FR2485415A1 - Tour a fileter a vibration pour decolletage de precision - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN TOUR A FILETER POUR DECOLLETAGE DE PRECISION. ELLE SE RAPPORTE A UN TOUR A FILETER DANS LEQUEL L'OUTIL 2 EST DISPOSE DANS UN CHASSIS PIVOTANT 51 PERMETTANT LE REGLAGE DE SON INCLINAISON, ET EST PORTE PAR UN CHASSIS 57. UN VIBRATEUR 64 FAIT VIBRER L'OUTIL DE MANIERE QUE SES POINTS DE FIXATION SE TROUVENT A DES NOEUDS DE VIBRATION MAIS QUE L'EXTREMITE DE COUPE SE TROUVE A UN VENTRE DE VIBRATION. APPLICATION AUX DECOLLETAGES AUTOMATIQUES SUR TOURS A FILETER.

Description

La présente invention concerne de façon générale les tours à fileter et

plus précisément un tour à fileter à vibration destiné au décolletage de précision, permettant

la formation de filetages avec un excellent rendement d'usi-

nage, sur des matières dont l'usinage est difficile tel que l'acier inoxydable, le titane et le cuivre au béryliiuin,par filetage sous vibration selon lequel une force ayant une

forme d'onde pulsée de coupe est utilisée.

Lors de l'usinage de filetages à l'aide d'un outil de coupe agissant sur la surface d'une matière difficile à couper telle que l'acier inoxydable, le titane ou le cuivre au béryllium, notamment un acier inoxydable sous une forme cylindrique ayant un diamètre externe de 10 mm ou moins et une paroi mince de 0,5 mm ou moins, lors de la mise en oeuvre des opérations connues d'usinage, le bout de coupe de l'outil s'use après l'usinage d'un nombre de pièces de l'ordre de à 50, et le bout de coupe doit alors être remplacé. En

outre, il faut 7 à 8 coupes pour une finition à des dimen-

sions particulières. Ainsi, une telle opération d'usinage

a donc présenté une faible productivité.

En outre, en général, même dans des conditions dans lesquelles l'usinage des filetages est possible au cours d'une seule passe, on a dû toujours effectuer une

passe de finition comprise entre 0 micron et quelques di-

zaines de microns, après l'usinage grossier, pour des rai-

sons telles que l'obtention de la précision voulue sur la

configuration et la stabilité dimensionnelle.

Une autre difficulté est due au fait que, lors

de l'usinage classique dans le cas ou par exemple des file-

tages du type M30/Pl,5 sont formés au cours d'une seule passe sur de l'acier inoxydable, la principale composante

de la force de résistance de coupe a une amplitude im-

portante de l'ordre de 2300 N. Les mécanismes d'entrainement du coulisseau portant l'outil de coupe et du chariot ou tablier d'avance longitudinale ainsi que le mécanisme de fixation de l'outil de coupe ou le porte-outil doivent avoir

une rigidité et une résistance mécanique élevées pour sup-

porter ces forces importantes de résistance. En conséquen-

ce, les différents éléments de la machine ou la machine dans son ensemble doivent obligatoirement être robustes et encombrants. L'invention concerne un tour à fileter à vibration destiné au décolletage de précision,permettant la découpe positive et précise, en un seul cycle de décolletage, d'un filetage de dimension et de configuration particulières,

sur des matériaux d'usinage difficile, la durée d'utilisa-

tion de l'outil de coupe étant simultanément remarquablement prolongée. L'invention concerne aussi un tel tour d'usinage à vibration destiné au décolletage de précision, dans lequel la dimension et la rigidité du chariot, du coulisseau et du mécanisme de maintien en position fixe de l'outil de coupe

ainsi que l'énergie motrice nécessaire à la broche princi-

pale, peuvent être réduits, et l'ensemble du tour peut

être léger et de petite dimension.

L'invention concerne aussi un tour du type précité dans lequel le coulisseau destiné à porter l'outil de coupe

est entraîné pneumatiquement, si bien que le mécanisme d'en-

trainement peut être léger et n'a pas obligatoirement une

grande rigidité.

L'invention concerne aussi un tour du type décrit dans lequel un mécanisme de commande à toucheaux de came,

comprenant des cames et des styles formant toucheau des-

tinés à régler les déplacements de l'outil de coupe par rapport à la pièce, c'est-à-dire le déplacement vers la pièce, le mouvement de dégagement par rapport à la pièce après l'usinage et le mouvement de retrait, est réalisé avec une

construction simple et de petite dimension.

L'invention concerne ainsi un tour du type décrit dans lequel, par rapport à un tour classique, la rigidité de la broche principale peut être réduite et la force de

serrage de la pièce peut aussi être réduite, le tour per-

mettant un usinage avec un faible défaut de circularité et

une excellente stabilité dimensionnelle.

