'autre de l'axe longitudinal de la table 2. De préférence les deux outils abrasifs rotatifs sont de grosseur de grain différente pour réaliser tout d'abord une demi-finition en travaillant avec l'outil dont la grosseur de grain est la plus importante et une finition en travaillant avec l'autre outil.
Pour cela l'utilisateur de la machine va engager la pièce préalablement ébauchée et son gabarit sur le plan de travail par un des petits côtés 14 et tout en l'appliquant contre l'outil abrasif va lui imprimer un mouvement d'avance (visualisé sur la fig. 1 par la flèche A) dirigé de ce côté 14 vers la zone du plan de travail située en deçà de l'axe longitudinal de la table 2.
Après réalisation de la demi-finition telle que représentée en fig:1 l'utilisateur en engageant la pièce et son gabarit par le petit côté 14 symétrique au précédent par rapport à l'axe longitudinal de la table procède à la finition avec le deuxième outil rotatif.
Selon une forme préférentielle de réalisation les outils abrasifs 4 sont constitués chacun par une bande abrasive sans fin partiellement située dans le plan de travail montée sur des galets 16 et 17 d'axes perpendiculaires au dit plan. Les bandes abrasives sont avantageusement logées dans un carter de protection raccordé à une buse 18 d'aspiration des déchets d'usinage.
Ce carter est pourvu d'au moins deux couvercles montés sur charnières pour permettre le changement de la bande abrasive et/ou des galets 16 et 17. Ces galets sont calés de manière amovible par tous moyens connus sur des arbres rotatifs verticaux-et s'engagent chacun dans un orifice ménagé dans la table 2 et tourillonnent dans des paliers situés sous la dite table.
L'arbre 19 correspondant au galet 16 est monté dans au moins deux paliers 20 fixés par tous moyens connus à une des faces verticales de la traverse 11 du chassis 1.
L'arbre 21 correspondant au galet 17 est monté dans au moins deux paliers 22 fixés sur un moyen de mise en tension de la bande et de réglage du parallélisme des deux galets 16 et 17. L'arbre 19 au-delà de son palier inférieur 20 est doté d'une poulie 23 pourvue d'au moins une gorge recevant une courroie de. transmission 24 coopérant avec une poulie 25 calée sur l'arbre de sortie d'un organe moteur 26 solidaire du chassis 1.
La courroie 24 est mise en tension par un tendeur 27 connu en soit, représenté schématiquement.en fig. 1. Ce tendeur est fixé par tous moyens connus au bâti 1 de la machine.
La poulie 25 est dotée d'au moins deux.gorges recevant chacune une courroie 24 pour entraîner en rotation les deux galets 16 de la machine et les deux bandes abrasives 16.
Avantageusement, l'organe moteur 26 tel un moteur électrique est équipé d'un organe de selection de son sens de rotation et est associé à un moyen de variation de la vitesse de rotation de la bande abrasive 4.
L'arbre 19 est doté d'un collet 27 disposé sous le galet 16 et au niveau de l'orifice ménagé dans la table dans laquelle s'engage le dit arbre 19.
La face supérieure du collet 27 est située au-dessus du plan de travail 3 et le diamètre du dit collet est inférieur au diamètre de l'orifice de la table dans lequel s'engage l'arbre 19. Contre la face supérieure du collet 27 et sous l'extrémité basse du galet 16 est monté le guide d'usinage 6. Contre ce guide en cours d'usinage vient buter la face de référence 7A du gabarit 7.
Dans l'exemple de réalisation représenté en fig.1, le profil de la face 7A est curviligne et présente une succession de creux et de bosses qui doivent être reproduits sur la pièce 8 portée par le gabarit.
Lorsque l'utilisateur imprime à la pièce et à son gabarit un mouvement d'avance le guide 6 suit le profil de la face de référence 7A en sorte que la pièce soit également animée d'un mouvement d'avance par rapport à l'outil abrasif pour reproduire sur une des faces de la dite pièce le profil de la face 7A.
