FR2665092A1 - Chuck for a machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un mandrin de serrage pour machine-outil, comprenant un corps de forme générale à peu près cylindrique, avec un axe de révolution, et des mors portés par des supports qui sont eux-mêmes montés dans le corps de façon à pouvoir se déplacer sensiblement radialement afin de serrer par l'extérieur ou par l'intérieur une pièce à traiter, ce mandrin comprenant en outre des moyens de commande capables d'agir sur les mors, ou plus exactement sur les pièces qui supportent les mors, afin de provoquer leur déplacement, et d'obtenir le serrage désiré. The present invention relates to a clamping mandrel for a machine tool, comprising a body of generally cylindrical shape, with an axis of revolution, and jaws carried by supports which are themselves mounted in the body to be able to move substantially radially in order to clamp from the outside or from the inside a part to be treated, this mandrel further comprising control means capable of acting on the jaws, or more exactly on the parts which support the jaws , in order to cause their displacement, and to obtain the desired tightening.
Les mandrins de précision les plus courants à l'heure actuelle sont pourvus de mors qui coulissent dans les glissières radiales creusées dans le corps. Pour serrer une pièce dans un tel mandrin, on amène cette pièce en appui contre la surface frontale du corps, puis on actionne le mécanisme de commande afin de déplacer les mors en direction de la pièce et de serrer celle-ci fortement entre lesdits mors. On connaît également des mandrins dans lesquels les supports des mors, au lieu de coulisser radialement, peuvent basculer sur des axes de pivotement perpendiculaires à un plan passant par l'axe du corps. D'autres techniques encore sont connues. Quelle que soit la structure adoptée, on se heurte au phénomène suivant : le serrage de la pièce entre les mors a pour conséquence une déformation élastique plus ou moins importante de l'ensemble du mandrin.Le résultat de cette déformation est que la pièce cesse d'être en butée axiale contre le corps, et s'en écarte en créant un certain intervalle, difficile à contrôler, entre la pièce et la surface frontale d'appui présentée par le corps. The most common precision chucks at present have jaws which slide in the radial guides hollowed out in the body. To clamp a part in such a mandrel, this part is brought to bear against the front surface of the body, then the control mechanism is actuated in order to move the jaws in the direction of the part and to tighten the latter strongly between said jaws. Also known are chucks in which the jaw supports, instead of sliding radially, can tilt on pivot axes perpendicular to a plane passing through the axis of the body. Still other techniques are known. Whatever the structure adopted, we come up against the following phenomenon: the tightening of the part between the jaws results in a more or less significant elastic deformation of the entire mandrel. The result of this deformation is that the part ceases to 'to be in axial abutment against the body, and deviate from it by creating a certain gap, difficult to control, between the part and the front bearing surface presented by the body.
De plus, si les mors n'ont pas exactement tous les mêmes caractéristiques, la pièce vient se placer en travers, et il en résulte que la pièce usinée n'a plus ses faces exactement parallèles. In addition, if the jaws do not all have exactly the same characteristics, the part comes to be placed crosswise, and the result is that the machined part no longer has its exactly parallel faces.
On a proposé des systèmes de "placage" pour remédier à cet inconvénient, mais ils n'ont pas jusqu'ici donné satisfaction, en raison d'une course insuffisante , d'une diminution de la précision du serrage à cause du jeu interne nécessité par le système de placage, d'une étanchéité imparfaite, et de l'impossibilité de contrôler l'efficacité du placage. Plating systems have been proposed to remedy this drawback, but they have not so far been satisfactory, due to an insufficient stroke, of a reduction in the tightening precision because of the internal clearance required. by the plating system, an imperfect seal, and the impossibility of controlling the effectiveness of the plating.
La présente invention a pour but de fournir un mandrin qui permet de maintenir la pièce en appui contre une surface de butée frontale du corps du mandrin avec une force garantissant toujours un placage efficace, et qui assure ainsi une précision accrue, ce résultat étant obtenu sans augmentation notable du prix de revient. The object of the present invention is to provide a mandrel which makes it possible to maintain the part in abutment against a frontal abutment surface of the body of the mandrel with a force always guaranteeing effective plating, and which thus ensures increased precision, this result being obtained without significant increase in cost price.
