FR2565866A1

FR2565866A1 - Douille a expansion permettant de realiser un montage centre avec precision pour des pieces a usiner, des outils ou autres objets, notamment pour machines-outils

Info

Publication number: FR2565866A1
Application number: FR8418460A
Authority: FR
Inventors: Hans Hofmann; Heinz Ziegler
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-12-04
Publication date: 1985-12-20
Also published as: DE3406637C2; JPH0160366B2; GB2154483B; DE3406637A1; GB2154483A; GB8504320D0; IT1183139B; JPS60207707A; IT8519328A0; US4610441A; FR2565866B1

Abstract

ON CONNAIT UNE DOUILLE A EXPANSION QUI COMPORTE AU MOINS UNE PAROI DE SERRAGE 4 DIRIGEE VERS LA PIECE ET QUI EST MUNIE DE RENFLEMENTS SENSIBLEMENT CIRCONFERENTIELS EUX-MEMES MUNIS D'UNE SURFACE DE SERRAGE. D'UNE PART, IL EST SOUHAITABLE QUE CETTE DOUILLE AEXPANSION PRESENTE DES SURFACES DE SERRAGE CONSTITUEES SENSIBLEMENT PAR DES SURFACES LATERALES CYLINDRIQUES MAIS, D'AUTRE PART, IL EST EGALEMENT SOUHAITABLE D'EVITER LE BOMBEMENT RADIAL DE LA SURFACE DE SERRAGE ET LA FORMATION D'UNE LIGNE DE CONTACT SOMMITALE. CECI EST OBTENU PAR LE FAIT QUE LE OU CHAQUE RENFLEMENT SENSIBLEMENT CIRCONFERENTIEL EST CONSTITUE PAR UNE CRETE 7 PRESENTANT, COMME SURFACE DE SERRAGE 9, UNE SURFACE LATERALE CONTENUE DANS UNE SURFACE CYLINDRIQUE. AVEC CETTE DOUILLE A EXPANSION, GRACE AU FAIT QU'ELLE EST FORMEE SUR LA CRETE, LA SURFACE DE SERRAGE CONTENUE DANS UNE SURFACE CYLINDRIQUE ET QUI EST SENSIBLEMENT CIRCONFERENTIELLE NE PEUT PAS SE BOMBER POUR DONNER NAISSANCE A UNE LIGNE DE CONTACT SOMMITALE.

Description

L'invention se rapporte à une douille à expan-

sion destinée à monter, par exemple, des pièces, dans une position centrée avec précision, sous l'effet d'une

dilatation radiale déterminée par une compression axia-

le, douille qui comprend des saignées ouvertes vers l'ex- térieur et des saignées ouvertes vers l'intérieur, qui sont délimitées par des voiles circonférentiels et par des parois de serrage circonférentielles, dans laquelle il est prévu au moins une paroi de serrage associée à la pièce, dans laquelle les parois de serrage de la pièce

sont munies chacune de renflements sensiblement circonfé-

rentiels qui sont eux-mêmes munis de surfaces de serrage et limités par des rainures dont le fond est formé par

la paroi de serrage, et dans laquelle l'épaisseur radia-

le du renflement correspond au moins à la moitié de

l'épaisseur de la paroi de serrage.

Dans une douille à explosion de ce genre qui est déjà connue (brevet suisse n 309 260), il est prévu

pour chaque paroi de serrage de la pièce trois renfle-

ments circonférentiels dont chacun est constitué par un filet de vis qui forme une surface de serrage en forme

de toit pointu, surface qui s'étend jusqu'au fond du fi-

let. Toutefois, abstraction faite de cette configuration de filet, la douille à expansion connue est en général d'une configuration telle que la paroi de serrage forme

elle-même une surface de serrage cylindrique. Etant don-

né que, dans ce type de douille à expansion, l'effet de serrage repose sur le fait que la paroi de serrage se bombe en arc sous l'effet de la pression, la surface de serrage initialement cylindrique se bombe également et, ensuite, elle ne touche plus la pièce que le long d'une

ligne circulaire.