L'invention concerne aussi un tour du type décrit

dans lequel une pièce tubulaire peut être maintenue en posi-

tion fixe sur la broche principale à l'aide d'une seule ma-

nipulation de commande et simultanément le décolletage peut être réalisé aux surfaces interne et externe de la pièce sans

formation d'ébarbures.

Plus précisément, l'invention concerne en résumé un tour à fileter à vibration destiné à un décolletage de

précision dans lequel des ébauches de pièce sont intro-

duites une à une par un dispositif d'alimentation d'ébauche vers un mandrin destiné à les maintenir, à une première extrémité d'une broche principale destinée à entraîner le mandrin en rotation, et le décolletage de précision est réalisé sur chaque ébauche à l'aide d'un outil de coupe monté sur un

support lui-même porté par un ensemble à chariot, les mou-

vements étant commandés par un dispositif convenable, le tour étant tel que - le dispositif d'alimentation d'ébauche fait avancer les ébauches une à une par la partie interne creuse de la broche principale, - l'ensemble à chariot mobile comprend un chariot qui, en étant synchronisé sur la rotation de la broche principale, se déplace parallèlement à l'axe de cette broche à une vitesse correspondant au pas du filetage formé, et un coulisseau destiné à se déplacer perpendiculairement à la direction de déplacement du chariot, - le support d'outil est monté sur le coulisseau et a un bâti inclinable ou pivotant de support de l'outil de

coupe, ce bâti étant monté sur le support d'outil en posi-

tion réglable par rapport à celui-ci si bien que la posi-

tion du bout de coupe de l'outil peut être modifiée, et - un vibrateur est disposé sur le coulisseau et est couplé à l'outil de coupe de manière qu'il provoque

la vibration de celui-ci pendant le décolletage.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure l est une vue en plan, avec certaines parties en coupe horizontale, d'un exemple de tour selon l'invention; - la figure 2 est une coupe en élévation par le plan repéré par la ligne Il- Il sur la figure 1, dans le sens des flèches;

- la figure 3 est une élévation frontale des élé-

ments de support d'outil de coupe; - la figure 4 est une coupe par le plan repéré par la ligne IV-IV sur la figure 3, dansle sens des flèches;

- la figure 5 est une coupe partielle agrandie re-

présentant l'état de fixation d'un organe en forme de coin représenté sur la figure 4; - la figure 6 est un schéma représentant les états de vibration en diverses positions de l'outil, celui-ci étant représenté schématiquement à côté de la courbe de vibration; - la figure 7 est une élévation latérale partielle représentant l'inclinaison de montage d'un outil de coupe;

- les figures 8a, 8b et 8c sont des schémas indi-

quant les directions de vibrations appliquées à l'outil; et - la figure 9 est une vue en plan représentant le

trajet du coulisseau du tour.

Dans le présent mémoire, les termes "gauche" et "droit" sont rapportés à la figure 1, alors que les termes "avant" et "arrière" désignent respectivement les parties inférieure et supérieure de la figure l. La direction "longitudinale" est celle qui coïncide avec l'axe de la

broche principale du tour ou qui est parallèle à cet axe.

Comme représenté sur la figure 1, le tour M à fileter à vibration pour décolletage de précision, selon l'invention, a un ensemble 1 à broche destiné à maintenir et faire tourner une pièce (matière d'ébauche) telle que

par exemple le corps d'un stylographe, un ensemble 3 à cha-

riot disposé en face de cet ensemble l à broche, à droite de celui-ci, et portant un outil 2 de coupe, un dispositif 4 de commande des mouvements de déplacement de l'ensemble 3 à chariot, et un dispositif 5 de commande du déplacement d'un tablier ou chariot d'avance longitudinale, décrit

dans la suite.

L'ensemble à broche précité comporte une broche principale 6 supportée par des roulements 8 afin qu'elle puisse tourner dans un support principal 7 et entraînée en rotation par un moteur convenable (non représenté). Cette broche principale 6 a une configuration tubulaire et elle porte, à son nez, des pinces américaines 9 montées sur elle. Une pièce 10 est maintenue dans ces pinces américaines

9 de manière que son extrémité externe droite dépasse lé-

gèrement en avant des pinces et hors de celles-ci. Dans le cas o la pièce a une forme tubulaire à paroi mince, les

pinces 9 comportent à l'intérieur un anneau il en C permet-

tant le maintien de la pièce 10 coaxialement à la broche

principale 6.