La génératrice de l'outil rotatif qui pénètre le plus dans la pièce 8 est toujours située dans un plan qui passe par l'axe de rotation de l'outil et du guide et par le point de contact du dit guide avec la face de référence 7A du gabarit. Cette condition doit être remplie quelque soit la position de la pièce 8 en cours d'usinage et de son gabarit par rapport à l'axe longitudinal de la machine.
Cette particularité permet de reproduire sur la pièce des profils relativement complexes sans avoir d'angle d'attaque imposé.
A cet effet, le guide 6 est de forme-circulasre ou cylindrique, doté d'au moins une surface extérieure de révolution, par exemple circulaire uu cylindrique coaxiale à l'arbre 19 et libre en rotation par rapport à celui-ci contre laquelle vient buter la face de référence du gabarit.
Le guide 6 est libre en rotation par rapport à l'arbre 19 sur lequel il est monté en sorte que lorsque le dit arbre et l'outil sont animés d'un mouvement de rotation le dit guide puisse faire rotation par friction contre le gabarit 7.
De préférence le guide 6 est constitué par un organe de roulement doté d'une bague intérieure 28 coaxiale à l'arbre 19 sur lequel elle se bloque et d'une bague extérieure 29 libre en rotation par rapport au dit arbre 19.
La bague intérieure 28 est montée en force sur l'arbre 19 et repose sur la face supérieure du collet 27.
Entre la dite bague et l'extrémité basse du galet 16 est disposé un organe de blocage en translation du guide 6 par rapport à l'arbre 19.
Ce organe permet également de maintenir à distance l'extrémité basse du galet 16 de la bague extérieure du guide en sorte que la bande abrasive entraînée par ce galet ne puisse frotter contre la dite bague 29.
Le rayon extérieur de la bague 29 est égal ou différent du rayon hors tout de l'outil rotatif ou égal ou différent du galet 16 plus une fois l'épaisseur de la bande abrasive.
La différence entre la valeur du rayon extérieur de la bague 29 et le rayon de l'outil rotatif conditionne la valeur de la pénétration maximale du dit outil dans la pièce 8. Pour régler la profondeur de passe la bague 29 de l'organe de roulement constituant le guide 6 est de préférence amovible en sorte que l'utilisateur en fonction des besoins du travail d'usinage puisse le remplacer par une bague de diamètre plus grand ou plus petit.
A cet effet le galet 16 est calé sur l'arbre 19 de manière démontable.
Cette disposition permet également le remplacement du galet 16 par un autre galet de plus grand ou de plus petit diamètre, mieux adapté au profil à réaliser sur la pièce 8.
Comme représenté en figure 6, le gabarit 7 coopérant avec le guide 6 est doté de butées 7B de positionnement de la pièce à usiner 8.
Cette pièce est fixée au gabarit par deux brides latérales 7C connues en soit.
Ce gabarit est pourvu d'un décrochement 7D venant se situer sous l'extrémité basse de l'outil rotatif en sorte que la face 7A soit dégagée de la dite extrémité lorsqu'elle est en appui contre le guide 6.
Avantageusement le gabarit est doté de moyens de préhension tels que des poignées fixées par tous moyens connus.
Selon une autre forme de réalisation, le guide d'usinage est constitué par un organe de roulement tel un roulement à billes, coaxial et fixé à l'arbre de l'outil et par une bague coopérant avec le gabarit calée par rapport à la bague extérieure du du roulement par un organe de positionnement solidaire de la bague extérieure.
Comme représenté en fig.4 le guide 6 comprend un roulement à billes 6B monté de manière connue sur l'arbre 19, un organe intermédiaire ou une bague 30 solidaire de la bague extérieure du roulement et une bague 31 amovible emmanchée et positionnée sur l'organe 30.