Le fait que le contact de la surface de serrage

qui se bombe vers l'extérieur se réduit à une ligne cir-

culaire présente différents inconvénients. La surface de serrage s'use principalement exclusivement le long de

cette ligne de contact. Dans le cas d'une douille à ex-

pansion courte qui ne comporte qu'une seule surface de serrage de la pièce, il peut se produire des mouvements de basculement de la pièce puisque celle-ci est appuyée sur le sommet de la paroi de serrage bombée. Dans un montage à douille à expansion comprenant deux ou plus de deux surfaces de serrage de la pièce, il est nécessaire de positionner la pièce de façon suffisamment précise pour qu'elle s'appuie par ses deux parties terminales

contre les sommets bombés vers l'extérieur des deux sur-

faces de serrage extérieures et qu'elle ne se termine

pas sans appui terminal suffisant en avant de cette li-

gne sommitale.

Le but de l'invention est de réaliser une douil-

le à expansion du genre cité au début dans laquelle,

d'une part, il soit prévu des surfaces de serrage sensi-

blement constituées par des surfaces latérales cylindri-

ques et, d'autre part, on évite un bombement radial de

la surface de serrage et la formation d'une ligne de con-

tact sommitale. Pour résoudre ce problème, la douille à expansion selon l'invention est caractérisée en ce que

chaque renflement sensiblement circonférentiel est cons-

titué par une crête possédant comme surface de serrage

une surface latérale contenue dans une surface cylindri-

que.

Dans la douille ou le manchon à expansion selon

l'invention, la surface de serrage contenue dans une sur-

face cylindrique et qui est sensiblement circonférentiel-

le ne peut plus se bomber en formant une ligne de con-

tact sommitale puisqu'elle est prévue sur la crête qui représente une surépaisseur comparativement à la paroi de serrage. De cette façon, on évite les inconvénients

énoncés plus haut et qui résultent du bombement. La dila-

tation de la paroi de serrage elle-même, ainsi que les propriétés élastiques de la douille à expansion ne sont pas influencées par la présence de la crête, ou ne le sont qu'à un degré insignifiant grâce au fait qu'il est prévu des rainures qui donnent à la paroi de serrage une

possibilité suffisante de dilatation élastique.

Les rainures qui délimitent les crêtes peuvent s'étendre, par exemple, exclusivement dans la direction

circonférentielle. Toutefois, il peut être particulière-

ment rationnel et avantageux de prévoir alternativement

sur la circonférence de la douille des segments de crê-

tes, qui possèdent des surfaces de serrage périphériques

cylindriques, et des rainures transversales. Les rainu-

res transversales peuvent être aussi bien des rainures

s'étendant dans la direction axiale que des rainures for-

mant un angle avec l'axe. Dans cette configuration, la

largeur des rainures ou celle du fond des rainures, con-

sidérée dans la direction circonférentielle est toujours

égale ou inférieure à la dimension de la surface latéra-

le de la crête, considérée dans la direction circonféren-

tielle et les mouvements élastiques de la douille à ex-

pansion sont compensés de la façon optimale. En général,

on prévoit plus de trois rainures transversales.

Dans le cas de rainures s'étendant dans la di-

rection axiale, on peut envisager de faire en sorte que la crête s'étende sur toute la largeur de la paroi de serrage. Toutefois, il est particulièrement rationnel et

avantageux de prévoir une ou plus de deux crête(s) suc-

cessives dans la direction axiale. Ces crêtes présentant la forme d'un bandage, et qui peuvent éventuellement être interrompues dans la direction circonférentielle par des rainures' transversales,donnent une étendue suffisante de

surface de serrage contenue dans une surface cylindri-

que. Il est possible de prévoir pour chaque paroi de serrage trois ou plus de trois crêtes circonférentielles qui sont séparées les unes des autres par des rainures

circonférentielles. Dans cette configuration, il est par-

ticulièrement rationnel et avantageux de prévoir sur

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chaque côté de la paroi de serrage une crête sensible-

ment circonférentielle et, entre ces deux crêtes, une

rainure annulaire circonférentielle. Dans ce cas, on ob-

tient un rapport favorable entre l'aire de la rainures et celle des surfaces de serrage cylindriques. Cette con- figuration peut être adoptée en particulier dans le cas d'une douille à expansion qui ne comporte qu'une seule paroi de serrage de la pièce, parce que la pièce courte

est alors appuyée contre les deux crêtes en forme de ban-

dage qui présentent un certain écartement mutuel.

