FR2616700A1 - Numerical-control machining centre for workpieces in the form of bodies of revolution - Google Patents
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Abstract
Description
Centre d'usinage pour pièces de révoLution à commande numérique.Machining center for revolving parts with numerical control.
La présente invention concerne un centre d'usinage pour pièces de révolution à commande numérique et vise à compléter l'organisation générale de plusieurs axes en vue d'exécuter non seulement les usinages habituels sur un tour, mais également d'autres usinages par divers outils coupants fixes ou tournants comme une fraiseuse sous l'assistance asservie d'une commande numérique bivalente. The present invention relates to a machining center for numerically controlled revolution parts and aims to complete the general organization of several axes in order to perform not only the usual machining operations on a lathe, but also other machining operations with various tools fixed or rotating cutting like a milling machine under the assistance of a bivalent digital control.
Une première machine connue à commande numérique pour pièces de révolution est illustrée par la figure 1. Elle comporte un axe Z et un axe X. A first known numerically controlled machine for rotating parts is illustrated in FIG. 1. It has a Z axis and an X axis.
L'axe Z comporte une poupée mobile 1 guidée en translation longitudinale le long d'une glissière 2 d'un banc fixe 3. Pour son déplacement, la poupée 1 est reliée, par l'intermédiaire d'un dispositif vis-écrou (vis à billes par exemple), à un groupe moto-réducteur. The axis Z comprises a movable headstock 1 guided in longitudinal translation along a slide 2 of a fixed bench 3. For its movement, the headstock 1 is connected, by means of a screw-nut device (screw with ball bearings for example), to a geared motor group.
La poupée 1 supporte une broche tournante 4 reliée à un groupe moto-réducteur ou motovariateur d'entraînement en rotation. The headstock 1 supports a rotary spindle 4 connected to a geared motor or rotary drive gearmotor group.
L'extrémité libre de la broche 4 est munie d'un dispositif de serrage permettant de prendre automatiquement une pièce à usiner 5 (figure 1A et 1B) ou un outil.The free end of the spindle 4 is provided with a clamping device making it possible to automatically take a workpiece 5 (FIG. 1A and 1B) or a tool.
La commande numérique contrôle avec précision le déplacement en translation de la poupée 1 pour que chaque point de la trajectoire atteint corresponde à celui inscrit au programme et corrigé par les paramètres d'usinage introduits par l'opérateur. The digital control precisely controls the translational movement of the headstock 1 so that each point on the trajectory reached corresponds to that entered in the program and corrected by the machining parameters entered by the operator.
L'exposé qui suit ne décrit pas la commande numérique, étant donné que la présente invention se rapporte à l'organisation générale des axes et que cette organisation peut être mise en oeuvre par l'homme de l'art en exploitant ses connaissances. The following description does not describe digital control, given that the present invention relates to the general organization of the axes and that this organization can be implemented by a person skilled in the art by exploiting his knowledge.
Dès lors, la description peut être simplifiée et par là même clarifiée. Therefore, the description can be simplified and thereby clarified.
Cependant, pour éviter toute discussion sur le fait de déterminer si la description est complète pour permettre à l'homme de l'art de réaliser l'invention, les revendications étant nécessairement supportées par ladite description puisqu'et-les ne concernent que les axes, l'axe Z est sommairement décrit ci-après en rapport avec la CN (commande numérique) et pour la raison indiquée, cette description ne sera pas reprise pour les autres axes. However, to avoid any discussion of determining whether the description is complete to enable those skilled in the art to carry out the invention, the claims being necessarily supported by said description since and they relate only to the axes , the Z axis is briefly described below in relation to the NC (numerical control) and for the reason indicated, this description will not be repeated for the other axes.
