FR2546092A1

FR2546092A1 - Machine tool chuck with hydraulically actuated jaws

Info

Publication number: FR2546092A1
Application number: FR8308349A
Authority: FR
Inventors: Roland Laurent; Michel Henriet
Original assignee: Cri Dan SA
Current assignee: Cri Dan SA
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1984-11-23
Also published as: FR2546092B1

Abstract

Machine tool chuck, of the type comprising a chuck body 1 intended to be mounted on the spindle of a lathe and supporting a set of clamping jaws A, B, C, X, Y, Z actuated hydraulically by means of pistons 3 securely fastened to the said jaws, characterised in that each of these pistons 3 is associated with a second piston 18 mounted slidingly inside the first and supporting a central jaw 20 interacting with the main jaw 4 in order to ensure differential clamping of the workpiece 2 to be machined.

Description

La présente invention concerne un mandrin de machine-outil du type comprenant un corps de mandrin destiné à être monté sur la broche d'un tour et supportant un jeu de mors de serrage actionné hydrauliquement au moyen de pistons solidaires desdits mors. The present invention relates to a machine tool chuck of the type comprising a chuck body intended to be mounted on the spindle of a lathe and supporting a set of clamping jaws actuated hydraulically by means of pistons integral with said jaws.

On sait que dans les machines-outils du genre tour, le serrage de pièces creuses à faible épaisseur de paroi pose de nombreux problèmes. En effet, l'usinage dans des conditions industrielles convenables, avec un grand enlèvement de matière par unité#de temps, conduit à appliquer sur ces pièces des forces de serrage conséquentes qui sont la source de déformations souvent inacceptables. On a donc cherché à répartir ces forces de façon uniforme en multipliant les points d'application desdites forces, c'est-à-dire le nombre des points de contact des mors avec la pièce, afin de se rapprocher d'un serrage uniforme du type hydrostatique. It is known that in lathe-type machine tools, the clamping of hollow parts with small wall thickness poses many problems. In fact, machining under suitable industrial conditions, with a large removal of material per unit of time, results in applying to these parts substantial clamping forces which are the source of often unacceptable deformations. We therefore sought to distribute these forces uniformly by multiplying the points of application of said forces, that is to say the number of points of contact of the jaws with the part, in order to approach a uniform tightening of the hydrostatic type.

Si la pièce est usinée extérieurement ou d'une géométrie convenable, on peut utiliser des mors de serrage enveloppants qui tendent alors vers un système hydrostatique. If the part is machined externally or of a suitable geometry, it is possible to use enveloping clamping jaws which then tend towards a hydrostatic system.

Par contre, si la pièce est brute à L'extérieur, une telle méthode est inapplicable et on utilise alors des mors articulés ou palonnés, soit dans le plan radial, soit dans le plan longitudinal, permettant d'appliquer chacun deux forces sensiblement équivalentes en deux points distincts de la pièce. On the other hand, if the part is rough on the outside, such a method is inapplicable and then jaws are hinged or hinged, either in the radial plane or in the longitudinal plane, allowing each to apply two substantially equivalent forces in two separate points in the room.

Il arrive souvent également que la pièce à serrer n'ait pas une épaisseur constante dans le sens longitudinal et soit notamment plus épaisse au centre qu'aux extrémités. Dans ce cas, l'application de deux forces de serrage longitudinales équivalentes entrain une déformation des extrémités qui sera d'autant plus importante que les points d'application de ces deux forces seront plus éloignés. It also often happens that the part to be clamped does not have a constant thickness in the longitudinal direction and is notably thicker in the center than at the ends. In this case, the application of two equivalent longitudinal clamping forces results in deformation of the ends which will be all the more important as the points of application of these two forces are more distant.

L'application de trois forces longitudinales pourrait améliorer cet état de choses, mais l'utilisation d'un système articulé se révèle inefficace, puisque les trois points d'application des forces sont rigidement liés. The application of three longitudinal forces could improve this state of affairs, but the use of an articulated system proves to be ineffective, since the three points of application of the forces are rigidly linked.