Pour résoudre ce problème, l'invention fournit un mandrin de serrage pour machine-outil, comprenant un corps de forme générale à peu près cylindrique avec un axe de révolution, des mors portés par des supports qui sont euxmêmes montés dans le corps de façon à pouvoir osciller sur des axes de pivotement perpendiculaires à l'axe du corps, et des moyens de commande capables d'agir sur lesdits supports pour provoquer un déplacement des mors selon des arcs de cercle à peu près radiaux par rapport à l'axe du corps, afin de serrer une pièce à traiter, ou de la libérer, ce mandrin ayant pour particularité que chaque support est conçu pour effectuer en outre un déplacement ayant une composante dans une direction parallèle à l'axe du corps, et les moyens de commande agissent sur les supports à la fois pour les faire pivoter et pour les déplacer axialement, si bien que la pièce est à la fois serrée entre les mors et poussée par ceux-ci contre une butée axiale portée par le corps. To solve this problem, the invention provides a clamping mandrel for a machine tool, comprising a body of generally roughly cylindrical shape with an axis of revolution, jaws carried by supports which are themselves mounted in the body so as to ability to oscillate on pivot axes perpendicular to the axis of the body, and control means capable of acting on said supports to cause a displacement of the jaws according to arcs of a circle which are approximately radial with respect to the axis of the body , in order to clamp a part to be treated, or to release it, this mandrel having the particularity that each support is designed to carry out in addition a displacement having a component in a direction parallel to the axis of the body, and the control means act on the supports both to rotate them and to move them axially, so that the workpiece is both clamped between the jaws and pushed by them against an axial stop port e by the body.
De préférence, des organes de retenue, de force réglée à l'avance, sont prévus pour s'opposer au déplacement à composante axiale du support, si bien que, lorsque les moyens de commande agissent avec une force faible, on obtient seulement un pivotement du support, et, lorsque les moyens de commande agissent avec une force plus grande, on obtient simultanément un serrage de la pièce à traiter entre les mors et une poussée de cette pièce contre la butée. Avantageusement, ces organes de retenue sont constitués par des ressorts. Preferably, retaining members, of force adjusted in advance, are provided to oppose the displacement with an axial component of the support, so that, when the control means act with a weak force, only a pivoting is obtained of the support, and, when the control means act with greater force, one obtains simultaneously a clamping of the part to be treated between the jaws and a thrust of this part against the stop. Advantageously, these retaining members are constituted by springs.
Suivant des modalités intéressantes :
- les moyens de commande comprennent un organe de commande qui peut se déplacer le long de l'axe du corps, et qui agit sur les supports de mors par l'intermédiaire de surfaces de came obliques par rapport à l'axe du corps;
- la surface de came est une entaille rectiligne oblique, pratiquée dans l'organe de commande, et dans laquelle coulisse un patin articulé sur le porte-mors, ou un axe monté sur ledit porte-mors;
- l'organe de commande comprend une partie symétrique par rapport à un plan radial, de telle façon qu'en la retournant au montage dans le corps on peut obtenir que le serrage contre une surface frontale du corps soit simultané, soit à un serrage par l'extérieur de la pièce à traiter, soit à un serrage par l'intérieur de cette pièce;;
- la surface frontale du corps est percée d'un passage d'échappement pour un fluide, de telle façon que l'obstruction de ce passage assure que la pièce à traiter est bien en appui sur ladite surface frontale;
- l'organe de commande est creux, et sert à acheminer ledit fluide vers ledit passage;
- des moyens d'étanchéité sont prévus pour isoler les moyens de pivotement de l'extérieur même pendant les déplacements du porte-mors.According to interesting methods:
- The control means comprise a control member which can move along the axis of the body, and which acts on the jaw supports by means of cam surfaces oblique with respect to the axis of the body;
- The cam surface is an oblique rectilinear notch, formed in the control member, and in which slides a shoe articulated on the jaw holder, or an axis mounted on said jaw holder;
- The control member comprises a part symmetrical with respect to a radial plane, so that by turning it over for mounting in the body, it can be obtained that the tightening against a front surface of the body is simultaneous, or to a tightening by the outside of the part to be treated, ie a clamping from the inside of this part;
- The front surface of the body is pierced with an exhaust passage for a fluid, so that the obstruction of this passage ensures that the part to be treated is well supported on said front surface;
- The control member is hollow, and serves to convey said fluid to said passage;
- sealing means are provided to isolate the pivoting means from the outside even during movement of the jaw holder.
L'invention va maintenant être exposée de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple pratique, illustré à l'aide de la figure unique, qui est une coupe axiale d'un mandrin conforme à l'invention. The invention will now be explained in more detail with the aid of a practical example, illustrated with the aid of the single figure, which is an axial section of a mandrel according to the invention.