La matière destinée à former les pièces 10 est transmise sous forme d'ébauches dans un magasin ou une glissière 12 placé sur le côté gauche de l'ensemble 1 à broche. Lorsqu'une nouvelle ébauche 10 doit être mise en position en vue de son usinage, l'ébauche inférieure 10 de cette glissière 12 est poussée dans la partie interne creuse de la broche principale 6 par une tige-poussoir 16 destinée à se déplacer alternativement coaxialement à la broche principale, et elle est ainsi mise en position dans les pinces 9. Ainsi, les ébauches 10 de la glissière 12

avancent une par une, et la tige poussoir 16 et la glis-

sière 12 forment un dispositif d'avance d'ébauche.

Un vérin 13 de commande de pinces américaines est placé dans la partie gauche de la broche principale 6 et est maintenu autour de sa surface périphérique externe par un organe 14 de maintien. Ce dernier est couplé à la tige du piston d'un vérin pneumatique 15 aligné parallèlement à la broche principale 6 et il est ainsi commandé afin qu'il

provoque le coulissement, parallèlement à l'axe de la bro-

che, du vérin 13 de mise en action des pinces et commande l'ouverture et la fermeture de celles-ci. Un mécanisme connu,

bien que non représenté, est destiné à assurer l'accouple-

ment du vérin 13 de mise en action et des pinces américai-

nes 9. Un microcontact m 5 est disposé près de l'extrémité

gauche de la tige du piston du vérin 15.

Une poulie 17 est fixée à la broche 6 près du vérin 13. Une courroie sans fin 21 de synchronisation passe sur cette poulie 17 et sur une poulie 20 fixée à un arbre 19 d'entrée dépassant d'une première extrémité d'une boite de vitesses 18 du dispositif 5 de commande. La boite de vitesses 18 loge et supporte un mécanisme comprenant divers engrenages et réglé par rotation de leviers 22 et 23 qui sont montés à la face supérieure de la boite 18 de vitesses. Le mécanisme placé dans le boite 18 a deux arbres 24 et 25 de sortie dont les vitesses de rotation'peuvent être choisies à volonté par réglage du mécanisme afin que

la vitesse de déplacement du coulisseau ou chariot longi-

tudinal 36, décrit dans la suite du présent mémoire, va-

rie en fonction du pas choisi du filetage à former sur la

pièce.

Les deux arbres 24 et 25 de sortie de la boite 18 sont supportés à leurs parties externes par une plaque 26 de support afin qu'ils puissent tourner. Un embrayage 24a d'avance de coupe (embrayage de rotation vers l'avant)

destiné à provoquer le déplacement du chariot vers la gau-

che pour le décolletage est monté sur l'arbre 24. Un em-

brayage 25a de retour (embrayage de rotation en sens inverse) destiné à ramener le chariot en position originale après la fin du décolletage, est monté sur l'autre arbre 25

de sortie.

Des poulies 28 et 27 sont fixées respectivement aux extrémités droites des arbres 24 et 25 et sont couplées par

une courroie sans fin 29 de transmission qui passe sur elles.

Un frein électromagnétique 30 est couplé à la poulie 26 et a un arbre 31 de sortie sur lequel une première poulie étagée 32 est fixée. Une seconde poulie étagée 33 est fixée à une première extrémité d'une vis-mère longitudinale 34 d'avance du chariot en direction longitudinale, en position correspondant à la première poulie 32. Une courroie sans

fin 35 de transmission passe autour des deux poulies éta-

gées 32 et 33 en pouvant être déplacée sélectivement. La vitesse d'avance du coulisseau ou chariot d'avance longitu- dinale peut être modifiée par déplacement de la position

de passage de cette courroie sur les poulies 32 et 33.

L'ensemble précité 3 à chariot comporte le chariot précité 36 destiné à se déplacer parallèlement à l'axe de la broche 6 et un coulisseau 37 destiné à se déplacer sur le chariot 36 en direction perpendiculaire à l'axe de la broche. Le chariot 36 subit un déplacement alternatif en direction longitudinale sous la commande de la vis-mère 34 d'avance longitudinale lorsqu'elle tourne. Le coulisseau

transversal 37 est commandé afin qu'il se déplace en di-

rection transversale par les tiges 38a de pison de vérin

pneumatique 38 placées à gauche et à droite du coulisseau.

Les vérins pneumatiques 38 sont montés à demeure sur le chariot 36, et leurs tiges 38a passent dans des saillies 38b de guidage afin qu'elles se raccordent à des saillies 38c qui dépassent des parois gauche et droite du

coulisseau 37.