La présente invention a pour but principal de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un mandrin de machine-outil du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce que chacun des pistons est associé à un second piston monté coulissant à l'intérieur du premier et supportant un mors central coopérant avec le mors principal afin d'assurer un serrage différentiel de la pièce à usiner. The main object of the present invention is to remedy these drawbacks and, for this, it relates to a machine tool chuck of the aforementioned type which is essentially characterized in that each of the pistons is associated with a second piston mounted to slide at inside the first and supporting a central jaw cooperating with the main jaw to ensure differential clamping of the workpiece.

De préférence le mors principal est monté de manière articulée sur le piston correspondant, de façon à avoir toujours trois points de contact avec la pièce. Preferably the main jaw is hingedly mounted on the corresponding piston, so as to always have three points of contact with the part.

De plus, les deux pistons sont alimentés par des circuits de fluide séparés. In addition, the two pistons are supplied by separate fluid circuits.

Il est ainsi possible de doser l'effort exercé respectivement par le mors principal et par le mors central, afin de limiter au maximum les déformations de la pièce, notamment dans le cas où il s'agit de serrer longitu- dinalement une pièce d'épaisseur non constante. It is thus possible to measure the force exerted respectively by the main jaw and by the central jaw, in order to limit as much as possible the deformations of the part, in particular in the case where it is a question of tightening a piece of longitudinal non-constant thickness.

Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue de face simplifiée, partiellement en coupe, d'un mandrin conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue de détail en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 ; et
- la figure 3 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 111-111 de la figure 1.An embodiment of the invention is described below by way of example, with reference to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a simplified front view, partially in section, of a mandrel according to the invention;
- Figure 2 is a detail view in section along the line II-II of Figure 1; and
- Figure 3 is a detail view in section along line 111-111 of Figure 1.

Le mandrin représenté sur la figure 1 se compose essentiellement d'un corps de mandrin 1 destiné à être monté par des moyens appropriés sur la broche d'un tour en vue d'assurer la fixation d'une pièce à usiner telle que 2, constituée ici par un élément cylindrique creux à paroi mince. A cet effet, un certain nombre de mors de serrage sont montés coulissants à l'intérieur dudit corps, ces mors pouvant être soit synchronisés, soit libres. Ainsi, dans l'exemple particulier décrit ici, il y a trois mors synchronisés A, B, C, et trois mors libres X, Y, Z. The mandrel shown in Figure 1 consists essentially of a mandrel body 1 intended to be mounted by suitable means on the spindle of a lathe in order to ensure the attachment of a workpiece such as 2, consisting here by a hollow cylindrical element with thin wall. To this end, a number of clamping jaws are slidably mounted inside said body, these jaws can be either synchronized or free. Thus, in the particular example described here, there are three synchronized jaws A, B, C, and three free jaws X, Y, Z.

Comme on peut le voir plus clairement sur la figure 2, chacun des mors synchronisés est actionné hydrauliquement au moyen d'un piston 3 coulissant librement dans le corps 1. Sur ce piston est fixé le mors proprement dit 4, qui s'étend longitudinalement dans le sens axial et qui est pourvu à chacune de ses extrémités d'une pièce d'usure 5, constituée par une pastille de carbure, destinée à venir en contact avec la pièce à serrer 2. As can be seen more clearly in FIG. 2, each of the synchronized jaws is actuated hydraulically by means of a piston 3 sliding freely in the body 1. On this piston is fixed the jaw proper 4, which extends longitudinally in the axial direction and which is provided at each of its ends with a wearing part 5, constituted by a carbide disc, intended to come into contact with the part to be clamped 2.