Ainsi, l'axe Z est asservi en position par la commande numérique et à cet effet, une boucle de position est établie entre un capteur de position qui délivre la mesure réelle de la positiort instantanée du mobile et un interpolateur qui calcule à chaque instant la référence de position en analysant le programme et em tenant compte des paramètres d'usinage introduits par l'opérateur-
L'axe Z peut également être asservi en vitesse par la commande numérique et à cet effet, une boucle de vitesse est établie ertre un capteur de vitesse qui délivre la mesure réelle de la vitesse instantanée du mobile et l'interpolateur qui calcule la référence de vitesse.Les corrections de déplacement qui résultent de ses comparaisons permettent de garantir qu'a chaque instant, @a projection sur l'axe longitudinal du point atteint correspond avec précision à ce qu'elle doit être. L'axe Z permet donc gracie a la commande numérique de maîtriser à chaque instant la projection; sur l'axe longitudinal de la trajectoire de la pièce relativement a
L'outil.Thus, the Z axis is controlled in position by the numerical control and for this purpose, a position loop is established between a position sensor which delivers the actual measurement of the instantaneous position of the mobile and an interpolator which calculates at each instant the position reference by analyzing the program and taking into account the machining parameters entered by the operator-
The Z axis can also be speed controlled by digital control and for this purpose, a speed loop is established between a speed sensor which delivers the actual measurement of the instantaneous speed of the mobile and the interpolator which calculates the reference of The displacement corrections which result from its comparisons make it possible to guarantee that at every instant, the projection on the longitudinal axis of the point reached corresponds precisely to what it should be. The Z axis therefore allows thanks to the digital control to control projection at all times; on the longitudinal axis of the part's trajectory relatively to
The tool.
L'axe X comporte un chariot porte-outil 6 guide en translation transvervale le long d'une glissière 7 d'un support fixe 8 qui, dans l'exemple représenté, fait corps avec le banc 3-
Pour son déplacement, le chariot 6 est relié à un dispositif d'entraînement en translation asservi par la CN.The X axis comprises a tool-carrying carriage 6 guide in transverval translation along a slide 7 of a fixed support 8 which, in the example shown, is integral with the bench 3-
For its movement, the carriage 6 is connected to a drive device in translation controlled by the CN.
Ce chariot 6 est muni d'un dispositif porte-outils, tel qu'une tourelle révolver à outils fixes, une ou plusieurs brmh;eg d'entrainement d'un outil tournant tel qu'une fraise, ou autres
Ainsi que cela ressort clairement des figures 1A et ta# il est possible d'exécuter sur la pièce 5 des usinages variés C~Eme par exemple
- des tournages cylindriques 9 (axe X fixe, axe Z mobile, broche tournante),
- des tournages coniques ou galbés (axes X et Z mobiles conjugués, broche tournante),
- des dressages 10 ou des saignées (axe Z fixe, axe X mobile, broche tournante),
- des alésages cylindriques 11, des alésages coniques ou galbés, des dressages 12 ou autres usinages intérieurs mobilisant
Les axes X et Z avec broche tournante comme indiqué ci-dessus pour les usinages extérieurs,
- des rainurages, cannelages ... 13 (axe X fixe, axe Z mobile, broche arrêtée),
- des filetages ou taraudages (broche tournante, axe X mobile en plongée puis fixe, axe Z mobile).This carriage 6 is provided with a tool-carrying device, such as a revolver turret with stationary tools, one or more brmh; eg for driving a rotating tool such as a milling cutter, or the like.
As is clear from Figures 1A and ta # it is possible to perform on part 5 of various machining C ~ Eme for example
- cylindrical turning 9 (fixed X axis, mobile Z axis, rotating spindle),
- conical or curved turns (conjugate mobile X and Z axes, rotating spindle),
- dressings 10 or grooves (fixed Z axis, mobile X axis, rotating spindle),
- cylindrical bores 11, conical or curved bores, dressings 12 or other internal machining mobilizing
The X and Z axes with rotating spindle as indicated above for external machining,
- grooves, grooves ... 13 (fixed X axis, mobile Z axis, spindle stopped),
- threads or threads (rotating spindle, mobile X axis when diving and then fixed, mobile Z axis).