Le dispositif 4 de commande de chariot disposé près de l'ensemble 3 a des cames supérieure et inférieure 40 et 41 de copie supportées entre des bras 39 distants à

gauche et à droite et dépassant vers l'arrière d'une struc-

ture fixe B comme représenté sur la figure 2. La came su-

périeure 40 a une partie 40a de grand diamètre et une par-

tie 40b de petit diamètre. La came inférieure 41 a un diamètre égal à la partie 40b de petit diamètre de la came

supérieure 40.

Un style ou toucheau 42 de came destiné à coopé-

rer avec la face supérieure 40 est monté à l'extrémité ar-

rière du coulisseau 37. Un style 44 de came destiné à coo-

pérer avec la came inférieure 41 est monté à l'extrémité

arrière d'un bras 43 en saillie dépassant en arrière du cou-

lisseau 37. Les longueurs de dépassement de ces styles 42 et 44, c'est-àdire les positions de leursbouts sont réglées à l'aide de micromètres correspondants 42a et 44a qui leur sont associés. En outre, la position de la partie 40a de

grand diamètre de la came supérieure 40, en direction lon-

gitudinale, est réglée par un micromètre 40c placé sur le

côté gauche du bras gauche 39 de support.

Un organe 36a en saillie est disposé sur la face arrière du chariot précité 36 et est destiné à se déplacer de façon réglable, à volonté, le long de la face arrière, en direction longitudinale. Cet organe 36a, lorsqu'il se

déplace en direction longitudinale, est aussi destiné à ve-

nir au contact de dispositifs ma et mb de mise en action de commutateurs de limite m1 et m2 et à les déplacer, ces commutateurs étant montés avec un espacement prédéterminé et à des emplacements prédéterminés sur une partie fixe afin que cet organe coopère avec les dispositifs mna et mb de mise en action et déclenche les commutateurs m1 et m2

de limite. Les signaux résultants de ces derniers sont uti-

lisés pour la commande du frein électromagnétique 30, de l'embrayage 24a d'avance et de l'embrayage 25a de retour précités. Le coulisseau 37 a de manière analogue, sur sa face droite, un organe 37a en saillie qui est destiné à

déclencher des commutateurs de limite m3 et m4. Les si-

gnaux résultants du commutateur m3 sont utilisés pour commander l'embrayage 24a de rotation vers l'avant alors que le commutateur m4 est utilisé pour la confirmation de

la position du coulisseau 37.

Comme indiqué sur les figures 3 et 4, un support 48 d'outil est monté sur le coulisseau 37 et a des bâtis

49 fixés sur lui en des positions distantes dans la direc-

tion avant-arrière. Un châssis pivotant 51 destiné à sup-

porter l'outil de coupe 2, placé sur ses châssis 49 de

support et entre eux, est supporté afin qu'il puisse tour-

ner et que son angle de pivotement puisse étre réglé, dans son sens de basculement. Des tourillons 52 dépassant vers

l'extérieur sont fixés à la partie médiane du châssis pivo-

tant 51 et pénètrent dans des organes 53 dans lesquels ils peuvent tourner et qui peuvent coulisser verticalement dans des châssis 49 de support. Chaque organe coulissant 53 est supporté, comme indiqué sur la figure 5, par un organe 54 en forme de coin ayant une face d'extrémité plus épaisse contre laquelle une tige 55 est en butée. Un ressort 56

de compression est appuyé élastiquement contre l'autre ex-

trémité plus mince de l'organe 54 en forme de coin.

Ainsi, le déplacement de chaque organe 54 en for-

me de coin par déplacement de la tige 55 en translation par rapport à lui permet le soulèvement ou l'abaissement de l'organe coulissant 53, si bien que la position verticale du tourillon correspondant (c'est-à-dire du centre de l'outil

2 de coupe) peut être soulevée ou abaissée.

L'extrémité gauche du châssis pivotant 51 a une section en U et, dans la partie creuse, deux châssis 57

en U serrent l'outil 2 de coupe par dessous et par dessus.

Le châssis supérieur 57 en U est maintenu à demeure par ser-

rage de deux vis 58 et, à l'arrière de ce châssis, une longue vis 59 passe dans le châssis pivotant 51, de sa face supérieure jusqu'à sa partie inférieure et est en

butée contre la face supérieure du coulisseau 37 jusqu'au-

quel il arrive.

Le châssis pivotant 51 a, à son extrémité droite, une partie 60 de queue qui porte une vis 61 de réglage dont le bout est en butée contre la face supérieure du coulisseau

37. L'inclinaison du châssis pivotant 51 par rapport au cou-

lisseau 37 peut être réglée et fixée par rotation de cette

vis 61 de réglage et de la longue vis précitée 59.