Dans le cas d'un groupe de douilles à expansion comprenant deux parois de serrage de la pièce, il est

également particulièrement rationnel et avantageux de mu-

nir chaque paroi de serrage de la pièce d'une seule crê-

te sensiblement circonférentielle. Cette disposition peut être utilisée pour le serrage de pièces courtes au

moyen de seulement deux parois de serrage.

La section de la douille à expansion selon l'in-

vention est en général sinueuse, c'est-à-dire qu'elle

comporte des ensembles composés chacun d'une saignée ou-

verte vers l'extérieur suivie d'une saignée ouverte vers

l'intérieur dont elle est séparée par un voile transver-

sal. A la place d'une pièce, on peut également serrer un outil ou un autre objet pour lequel il est important

d'obtenir un centrage précis.

Les surfaces de serrage de la crête s'étendant

de façon ininterrompue sur tout le tour, ou encore cel-

les des segments de crêtes alignés sur la circonférence, sont en général placées sur ou dans une bande circulaire

et elles présentent une symétrie de révolution. La rainu-

re circonférentielle est en général prévue, non pas dans une direction oblique comme dans le cas d'un pas de vis

mais, au contraire, dans un plan disposé perpendiculaire-

ment à l'axe central.

L'un des avantages principaux de la douille à

expansion selon l'invention consiste dans la transforma-

tion du contact linéaire en un contact par surface éten-

due et dans le serrage défini de pièces relativement

courtes qui possèdent, par exemple, un rapport diamètre/-

longueur inférieur à 1: 2. La réduction du faux-rond qu'on peut obtenir avec cette douille est de l'ordre de

grandeur de 1: 3, ainsi que cela a pu être démontré ex-

périmentalement. Un corps qui est serré avec la douille à expansion selon l'invention présente une surface de

serrage en cercle fermé, présentant la forme d'une cou-

ronne de cercle et qui coopère avec la surface de serra-

ge de la douille à expansion.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la descrip-

tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels,

la figure 1 est une vue d'une douille à expan-

sion destinée à réaliser un montage centré avec préci-

sion; la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une coupe d'une partie d'une deuxième douille à expansion; la figure 4 est une coupe d'une partie d'une troisième douille à expansion; la figure 5 est une coupe d'une partie d'une quatrième douille à expansion; la figure 6 est une coupe d'une partie d'une cinquième douille à expansion; la figure 7 est une vue d'une moitié de la douille à expansion selon la figure 5 ou selon la figure 6;

la figure 8 est une vue d'un ensemble de douil-

les à expansion montées dans un dispositif -de montage; la figure 9 est une coupe d'une sixième douille à expansion et de sa disposition relative par rapport une pièce pendant le serrage; et

la figure 10 est une coupe d'une douille à ex-

pansion connue et de sa disposition relative par rapport à une pièce pendant le serrage, cette vue étant destinée à être comparée à la représentation donnée sur la figure 9. La douille à expansion selon les figures 1 et 2 présente extérieurement des cordons 1 placés à ses deux extrémités et, entre ces cordons, un élément de serrage complet 2, deux saignées 3 ouvertes vers l'extérieur