Une deuxième machine connue de tour à commande numérique pour pièces de révolution est illustrée par la figure 2. Elle comporte, comme le premier, un axe Z et un axe X. Mais en plus, la commande numérique coopère avec un axe C. Il s'agit d'un axe polaire qui définit la position angulaire de la broche 4. Le groupe 14 d'entrainement de cette broche permet de générer une rotation continue de la pièce 5' ou un positionnement angulaire de cette pièce. Il coopère avec un capteur de position angulaire (les axes Z et X coopérant avec des capteurs de position linéaire) dont la mesure de position angulaire est bouclée avec la référence de position angulaire pour contrôler la commande du groupe 14. A second known lathe machine with numerical control for parts of revolution is illustrated by FIG. 2. It comprises, like the first, a Z axis and an X axis. But in addition, the numerical control cooperates with a C axis. It s 'acts of a polar axis which defines the angular position of the spindle 4. The group 14 for driving this spindle allows to generate a continuous rotation of the part 5' or an angular positioning of this part. It cooperates with an angular position sensor (the Z and X axes cooperating with linear position sensors) whose angular position measurement is looped with the angular position reference to control the control of group 14.
Ainsi que cela ressort des figures 2A et 2B, 2C et 2D, il est possible d'exécuter sur la pièce 5' non seulement les mêmes usinages que sur la pièce 5 (figures 1A et 1B), mais également d'autres usinages tels que ceux définis ci-aprés :
- des perçages 15 situés sur le même diamètre primitif de
La bride de la pièce 5' avec certains décalages angulaires entre eux et d'autres perçages 16 d'un diamètre différent obtenus par changement automatique de forêt et pouvant être situés sur le même diamètre primitif que les perçages 15 ou sur un autre (axe C fixe après positionnement, axe X fixe après règlage, axe Z mobile,
- des lumières 17 arquées concentriquement à l'axe de rotation et usinées au moyen d'une fraise portée par le chariot transversal 6 (axe X fixe après règlage polaire, axe Z fixe après plongée de la fraise dans la pièce 5', axe C mobile en avance angulaire lente).As is apparent from FIGS. 2A and 2B, 2C and 2D, it is possible to perform on part 5 'not only the same machining operations as on part 5 (FIGS. 1A and 1B), but also other machining operations such as those defined below:
- holes 15 located on the same pitch diameter of
The flange of the part 5 'with certain angular offsets between them and other holes 16 of a different diameter obtained by automatic change of forest and which can be located on the same pitch diameter as the holes 15 or on another (axis C fixed after positioning, X axis fixed after adjustment, mobile Z axis,
- lights 17 arcuate concentrically with the axis of rotation and machined by means of a cutter carried by the transverse carriage 6 (fixed X axis after polar adjustment, fixed Z axis after plunging the cutter into the part 5 ', axis C mobile in slow angular advance).
La présente invention vise à perfectionner le tour å commande numérique du deuxième type connu en vue de diversifier la gamme des opérations d'usinage possibles et ainsi d'exécuter toutes ces opérations sur un tour relativement simple sans avoir à démonter la pièce et sans avoir recours par conséquent à une autre machine. The present invention aims to improve the numerically controlled lathe of the second known type with a view to diversifying the range of possible machining operations and thus performing all these operations on a relatively simple lathe without having to dismantle the part and without having to resort to therefore to another machine.
Dans ce but et conformément à l'invention, le tour comporte en plus, en combinaison avec les axes Z, X et C, un axe Y asservissant le déplacement en translation transversale du chariot porte-outil suivant une direction perpendiculaire au plan qui est parallèle aux axes Z et X, de façon à pouvoir exécuter en plus, des usinages ayant une composante de déplacement tangentielle pour obtenir, en plus des formes habituelles, une rainure transversale ou oblique à fond plat, une rainure longitudinale plus large que te diamètre de la fraise, des méplats, une surface de section polygonale ou autres. For this purpose and in accordance with the invention, the lathe further comprises, in combination with the axes Z, X and C, a Y axis controlling the movement in transverse translation of the tool-carrying carriage in a direction perpendicular to the plane which is parallel to the axes Z and X, so as to be able to perform in addition, machining operations having a tangential displacement component in order to obtain, in addition to the usual forms, a transverse or oblique groove with a flat bottom, a longitudinal groove wider than the diameter of the milling cutter, flats, a polygonal cross-sectional area or others.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le chariot porte-outil est guidé (axe X) le long d'une glissière d'un support mobile, lui-même guidé (axe Y) le long d'une glissière d'une structure fixe. According to a particularly advantageous embodiment, the tool-holder carriage is guided (axis X) along a slide of a mobile support, itself guided (axis Y) along a slide of a fixed structure .