Un châssis fixe 62 est supporté à demeure sur le chariot 37 entre les châssis précités 49 de support. Un vibrateur ultrasonore 63 est monté sur ce châssis fixe et un cornet 64 est suspendu au-dessous de lui. L'extrémité

inférieure de ce cornet 64 est couplée à l'extrémité droi-

te de l'outil de coupe 2 (c'est-à-dire l'extrémité opposée

à l'extrémité de travail).

Le point de couplage de l'outil 2 de coupe et du cornet 64 se trouve dans une partie d'amplitude maximale de l'onde vibratoire comme indiqué sur la figure 6, et les points de serrage de l'outil 2 et de fixation par les

châssis précités 57 en U se trouvent à des points d'am-

plitude nulle. Le bout 2a de coupe de l'outil 2 se trouve en un point qui correspond à l'amplitude maximale. Le réglage angulaire le plus avantageux pour l'outil 2 de coupe est celui pour lequel son inclinaison est réglée de manière qu'elle soit égale à l'angle d'avance 6 du filetage comme indiqué sur la figure 7, par réglage du châssis pivotant 51. Grâce à ce réglage de l'inclinaison de l'outil de coupe à l'angle d'avance, le bout de coupe de l'outil vibre dans la direction du filetage comme dans le cas de l'utilisation d'une vibration générale de flexion et non seulement la résistance subie par le bout de coupe

est réduite mais encore-le bout de coupe ne vient pas frap-

per les crêtes des filets lorsqu'il vient en sens opposé au sens de coupe, même lorsque le pas du filetage est très faible. En outre, bien que la vibration soit en générale

une vibration de flexion qui provoque la vibration de l'ou-

til dans des directions ascendante et descendante comme in-

diqué sur la figure 8a, il peut aussi s'agir d'une vibration de torsion provoquant une vibration de l'outil de coupe en torsion comme indiqué sur la figure 8b ou d'une vibration longitudinale provoquant la vibration de l'outil dans sa direction longitudinale ou d'allongement, comme indiqué sur la figure 8c, cette caractéristique étant utilisée par exemple pour la formation des filetages, c'est-à-dire à

l'extérieur d'une pièce.

Le tour ayant la construction et les caractéris-

tiques indiquées fonctionne de la manière suivante.

Avant une opération réelle de décolletage, la vi-

tesse de rotation de la vis-mère 34 d'avance longitudinale est réglée d'après le pas du filetage à former par rotation des leviers 22 et 23 afin que les rapports de réduction soient réglés dans la boite de vitesses 18. En même temps, la longue vis 59 et la vis 61 de réglage sont réglées afin qu'elles donnent une inclinaison particulière au châssis pivotant 51, donnant à l'outil 2 une inclinaison égale à

l'angle d'avance du filetage à former.

En outre, les longueurs de dépassement des styles 42 et 44 du dispositif 4 de commande de chariot sont réglées

par rotation des micromètres 42a et 44a afin que les dépla-

cements du chariot 36 et du coulisseau 37 soient réglés en

fonction du diamètre de la pièce 10. La distance d'éloigne-

ment de l'outil de coupe par rapport à la surface de tra-

vail en direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de

la pièce après usinage, est réglée par la longueur de dé-

passement du style 42 alors que la profondeur de coupe du filetage est réglée par la longueur de dépassement du style 44. En outre, la position de la partie 40a de grand diamètre de la came 40 est réglée par rotation du micromètre 40c afin que la synchronisation de l'éloignement de l'outil de la

pièce après usinage soit réglée.

La figure 1 représente l'état du tour dans lequel un cycle de décolletage a été terminé par formation d'un taraudage sur une pièce 10 maintenue par les pinces 9, le cycle suivant étant prêt à commencer. Dans cet état, le chariot 36 est déplacé plus loin vers la droite. Auparavant,

la tige poussoir 16 se déplace vers la droite et fait avan-

cer l'ébauche qui se trouve le plus bas dans la glissière dans la partie interne creuse de la broche 6. Juste avant que l'ébauche ainsi transmise à l'intérieur de la broche frappe la pièce 10 sur laquelle la précédente opération de décolletage a été effectuée, le vérin pneumatique 15

vient en retrait afin qu'il ouvre les pinces 9. L'ébau-

che qui vient d'avancer frappe alors la pièce déjà usinée qui est ainsi chassée des pinces 9. Simultanément, la nouvelle ébauche s'arrête dans l'espace délimité dans les

pinces 9.