étant formées entre l'élément 2 et les cordons 1. L'élé-

ment de serrage 2 est composé d'une paroi de serrage 4

et de voiles circonférentiels 5 qui délimitent une sai-

gnée 6 ouverte vers l'intérieur. La douille à expansion

présente un alésage central continu qui possède un diamè-

tre constant sur la longueur de l'axe central mais peut

également présenter un diamètre variable. -

La face de la paroi de serrage 4 qui regarde vers la pièce à serrer, non représentée sur les figures 1 et 2, est garnie de segments de crête 7. Ces segments sont d'une seule pièce -avec la paroi de serrage et

s'étendent sur toute la largeur de celle-ci. Les seg-

ments de crête 7 présentent tous la même hauteur dans la direction radiale et ils présentent la même dimension dans la direction circonférentielle. Les segments de crête 7 sont séparés les uns des autres par des rainures 8 identiques qui s'étendent dans la direction axiale et

dont le fond est défini par la face supérieure de la pa-

roi de serrage 4. Il est donc prévu une chaîne annulaire

de segments de crête 7 identiques entre eux qui sont sé-

parés les uns des autres par des rainures 8 s'étendant

dans la direction axiale et qui sont uniformément répar-

tis sur la circonférence. Ces segments de crête 7 for-

ment extérieurement la surface 9 de serrage de la pièce,

qui est contenue dans une surface cylindrique pour for-

mer une surEace de serrage totale présentant la forme

d'un anneau circulaire.

Dans la forme de réalisation selon la figure 3, la crête 7 est limitée sur la paroi de serrage 4 par deux rainures annulaires 10 disposées à l'extérieur et dont chacune s'étend sans interruption dans la direction circonférentielle. Ces rainures annulaires 10 se trou-

vent dans le prolongement radial des voiles 5 et présen-

tent approximativement la largeur des voiles 5. L'un des

cordons 1 est également muni d'unecrête 11 sur sa circon-

férence. La forme de réalisation selon la figure 4 se distingue de la forme de réalisation selon les figures 1 à 3 par deux éléments de serrage 2 qui se succèdent avec une configuration sinueuse. On peut également prévoir un

plus grand nombre de tels éléments de serrage 2; toute-

fois, on ne prévoit de préférence qu'un ou deux éléments

de serrage.

Dans la forme de réalisation selon la figure 5, il est prévu, dans un élément de serrage 2, sur la paroi

de serrage 4, deux crêtes 11 s'étendant dans la direc-

tion circonférentielle, en forme d'anneaux fermés et qui

délimitent une rainure annulaire circonférentielle 10.

La largeur de ces crêtes, mesurée dans la direction axia-

le, est plus grande que l'épaisseur des voiles 5, et la largeur de la rainure annulaire 10 est plus petite que la largeur de la saignée de l'élément de serrage 2 qui

s'ouvre vers l'intérieur de la douille. Les crêtes cir-

conférentielles 12 peuvent également être subdivisées par des rainures axiales, ainsi qu'on l'a représenté sur

la figure 7. Egalement dans la forme de réalisation se-

lon la figure 5, l'un des cordons 1 est muni d'une crête 11, qui peut également être continue dans la direction

circonférentielle, ou encore être subdivisée par des rai-

nures axiales.

Dans la forme de réalisation selon la figure 6, l'élément de serrage 2 est muni, sur sa paroi de serrage 4, d'une crête 7 dont la largeur est plus petite que la moitié de la largeur de la paroi de serrage, et qui est entièrement déportée sur l'un des bords de la paroi de

serrage. Sur la figure 7, les segments de crête 7 for-

ment une série annulaire et sont séparés les uns des au-

tres par des rainures à section rectangulaire dont la largeur est plus petite que la moitié de la dimension

des segments de crête, mesurée dans la direction circon-

férentielle. La largeur axiale des crêtes 7 est plus grande que celle des voiles 5. L'un des cordons 1 est

également muni d'une chaîne annulaire de segments de crê-

tes 11.