Le tour peut également comporter un dispositif changeur d'outils ou de pièces à commande numérique intégrée, ce dispositif coopérant avec ' un magasin ou un dispositif de convoyage automatique. The lathe may also include a tool or part changer device with integrated digital control, this device cooperating with a store or an automatic conveyor device.
Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics and advantages of the invention will also emerge from the detailed description which follows.
Une forme de réalisation et une variante de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, sur les figures 3 et 4 du dessin annexé. An embodiment and a variant of the subject of the invention are shown, by way of nonlimiting examples, in FIGS. 3 and 4 of the appended drawing.
Sur ce dessin
- la figure 1 est une perspective montrant le premier type connu de tour à commande numérique,
- la figure 1A est une élévation et la figure 1B est une
coupe, vues qui illustrent certaines opérations d'usinage
susceptibles d'être exécutées avec le tour de la figure 1.On this drawing
FIG. 1 is a perspective showing the first known type of numerical control tower,
- Figure 1A is an elevation and Figure 1B is a
section, views which illustrate certain machining operations
likely to be performed with the lathe in Figure 1.
- les figures 2, 2A et 2B sont des vues analogues aux
figures 1, 1A et 1B se rapportant au deuxième type connu de tour à
commande numérique, les figures 2C et ZD étant des vues de côté prises suivant la flèche F des figures 2A et 2B respectivement,
- les figures 3, 3A et 3B, 3C et 3D sont des vues analogues aux figures 2, 2A et 2B, 2C et 2D, établies pour la forme de réalisation précitée du tour à commande numérique selon
l'invention,
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, concernant une variante de ce tour selon l'invention.- Figures 2, 2A and 2B are views similar to
Figures 1, 1A and 1B referring to the second known type of lathe
numerical control, FIGS. 2C and ZD being side views taken along the arrow F in FIGS. 2A and 2B respectively,
- Figures 3, 3A and 3B, 3C and 3D are views similar to Figures 2, 2A and 2B, 2C and 2D, established for the aforementioned embodiment of the CNC lathe according to
the invention,
- Figure 4 is a view similar to Figure 3, concerning a variant of this tower according to the invention.
Ainsi que cela ressort de la figure 3, le tour perfectionné selon l'invention comporte les axes Z, X et C. Il comporte également un axe Y pour maitriser les déplacements de
L'outil dans une direction perpendiculaire au plan qui est parallèle aux axes X et Z. Dans l'exemple représenté ou les axes X et Z sont horizontaux, l'axe Y est vertical et ces trois axes forment un trièdre trirectangle. il est bien évident cependant que le tour peut être conçu pour que lesdits axes soient inclinés dans
l'espace.As can be seen from FIG. 3, the improved lathe according to the invention comprises the axes Z, X and C. It also comprises an axis Y to control the displacements of
The tool in a direction perpendicular to the plane which is parallel to the X and Z axes. In the example shown where the X and Z axes are horizontal, the Y axis is vertical and these three axes form a trirectangle trihedron. it is obvious however that the lathe can be designed so that said axes are inclined in
space.
La glissière transversale 7 le long de laquelle le chariot porte-outils 6 est guidé, appartient à un support mobile 18 faisant corps avec la partie mobile 19 d'un dispositif d'entraînement en translation, cette partie étant guidée, verticalement dans l'exemple représenté, au moyen de colonnes 20 relativement à une structure fixe 21. L'ensemble 18 à 21 constitue l'axe Y. The transverse slide 7 along which the tool-carrying carriage 6 is guided, belongs to a mobile support 18 which is integral with the mobile part 19 of a drive device in translation, this part being guided vertically in the example. shown, by means of columns 20 relative to a fixed structure 21. The assembly 18 to 21 constitutes the axis Y.
il est bien évident qu'une disposition inverse peut être adoptée. Dans ce cas, l'axe Y prend appui sur l'axe X et l'axe X sur la partie fixe, l'axe Y étant alors muni du dispositif porte-outils. it is obvious that a reverse provision can be adopted. In this case, the Y axis is supported on the X axis and the X axis on the fixed part, the Y axis then being provided with the tool holder device.