On notera en outre que ce mors 4 est articulé dans un plan axial, grâce à un élément intermédiaire 6 pourvu d'une surface cylindrique 7 avec laquelle il coopère. Le mors est en effet fixé sur le piston avec un certain jeu, au moyen de deux vis 8 prenant appui sur des rondelles élastiques 9. It will also be noted that this jaw 4 is articulated in an axial plane, thanks to an intermediate element 6 provided with a cylindrical surface 7 with which it cooperates. The jaw is in fact fixed on the piston with a certain clearance, by means of two screws 8 bearing on elastic washers 9.

A sa partie supérieure, le piston 3 forme avec le corps 1 une chambre de serrage 10 et une chambre de desserrage 11 qui sont reliées respectivement par des conduits appropriés à des circuits d'alimentation en huile 12 et 13 ménagés dans le corps 1. At its upper part, the piston 3 forms with the body 1 a clamping chamber 10 and a loosening chamber 11 which are connected respectively by conduits suitable for oil supply circuits 12 and 13 formed in the body 1.

De façon connue en soi, les trois mors A, B, C sont synchronisés dans leurs mouvements, au moyen d'une couronne annulaire 14 munie de fentes inclinées 15. Dans chacune de ces fentes vient prendre appui un téton 16 solidaire d'une broche 17 traversant de part en part le piston 3. Les trois mors se déplacent ainsi automatiquement de la même quantité, donc de façon concentrique. In a manner known per se, the three jaws A, B, C are synchronized in their movements, by means of an annular ring 14 provided with inclined slots 15. In each of these slots comes to bear a stud 16 secured to a pin 17 passing right through the piston 3. The three jaws thus move automatically by the same amount, therefore concentrically.

COnformément à la présente invention, un second piston 18 est monté coulissant à l'intérieur du premier piston 3 et au centre de celui-ci. Sur ce mors 18 est fixé-rigidement, au moyen d'une vis 19, un mors dit central 20 supportant à son extrémité une pièce d'usure constituée ici par un plot de carbure vissé 21. In accordance with the present invention, a second piston 18 is slidably mounted inside the first piston 3 and in the center of the latter. On this jaw 18 is fixed-rigidly, by means of a screw 19, a so-called central jaw 20 supporting at its end a wear part constituted here by a screwed carbide stud 21.

A sa partie supérieure, le piston 18 forme avec le corps 1 une chambre de serrage 22, reliée par un conduit approprié à un circuit d'alimentation en huile distinct 23, et une chambre de desserrage 24 qui communique directement avec la chambre de desserrage 11 du piston 3. At its upper part, the piston 18 forms with the body 1 a clamping chamber 22, connected by a suitable conduit to a separate oil supply circuit 23, and a loosening chamber 24 which communicates directly with the loosening chamber 11 piston 3.

En se référant maintenant à la figure 3, on peut voir que les mors libres X, Y ou Z sont constitués exactement de la meme façon que les mors A, B,
C, à l'exception du système de synchronisation. En effet, les pistons 3 de ces mors libres ne sont pas reliés à la couronne annulaire 14 et peuvent ainsi se déplacer indépendamment les uns des autres, de manière à assurer le serrage d'une pièce, même lorsque celle-ci n'est pas parfaitement centrée, ou bien lorsqu'elle est d'une forme géométrique irrégulière incompatible avec un serrage concentrique.Referring now to FIG. 3, it can be seen that the free jaws X, Y or Z are formed exactly in the same way as the jaws A, B,
C, except for the synchronization system. Indeed, the pistons 3 of these free jaws are not connected to the annular ring 14 and can thus move independently of each other, so as to ensure the clamping of a part, even when the latter is not perfectly centered, or when it is of an irregular geometric shape incompatible with a concentric tightening.