A ce moment, le vérin pneumatique 15 s'allonge lé-

gèrement et serre ainsi les pièces 9 qui maintiennent ainsi fermement l'ébauche. Après ces opérations, le coulisseau 37 prend la position Pl qui se trouve au maximum vers la droite

sur la figure 9, et la saillie 37a du coulisseau 37 comman-

de le commutateur m4 de limite afin qu'il provoque le dé-

brayage de l'embrayage 24a de retour et le fonctionnement du frein électromagnétique 30 de manière que la vis-mère longitudinale 34 s'arrête. A ce moment, le vérin 15 s'al- longe afin que sa tige 15a commande le microcontact m5 et serre les pinces 9 qui maintiennent l'ébauche. A la suite de la commande du microcontact m5, les vérins pneumatiques 38 s'allongent et provoquent le déplacement du coulisseau

37 de la position P1 à la position P2 (figure 9).

Le déplacement longitudinal du coulisseau 37 cesse lorsque le style 44 vient au contact de la came inférieure

41. A ce moment, la saillie 37a de la face droite du cou-

lisseau 37 déclenche le commutateur m3 de limite qui provoque alors la fin du fonctionnement du frein 30 et la mise en

position embrayée de l'embrayage 24a de rotation d'avance.

En conséquence, la vis-mère longitudinale 34 tourne dans le sens d'avance à la vitesse préréglée et le chariot 36 se

déplace vers la gauche ou dans le sens de décolletage.

Lorsque le bout 2a de coupe de l'outil 2 vient au contact de la surface interne de l'extrémité droite de la pièce 10,

le décolletage commence.

Ensuite, lorsque le décolletage prescrit est ter-

miné et lorsque le coulisseau 37 avance vers la position P3 de la figure 9, le commutateur m 2 est commandé et provoque

le fonctionnement du frein électromagnétique 30 et, simulta-

nément, le débrayage de l'embrayage 25a d'avance, les vé-

rins pneumatiques 38 venant en retrait. Ensuite, le coulis-

seau 37 est commandé afin qu'il se déplace légèrement vers l'arrière et dégage ainsi l'outil de la surface usinée. A

ce moment, le coulisseau 37 a atteint la position P4. Pen-

dant que le coulisseau 37 se déplace de la position P5 à la

position P1, une nouvelle pièce est transmise dans les pin-

ces 9 comme décrit précédemment.

Pendant l'avance vers la gauche du chariot 36, le style 44 glisse le long de la came inférieure 41 mais, à ce moment, le style 42 se déplace en direction transversale tout en étant légèrement distant de la partie 40a de grand

diamètre de la came supérieure 40 et, lorsque le vérin pneu-

matique 38 se raccourcit, le style vient au contact de la partie 40a de grand diamètre et écarte ainsi légèrement l'outil de la surface usinée. Au moment o l'outil de coupe est dégagé de la surface usinée, l'embrayage 25a de rotation en sens inverse est embrayé par l'intermédiaire d'un circuit à retard, et le chariot 36 revient vers la droite, le style 42 glissant le

long de la partie 40a de grand diamètre de la came 40. En-

suite, lorsque le coulisseau 37 atteint la position P5, le style 42 descend le long de la face inclinée 40d de la came 40 et atteint la partie 40b de petit diamètre. A ce moment, le coulisseau 37 se déplace de la position P5 à la

position P6 et ultérieurement, il retourne vers l'état indi-

qué sur la figure 1, en étant guidé par contact du style 42

avec la partie 40b de petit diamètre de la came 40.

La position P5 du coulisseau 35 est réglée afin qu'elle corresponde à la position pour laquelle le bout de l'outil s'est déplacé vers la gauche audelà de l'extrémité

gauche du côté externe de la pièce 10.

Pendant l'opération de décolletage, le bout de cou-

pe de l'outil, auquel des vibrations de flexion sont appli-

quées par le vibrateur ultrasonore 63, vibre dans la direc-

tion d'avance (c'est-à-dire la direction de coupe) du file-

tage. Pour cette raison, la résistance de coupe devient re-

marquablement faible, et un décolletage précis devient possi-

ble. En outre, étant donné cette réduction remarquable de la résistance de coupe, le chariot 36, le coulisseau 37, les

cames 40 et 41 et les styles 42 et 44 ne doivent pas obli-

gatoirement posséder une grande rigidité; de plus, une énergie motrice relativement faible suffit à l'entraînement

du chariot 36 et du coulisseau 37. On peut citer aussi, com-

me avantage supplémentaire, le fait que la force de serrage

des pinces 9 peut être réduite, le fait que la durée d'utili-

sation de l'outil de coupe est fortement accrue, et le fait que la totalité de la machine peut être réalisée sous une

forme peu encombran Bien que la description qui précède concerne le

cas o le décolletage porte sur la surface interne d'une

pièce, le tour selon l'invention convient aussi au décolle-

tage de la surface externe d'une pièce, au cours d'un pro-

cessus analogue.