Cette bague 31 est destinée à coopérer avec la face 7A du gabarit 7.
La bague 30 est pourvue d'une série d'orifices radiaux recevant respectivement des dispositifs de blocage de la bague 31.
Ces organes sont constitués comme connu par un organe élastique tel un ressort agissant sur une bille qui est engagée lorsque
la bague 31 est mise en place dans une gorge annulaire 32 ménagée dans l'épaisseur de la dite bague 31 et ouverte vers son axe.
Selon une autre forme de réalisation comme représentée en figure 5, le guide d'usinage 6 présente une série de gradins ou d'épaulements 6A de diamètres différents destinés à coopérer avec la face 7A du gabarit, en sorte que l'utilisateur de la machine puisse choisir la profondeur dé passe de l'outil sans avoir à démonter le dit guide 6.
A cet effet, ce guide d'usinage est monté rotatif et fixé en translation sur une douille 33 coaxiale à l'arbre 19 sur lequel elle est montée.
De préférence, des organes de roulement 34 sont disposés entre la douille et le guide de manière connue de l'homme de l^tart.
La douille 33 est pourvue d'un orifice oblong longitudinal parallèle à l'axe de l'arbre 19.
Dans cet orifice est engagé un moyen d'arrêt en rotation constitué de préférence par une vis 36 engagée dans un orifice fileté ménagé dans l'arbre 19.
Pour disposer un des épaulements 6A du galet 6 en regard de la face 7A du gabarit 7 et pour le bloquer dans cette position la douille 33 coopère avec un levier à fourche 33A articulé au bâti
1 et est pourvue d'un moyen d'arrêt en translation par rapport à l'arbre 19.
Comme connu ce moyen est constitué par une bille engagée dans un
orifice radial de la douille et poussée vers l'arbre rotatif par un organe élastique.
En fonction de l'épaulement choisi pour coopérer avec la face de référence 7A du gabarit la bille va s'engager dans une rainure annulaire ménagée dans l'arbre rotatif, le dit arbre rotatif présentant comme illustré plusieurs rainures superposées.
Selon une variante de réalisation la forme en gradin du guide 6 est réalisée par l'empilage des bagues dé diamètres extérieurs différents.
Afin de régler le parallèlisme des axes des galets 16 et 17 coopérant avec la même bande abrasive 4 les paliers 22 dans lesquels tourillonne l'arbre 21 porteur du galet 17 sont montés sur une paroi verticale 37 articulée autour d'un arbre 38 horizontal et transversal a la direction générale de la bande 4. L'arbre 38 est solidaire d'un organe support 39 du dispositif de tension de la bande.
Cet organe 39 est doté d'une butée 40 réglable s'opposant au mouvement angulaire de la paroi verticale 37 autour de l'axe 38 afin de conserver le parallèlisme de l'arbre 22 par rapport à l'arbre 19.
L'organe 39 est solidaire d'un arbre 41 vertical articulé au bâti 1.
Cet arbre est pourvu d'un bras 42 coopérant avec un organe de mise en tension de la bande.
Avantageusement, cet organe est constitué par un levier 43 doté d'un contre poids 44 amovible.
Ce levier est articulé au bâti et son point d'articulation est pourvu d'une tige 45 perpendiculaire au bras 42 sur lequel elle s'appuie pour que l'arbre 17 soit susceptible d'un mouvement de rotation autour de l'arbre 41 apte à tendre la bande.
La machine telle que décrite est plus particulièrement destinée à l'usinage sur des pièces en bois ou tous autres matériaux, de profils complexes sans emploi de personnel qualifié.
Il va de soi que la présente invention ne se limite pas aux exemples de réalisation décrits mais au contraire, la machine selon l'invention peut recevoir tous aménagements ou variantes tout en restant dans le cadre du présent brevet.