Sur la figure 8, on a représenté un mandrin de serrage dans lequel il est prévu, sur un corps de base

13, entre une collerette de butée 14 et un organe de ser-

rage 15, un groupe de deux douilles à expansion compre-

nant chacune un élément de serrage 2 ou, plus précisé-

ment, chacune une paroi 4 de serrage de la pièce dirigée

vers l'extérieur. Sous l'aspect de l'invention, ce dispo-

sitif est analogue à une douille à expansion comprenant deux élements de serrage 2. Le groupe de deux douilles à expansion sert à serrer une pièce 16, c'est-à-dire à la bloquer sur le corps de base. Chaque élément de serrage est muni d'une série annulaire de segments de crêtes 7, disposés en position médiane sur la paroi de serrage, ces segments étant séparés les uns des autres par des

rainures 8 de la même façon que sur la figure 7.

Les représentations des figures 9 et 10 mettent encore en évidence un autre mode avantageux d'action de la configuration des douilles à expansion décrites. Dans la douille à expansion antérieure, de même que dans la configuration à crête, la première zone de serrage doit obligatoirement précéder la deuxième zone de serrage dans le processus de dilatation diamétrale. Etant donné que, dans la plupart des cas, les broches travaillantes sont horizontales, ceci a pour conséquence que la pièce

à serrer peut être inclinée de l'angle pendant la dila-

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tation. Dans le cas de la forme de réalisation antérieu-

re, qui se gonfle en tonneau ou en arc au niveau de la paroi de serrage, on observe qu'en raison de la légère inclinaison de la pièce, le serrage ne se produit pas perpendiculairement à l'axe central au droit de la pre-

mière zone de serrage mais, au contraire, sur deux li-

gnes décalées de l'angle <. De ce fait, lorsque la pa-

roi de serrage se serre ensuite au droit de la deuxième zone de serrage, la pièce doit basculer sur la paroi de serrage de la première zone de serrage au-delà de de la dilatation diamétrale maximum. Ceci n'est pas possible

dans le cas de pièces très courtes et de parois de serra-

ge très rapprochées. Au contraire, dans la forme de réa-

lisation munie de crêtes, et dans le cas de la même in-

clinaison, la pièce bascule d'un diamètre maximum sur un

diamètre minimum. La force de la deuxième zone de serra-

ge est suffisante pour assurer ce basculement.

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

non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

R E V E N D ICATIONS

1 - Douille à expansion destinée à monter, par

exemple, des pièces, dans une position centrée avec pré-

cision, sous l'effet d'une dilatation radiale déterminée

par une compression axiale, douille qui comprend des sai-

gnées ouvertes vers l'extérieur et des saignées ouvertes

vers l'intérieur, qui sont délimitées par des voiles cir-

conférentiels et par des parois de serrage circonféren-

tielles, dans laquelle il est prévu au moins une paroi de serrage associée à la pièce, dans laquelle les parois

de serrage de la pièce sont munies chacune de renfle-

ments sensiblement circonférentiels qui sont eux-mêmes munis de surfaces de serrage et limités par des rainures dont le fond est formé par la paroi de serrage, et dans laquelle l'épaisseur radiale du renflement correspond au moins à la moitié de l'épaisseur de la paroi de serrage,

caractérisée en ce que le renflement sensiblement circon-

férentiel est constitué par une crête (7) munie d'une surface latérale contenue dans une surface cylindrique

et qui sert de surface de serrage (9).

2 - Douille à expansion selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il y est prévu, en alternance sur tout le tour de la circonférence de la douille, des

segments de crêtes (7) présentant des surfaces de serra-

ge latérales cylindriques (9) et des rainures transversa-

les (8).

3 - Douille à expansion selon l'une des revendi-

cations 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle ne comporte

qu'une ou deux crête(s) (7) dans la direction axiale.

4 - Douille à expansion selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'il y est prévu deux crêtes (7) sensiblement circonférentielles respectivement sur les

deux côtés de la paroi de serrage (4), et une rainure an-

nulaire circonférentielle (10) située entre ces crêtes.

- Douille à expansion selon la revendication 3, caractérisée en ce que, dans le cas d'un montage à

douilles à expansion comprenant deux parois (4) de serra-

ge de la pièce, chaque paroi de serrage de la pièce est

munie d'une seule crête (7) sensiblement circonférentiel-

le.