De manière analogue, comme lors d'un usinage classique, les mouvements de déplacement du chariot et du coulisseau du tour selon l'invention peuvent être assurés

par un système tel qu'un système hydraulique de reproduc-

tion ou un système d'avance à levier et came, et une comman-

de numérique ou par programme peut être utilisée avec des

servomoteurs (moteurs à impulsions ou moteurs à courant con-

tinu). On considère maintenant des exemples d'usinage et des exemples comparatifs destinés à indiquer plus en détail la nature et l'utilité de l'invention, ces exemples étant

donnés à titre purement illustratif et non limitatif.

EXEMPLE D'USINAGE No1 On forme par décolletage des filetages sur des ébauches ayant les caractéristiques suivantes, à l'aide du tour selon l'invention:

* matière: acier inoxydable selon la norme japo-

naise JIS SUS 304 dureté (Hv): 200 à 300 diamètre externe: 8,4 mm diamètre interne: 7,7 mm épaisseur de paroi: 0,35 mm configuration: cylindre creux à paroi mince Les caractéristiques des filetages (filetages externes) sont les suivantes pas: 0,75 mm hauteur de filets 0, 13 mm largeur en fond de filet: 0,3 mm longueur du filetage: 5 mm angle au sommet: 60 Les conditions de fonctionnement du tour sont les suivantes fréquence des vibrations de flexion de l'outil de coupe: 20 000 Hz amplitude du bout de coupe de l'outil soumis aux vibrations de flexion: 1,5 micron vitesse des vibrations de l'outilde coune:113 m/min matière du bout de l'outil de coupe:"UF 10" (bout très dur "Super Hard Tip" de Mitsubishi Kinzoku K.K.) vitesse de rotation de la broche: 500 tr/min vitesse de coupe de la pièce: 2,5 m/min fluide de coupe: huile de coupe période du cycle de coupe: 6 s

En conséquence, au cours d'un cycle de décolleta-

ge, la pièce est filetée sans ébarbure, sans déformation ou

sans détérioration des filets, sans usure du bout de l'ou-

til de coupe non plus qui effectue ainsi le décolletage de

000 pièces avant de nécessiter un réaffutage avant ré-

utilisation.

EXEMPLE D'USINAGE N02

Dans les conditions de l'exemple d'usinage n'1,

on usine à la surface externe et à la surface interne d'é-

bauchestubulairesd'acier inoxydable ayant chacune un dia-

mètre externe de 60 mm, un diamètre interne de 56 mm et une épaisseur de paroi de 5 mm, des filetages à pas métriques

de 20 mm de longueur et avec un pas de 0,5 mm dans un pre-

mier cas et 0,75 mm dans un autre cas. On obtient en consé-

quence, des pièces ayant la configuration et les dimensions voulues en un seul cycle de coupe. Le bout de l'outil de coupe soumis aux vibrations de flexion ne présente pas

d'usure.

A titre comparatif, on effectue le décolletage

classique suivant.

EXEMPLE COMPARATIF No1 On exécute des décolletages classiques sur l'ébauche de l'exemple d'usinage n'1 afin de former le même filetage que cet exemple à l'aide du bout "Super Hard Tip" M 10 (désignation suivant la norme japonaise JIS) avec une vitesse de rotation de broche de 100 tr/min et une vitesse de coupe de 2,5 m/min. En conséquence, après un seul cycle de décolletage de 0,13 mm, le bout de l'outil est très usé,

et les filetages sont écrasé4si bien qu'on ne peut pas for-

mer un filetage ayant la configuration et les dimensions voulues.

EXEMPLE COMPARATIF N02

On exécute un décolletage classique sur la même ébauche que dans l'exemple d'usinage n'1 afin de former les mêmes filetages à l'aide d'un bout d'outil de coupe du type "Super Hard Tip" M10 avec une vitesse de rotation de broche

de 100 tr/min et une vitesse de coupe de 2,5 m/min. Lors-

qu'on usine sur une profondeur de 0,18 mm avec 7 cycles de-décolletage, on obtient enfin des filetages ayant la configuration et les dimensions spécifiées. Cependant, le

bout de l'outil de coupe commence à s'user à partir de la -

première pièce et il est très usé après l'usinage de 40 à pièces, si bien qu'on ne peut plus former de filetages ayant la configuration et lesdimensions voulues. La période

du cycle de coupe est d'environ 30 s à ce moment.

EXEMPLE COMPARATIF N03

On forme les mêmes filetages que dans l'exemple d'usinage n 2, sur des ébauches ayant la configuration et formées de la matière indiquées dans l'exemple d'usinage n02, par une opération classique de coupe et, après un seul cycle de coupe, une partie du bout de l'outil est écaillé et il apparaît aussi des ébarbures. En conséquence, le décolletage à la dimension et à la configuration spécifiées

ne peut pas être réalisé.