Comme le montrent clairement les figures 3A et 3B, 3C et 3D, toutes les opérations d'usinage réalisables avec les axes Z, X et C comme indiqué en se référant notamment aux figures 2, 2A et 2B, 2C et 2D sont susceptibles d'etre exécutées avec le tour perfectionné selon la figure 3. En plus, d'autres opérations d'usinage peuvent être exécutées, notamment celles qui nécessitent un déplacement tangentiel relatif entre la pièce 5" et l'outil tel qu'une fraise 22.Il peut s'agir par exemple
- du frai sage d'un méplat ou d'une surface prismatique, telle qu'un six pans 23 (axe X fixe après plongée de la fraise, axe
Z fixe et axe Y mobile, puis après avance par l'axe Z nouveau passage, axe C fixe et en fin de fraisage d'un pan, axe C mobile en positionnement angulaire, fraise 22 tournant en continu),
- du frai sage d'une rainure transversale 24 à fond plat (axe C fixe après positionnement angulaire, axe Z fixe, axe X fixe après plongée de la fraise, axe Y mobile, fraise 22 tournant en continu),
- du fraisage d'une rainure oblique à fond plat ( axe C fixe après positionnement angulaire, axe X fixe après plongée de la fraise, axes Z et X mobiles en relation de déplacements, fraise 22 tournant en continu).As clearly shown in FIGS. 3A and 3B, 3C and 3D, all the machining operations that can be carried out with the axes Z, X and C as indicated with particular reference to FIGS. 2, 2A and 2B, 2C and 2D are likely to be carried out with the improved lathe according to FIG. 3. In addition, other machining operations can be carried out, in particular those which require a relative tangential movement between the part 5 "and the tool such as a cutter 22. can be for example
- wise milling of a flat or prismatic surface, such as a hexagon 23 (fixed X axis after plunging the milling machine, axis
Fixed Z and mobile Y axis, then after advancing by the new passage Z axis, fixed C axis and at the end of milling of a pan, mobile C axis in angular positioning, cutter 22 rotating continuously),
- wise milling of a transverse groove 24 with a flat bottom (fixed C axis after angular positioning, fixed Z axis, fixed X axis after plunging of the cutter, mobile Y axis, cutter 22 rotating continuously),
- milling an oblique groove with a flat bottom (fixed C axis after angular positioning, fixed X axis after plunging the cutter, mobile Z and X axes in relation to displacements, cutter 22 rotating continuously).
- du fraisage d'une rainure longitudinale 25 plus large que le diamètre de la fraise 22 (axe C fixe après positionnement angulaire, axe X fixe après plongée de la fraise, axe Z mobile, axe
Y fixe pendant la première passe selon Z et mobile pour règlage de la deuxième passe).- milling a longitudinal groove 25 wider than the diameter of the cutter 22 (fixed C axis after angular positioning, fixed X axis after plunging the cutter, mobile Z axis, axis
Y fixed during the first pass along Z and mobile for adjustment of the second pass).
- du fraisage générant la périphérie d'une portée cylindrique excentrée par rapport à un axe géométrique principal de la pièce (axe Z fixe, axe C mobile, axe Y mobile, une fraise entraînée en rotation continue étant assujettie au chariot 6). - milling generating the periphery of an eccentric cylindrical bearing with respect to a main geometric axis of the part (fixed Z axis, mobile C axis, mobile Y axis, a milling cutter driven in continuous rotation being subject to the carriage 6).
- du fraisage générant la périphérie d'une portée de forme convexe quelconque mais définie dans le programme (axes X et
C mobiles, axe Z réglable éventuellement, axe Y généralement fixe).- milling generating the periphery of a surface of any convex shape but defined in the program (axes X and
C movable, Z axis possibly adjustable, Y axis generally fixed).