Claims

1. Machine à outil rotatif pour les travaux de reproduction ou de finition et notamment pour l'usinage du contour de au moins une pièce (8) fixée à plat au-dessus d'un gabarit (7) de reproduction, la dite machine étant constituée d'un bâti (1) sur lequel est montée une table de travail (2) pourvue d'au moins un plan de travail (3) horizontal dans la zone duquel est situé ou partiellement situé au moins un outil (4) fixé sur un arbre rotatif vertical (19) sensiblement au-dessus d'un guide cylindrique (6) monté fou sur le même axe au-dessus du niveau du plan de travail en sorte qu'il puisse coopérer avec le bord du gabarit (7) l'ensemble gabarit et pièce étant mobile sur le plan de travail, caractérisée en ce que le guide cylindrique (6) comporte des moyens susceptibles de maintenir l'ensemble gabarit pièce à usiner à différentes distances de l'outil (4) en sorte de permettre sans déplacement du gabarit (7) par rapport à la pièce (8) plusieurs passas d'usinage du contour de la dite pièce à des profondeurs différentes selon la forme du contour du dit gabarit (7).

2. Machine à outil rotatif selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dit guide (6) comporte au moins une bague cylindrique extérieure de guidage (29) ou (31) interchangeable avec au moins une autre bague cylindrique de diamètre extérieur différent en sorte que leur utilisation consécutive sur l'arbre vertical (19) du même outil (4) ou sur l'arbre d'un outil de diamètre égal au premier outil permette sans démontage de la pièce (8) et sans démontage du gabarit (7) d'effectuer plusieurs passes d'usinage.

3. Machine à outil rotatif selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le guide (6) est constitué d'un roulement du type roulement à billes, à rouleaux ou autres, dont la bague intérieure (28) est fixée sur l'arbre rotatif (19) de l'outil et dont la bague extérieure (29) est amovible et interchangeable avec au moins une autre bague extérieure de diamètre extérieur différent de manière à ce que leur utilisation successive en commençant par celle de diamètre supérieur jusqu'à celle de diamètre inférieur permette d'effectuer plusieurs passes d'usinage tout en suivant les formes données par le gabarit.

4. Machine à outil rotatif selon la revendication 1 caractérisée en ce que le guide d'usinage (6) présente une série de gradins (6A) ou d'épaulements de diamètres différents coopérant séparément avec la face de référence du gabarit (7) et que le dit guide (6) coopère avec un moyen (33) assurant sa mobilité en translation par rapport à l'arbre (19) de l'outil et assurant son immobilisation en translation par rapport au dit arbre pour positionner le gradin (6A) sélectionné en regard de la face de référence du gabarit (7).

5. Machine à outil rotatif selon les revendications 1 et 4 caractérisée en ce que le moyeu comprend une douille (33) sur laquelle est monté rotatif le guide (6), emmanchée sur l'arbre (19) de l'outil de telle manière à ce qu'elle soit libre en translation et fixe en rotation par rapport au dit arbre et coopérant avec des dispositifs (33A) de commande de sa translation par rapport au dit arbre et avec des moyens assurant le positionnement de la dite douille par rapport au dit arbre.

6. Machine à outil rotatif selon les revendications 1,4 et 5 caractérisée en ce que la forme en gradin du guide d^tusinagé (6) est réalisée par l'empilage de bagues de diamètre extérieur différent.

7. Machine à outil rotatif selon la revendication 1 caractérisée en ce que le dit gabarit (7) est doté d'un décrochement permettant de dégager sa face de référence de l'extrémité basse de l'outil rotatif (4).

8. Machine à outil rotatif selon la revendication 1 caractérisée en ce que le contour de forme polygonale circulaire ou curviligne du plan de travail (3) de la table (2) présente au moins un côté (14) de raccordement au profil de la table et perpendiculaire ou transversal au mouvement d'avance du gabarit (7) et de la pièce (8) par rapport à l'outil rotatif (4).

9. Machine à outil rotatif selon les revendications 1 et 8 caractérisée en ce que le contour du plan de travail (3) est de forme triangulaire et est raccordé au profil de la table (2) par deux côtés transversaux (14) à la direction d'avance du gabarit (7) et de la pièce (8) ce qui permet quelle que soit la position de l'utilisateur par rapport au dit contour que celui-ci puisse sans aucune gêne acceder à l'un et à l'autre des outils (4).

10. Machine à outil rotatif selon la revendication 1 et chacune des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte sur le plan de travail deux outils (4) rotatifs constitués par deux bandes sans fin entraînées en rotation.