Il apparaît d'après la comparaison des résultats des exemples d'usinage et comparatifs qui précèdent que les

caractéristiques du tour selon l'invention, pour le décol-

letage d'une pièce, sont remarquablement supérieures à cel-

les d'un tour mettant en oeuvre un décolletage classique.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples

non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Tour à fileter (M), dans lequel des ébauches (10)

de pièce sont transmises une à une par un dispositif conve-

nable d'alimentation (12, 16) à des pinces (9) destinées àles maintenir à une première extrémité d'une broche (6) elle-même destinée à entraîner les pinces en rotation, le décolletage de précision étant réalisé sur chaque ébauche à l'aide d'un outil (2) de coupe monté sur un support (48) lui-même porté par un ensemble (3) à chariot mobile dont les mouvements sont commandés par un dispositif (4) de commande de chariot, ledit tour étant caractérisé en ce que - le dispositif (12, 16) d'alimentation transmet les ébauches (10) une à une par une partie interne creuse de la broche (6), - l'ensemble (3) à chariot mobile comporte une chariot (36) qui, au cours d'un mouvement synchronisé sur la rotation de la broche, se déplace parallèlement à l'axe

de la broche (6) à une vitesse correspondant au pas des fi-

lets formés, et un coulisseau (37) destiné à se déplacer perpendiculairement à la direction de déplacement du chariot,

- le support (48) d'outil est monté sur le cou-

lisseau et comporte un chêssis pivotant (51) destiné à por-

ter l'outil de coupe, ce chêssis pivotant (51) étant monté sur le support d'outil en position réglable par rapport à ce support (48), si bien que la position du bout (2a) de coupe de l'outil (2) peut être modifiée, et - un vibrateur (63) est monté sur le coulisseau (37) et est couplé à l'outil de coupe afin qu'il provoque la vibration de l'outil de coupe pendant l'opération de décolletage.

2. Tour selon la revendication 1, caractérisé en ce

que le vibrateur (23) est un vibrateur ultrasonore qui appli-

que au moins une vibration de flexion, avec divers modes de vibration, permettant la vibration de l'outil de coupe (2)

en direction perpendiculaire à son axe.

3. Tour selon l'une des revendications 1 et 2, carac-

térisé en.ce que le châssis pivotant (51) peut pivoter de manière que le bout (2a) de l'outil de coupe (2) puisse être incliné d'un angle égal à l'angle d'avance du filetage et est mobile en direction ascendante et descendante afin que la position réglée de l'outil de coupe en direction

verticale puisse être réglée.

4. Tour selon la revendication 3, caractérisé en ce

que l'outil de coupe (2) est maintenu dans le châssis pivo-

tant (51) à des noeuds dans la direction longitudinale de l'outil de coupe, à des endroits o l'amplitude de l'onde vibratoire est nulle, et de manière que le bout de coupe (2a) de l'outil se-trouve à un emplacement d'amplitude maximale

de l'onde vibratoire.

5. Tour selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif (4) de commande de chariot comporte une première et une seconde combinaison (40, 42; 41, 44) d'une

came et d'un style formant toucheau de came monté sur le cha-

riot (37), la première combinaison formant un mécanisme de commande de coupe destiné à fonctionner pendant l'opération de décolletage, la seconde combinaison formant un mécanisme de commande de retour destiné à fonctionner pendant une

opération de retour qui suit l'opération de décolletage ef-

fectuée par l'outil de coupe (2).

6. Tour selon la revendication 4, caractérisé en ce que la rotation de la broche principale (6) se transmet à

une vis-mère (34) d'avance longitudinale commandant le dé-

placement du chariot par l'intermédiaire d'une botte de vi-

tesses (18) qui comporte un embrayage (24a) de rotation vers l'avant et un embrayage (25a) de rotation vers l'arrière, destinés à être commandés de façon alternée afin que le sens de rotation de la vis-mère d'avande longitudinale soit

changé, et les embrayages sont commandés afin qu'ils fonc-

tionnent de la manière indiquée, par des signaux provenant

de commutateurs de limite (ml, m22, m3, m4) eux-mêmes com-

mandés par les déplacements de l'ensemble (3) à chariot mo-

bile.

7. Tour-selon la revendication 6, caractérisé en ce que le coulisseau (37) est entraîné par au moins un vérin

pneumatique (38) monté sur le chariot (36), ce vérin pneu-

matique étant commandé par des signaux provenant des commu-

tateurs de limite (m, m2, m3, m4, qui sont eux-mêmes com-

mandés par les déplacements de l'ensemble (3) à chariot mo- bile.