Le mandrin qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante
En envoyant de l'huile dans la chambre 10 par le circuit d'alimentation 12, le piston 3 est poussé vers l'extérieur et le mors principal 4 vient alors s'appliquer sur la pièce à serrer 2 par l'intermédiaire de ses pastilles de carbure 5, en exerçant sur ladite pièce deux forces égales espacées qui sont déterminées par la pression d'huile dans le circuit 12.The mandrel which has just been described operates in the following manner
By sending oil into the chamber 10 through the supply circuit 12, the piston 3 is pushed outwards and the main jaw 4 then comes to be applied to the part to be clamped 2 by means of its pellets of carbide 5, by exerting on said part two equal spaced forces which are determined by the oil pressure in circuit 12.

Si l'on envoie maintenant de l'huile dans la chambre 22 par le circuit d'alimentation 23, le piston 18 est également poussé vers l'extérieur et le mors central 20 vient alors s'appliquer sur la pièce 2 par l'intermédiaire de son plot de carbure 21, en exerçant sur ladite pièce une force ponctuelle qui est déterminée par la pression d'huile dans le circuit 23, et ce quel que soit le défaut de forme de la pièce, puisque la course de déplacement du piston 18 n'est pas liée à celle du piston 3. If oil is now sent into the chamber 22 via the supply circuit 23, the piston 18 is also pushed outwards and the central jaw 20 is then applied to the part 2 via of its carbide pad 21, by exerting on said part a point force which is determined by the oil pressure in the circuit 23, whatever the defect in shape of the part, since the displacement stroke of the piston 18 is not linked to that of piston 3.

Comme les circuits d'alimentation en huile 12 et 23 sont séparés, il est ainsi possible d'appliquer sur la pièce des forces judicieusement dosées permettant de limiter au maximum les déformations, notamment dans le cas d'une pièce creuse à paroi mince comme celle représentée ici. Un tel vérin permet en particulier d'appliquer sur la pièce des forces conséquentes lors des opérations d'ébauche et de les réduire ensuite lors des opérations de finition, de manière que les déformations restent dans des limites acceptables. As the oil supply circuits 12 and 23 are separate, it is thus possible to apply judiciously proportioned forces to the part making it possible to limit deformations as much as possible, in particular in the case of a hollow part with a thin wall like that shown here. Such a jack makes it possible in particular to apply substantial forces to the part during roughing operations and then to reduce them during finishing operations, so that the deformations remain within acceptable limits.

Pour le desserrage, il suffit d'injecter de l'huile dans les chambres 11 et 24 par le circuit d'alimentation 13. Ce faisant, les pistons 3 et 18 sont repoussés vers l'intérieur, libérant ainsi automatiquement la pièce. For loosening, it suffices to inject oil into the chambers 11 and 24 through the supply circuit 13. In doing so, the pistons 3 and 18 are pushed inward, thereby automatically releasing the part.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit, et on peut lui apporter de nombreuses modifications sans, pour autant, sortie du cadre de la présente invention. il va de soi en particulier que si l'invention a été décrite dans son application à un mandrin équipé de mors longitudinaux, elle pourrait tout aussi bien s'appliquer à un mandrin équipé de mors radiaux, c'est-à-dire des mors articulés dans un plan radial. Of course, the invention is not limited to the embodiment shown and described, and many modifications can be made to it without, however, departing from the scope of the present invention. it goes without saying in particular that if the invention has been described in its application to a mandrel equipped with longitudinal jaws, it could just as easily apply to a mandrel equipped with radial jaws, that is to say jaws articulated in a radial plane.

Claims

1. Machine tool chuck, of the type comprising a chuck body (1) intended to be mounted on the spindle of a lathe and supporting a set of clamping jaws (A, B, C, X, Y, Z) hydraulically actuated by means of pistons (3) integral with said jaws, characterized in that each of these pistons (3) is associated with a second piston (18) mounted sliding inside the first and supporting a cooperating central jaw (20) with the main jaw (4) to ensure differential clamping of the workpiece (2).

2. Mandrel according to claim 1, characterized in that the main jaw (4) is hingedly mounted on the corresponding piston (3),

3. Mandrel according to claim 1 or 2, characterized in that the two pistons (3, 18) are supplied by separate fluid circuits (12, 23).