- du fraisage générant des surfaces gauches concaves ou convexes, par exemple de pales hélicoidales à pas constant ou variable (axe Z et C mobiles, X mobile éventuellement, axe Y généralement fixe). - milling generating concave or convex left surfaces, for example helical blades with constant or variable pitch (mobile Z and C axis, possibly mobile X, generally fixed Y axis).
Suivant la variante de réalisation illustrée par la figure 4, le tour comporte un dispositif changeur d'outils 26 asservi par la commande numérique au cycle d'opérations. Ce dispositif 26 est constitué par un bras horizontal 27 à deux pinces 28, 29 porte-outils, équipant l'extrémité libre inférieure d'un arbre 30 monté tournant et libre de coulisser dans un chariot 31 guidé en translation le long d'une glissière 32. Ces guidages et des actionneurs communiquant les mouvements, constituent des axes
X', Y' et C' asservis par la commande numérique à tout changement d'outil sur le chariot 8. Les axes Y' et C' permettent successivement d'enlever un outil du porte-outil, de Le remplacer par un autre et de mettre cet autre outil en place dans le porte-outil. Les axes Y' et X' permettent ensuite de sortir du champ d'usinage le bras 27 et de l'amener à un magasin 33 pour y déposer L'outil enlevé et prendre en charge un nouvel outil. Le même processus est valable pour le chargement et le déchargement des pièces entre la broche 4 et un magasin ou un convoyeur mis sous la dépendance de la commande numérique. Les axes C et Z ainsi que le bras de manutention assujetti à l'axe X' permettent non seulement le changement des pièces mais également la pose et la dépose de tout dispositif de serrage de pièce lié à la broche, tel qu'une pince ou un mandrin, un moyen de bridage sur un plateau ou autre.According to the variant embodiment illustrated in FIG. 4, the lathe includes a tool changer device 26 controlled by the digital control during the operating cycle. This device 26 consists of a horizontal arm 27 with two pliers 28, 29 tool holder, equipping the lower free end of a shaft 30 mounted to rotate and free to slide in a carriage 31 guided in translation along a slide 32. These guides and actuators communicating the movements constitute axes
X ', Y' and C 'slaved by the digital control to any tool change on the carriage 8. The axes Y' and C 'successively remove one tool from the tool holder, replace it with another and to put this other tool in place in the tool holder. The axes Y ′ and X ′ then make it possible to exit the arm 27 from the machining field and bring it to a store 33 to deposit the removed tool there and take charge of a new tool. The same process is valid for loading and unloading of parts between spindle 4 and a store or conveyor under the control of digital control. The axes C and Z as well as the handling arm subject to the axis X 'allow not only the change of parts but also the installation and removal of any workpiece clamping device linked to the spindle, such as pliers or a mandrel, a clamping means on a plate or the like.
Bien entendu, dans L'exemple représenté, la pièce 5 peut être montée sur Le chariot 6 et L'outil en bout de la broche 4. Of course, in the example shown, the part 5 can be mounted on the carriage 6 and the tool at the end of the spindle 4.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8708728A FR2616700A1 (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Numerical-control machining centre for workpieces in the form of bodies of revolution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8708728A FR2616700A1 (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Numerical-control machining centre for workpieces in the form of bodies of revolution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2616700A1 true FR2616700A1 (en) | 1988-12-23 |
Family
ID=9352342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8708728A Withdrawn FR2616700A1 (en) | 1987-06-22 | 1987-06-22 | Numerical-control machining centre for workpieces in the form of bodies of revolution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2616700A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2008132156A1 (en) * | 2007-04-30 | 2008-11-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Bearing assembly comprising an integrated measuring system |
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| US4612690A (en) * | 1984-12-24 | 1986-09-23 | Crankshaft Machine Company | Multiple spindle machine tool |
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1987
- 1987-06-22 FR FR8708728A patent/FR2616700A1/en not_active Withdrawn
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| ST | Notification of lapse |