Le corps 1 du mandrin, constitué de deux parties cylindriques 2 et 3, assemblées par des vis 4, reçoit une pluralité d'éléments basculants, de préférence trois, constitués chacun d'un levier porte-mors 5, supporté en son milieu par une bague sphérique 6 pivotant dans un anneau 7 dont le profil intérieur est de forme complémentaire. La bague 6 est immobilisée d'un côté par un épaulement 8 du porte-mors 5, et de l'autre côté par une bague de retenue 9. La bague 6 et l'anneau 7 constituent une rotule dont les éléments sont indissociables.Comme on le verra plus loin, quoique la rotule permette, en elle-même, des rotations selon trois axes orthogonaux, en fait, dans le cas présent, la rotule se comporte comme un simple pivot permettant des rotations autour d'un axe perpendiculaire à un plan passant par l'axe XX du mandrin, c'est-à-dire perpendiculaire au plan de la figure tel que cela est représenté. The body 1 of the mandrel, consisting of two cylindrical parts 2 and 3, assembled by screws 4, receives a plurality of tilting elements, preferably three, each consisting of a jaw-carrying lever 5, supported in its middle by a spherical ring 6 pivoting in a ring 7 whose internal profile is of complementary shape. The ring 6 is immobilized on one side by a shoulder 8 of the jaw holder 5, and on the other side by a retaining ring 9. The ring 6 and the ring 7 constitute a ball joint whose elements are inseparable. we will see later, although the ball joint allows, in itself, rotations along three orthogonal axes, in fact, in this case, the ball joint behaves like a simple pivot allowing rotations around an axis perpendicular to a plane passing through the axis XX of the mandrel, that is to say perpendicular to the plane of the figure as shown.
L'anneau 7 est immobilisé à l'intérieur d'un boîtier 10, de forme générale cylindrique, et comportant un épaulement (11) pour retenir la bague 7 d'un côté, et un anneau 12 de retenue pour immobiliser la bague 7 de l'autre côté. The ring 7 is immobilized inside a housing 10, of generally cylindrical shape, and comprising a shoulder (11) for retaining the ring 7 on one side, and a retaining ring 12 for immobilizing the ring 7 of the other side.
Le boîtier 10, à son tour, peut coulisser dans un logement axial du corps 1. The housing 10, in turn, can slide in an axial housing of the body 1.
On notera que ce logement pourrait être légèrement oblique par rapport à l'axe, l'essentiel est que le déplacement du boîtier ait une composante axiale. Note that this housing could be slightly oblique to the axis, the main thing is that the displacement of the housing has an axial component.
Des ressorts 13, dont un seul est représenté, poussent le boîtier 10 vers l'extérieur du mandrin. Une plaque 14, vissée sur la face avant du corps, limite son déplacement. Le repère 15, sur la figure, indique l'amplitude des déplacements possibles pour le boîtier 10. Springs 13, only one of which is shown, push the housing 10 towards the outside of the mandrel. A plate 14, screwed onto the front face of the body, limits its movement. The reference 15, in the figure, indicates the amplitude of the possible displacements for the housing 10.
Un organe de commande 16 se déplace selon une direction parallèle à l'axe du mandrin sous l'action d'une force générée par un appareil tel que vérin hydraulique ou pneumatique, non représenté. A control member 16 moves in a direction parallel to the axis of the mandrel under the action of a force generated by an apparatus such as a hydraulic or pneumatic cylinder, not shown.
Cet organe de commande 16 est guidé dans deux surfaces annulaires 17 et 18 pratiquées dans les parties 2 et 3 du corps. This control member 16 is guided in two annular surfaces 17 and 18 made in parts 2 and 3 of the body.
Il présente des entailles obliques 19 en nombre égal à celui des porte-mors 5, dans chacune desquelles coulisse un patin 20 rendu solidaire de l'extrémité du levier porte-mors 5 par un axe 21. It has oblique notches 19 equal in number to that of the jaw holders 5, in each of which slides a shoe 20 made integral with the end of the jaw holder lever 5 by an axis 21.
On peut aussi prévoir que l'organe de commande 16 présente plusieurs entailles obliques par porte-mors, chaque porte-mors 5 ayant plusieurs patins 20. En outre, il n'est pas obligatoire que les entailles 19 soient rectilignes. It is also possible to provide that the control member 16 has several oblique notches per jaw holder, each jaw holder 5 having several pads 20. In addition, it is not compulsory for the notches 19 to be straight.
Un mors 22 est fixé à l'extrémité du levier portemors 5 qui est à l'opposé du patin 20, à l'aide d'un dispositif classique à queue d'aronde 23 et de vis de réglage 24. Tout autre dispositif classique de liaison entre le mors et le porte-mors peut également convenir. A jaw 22 is fixed to the end of the jaw lever 5 which is opposite the shoe 20, using a conventional dovetail device 23 and adjusting screw 24. Any other conventional device connection between the jaw and the jaw holder may also be suitable.
Une butée 25, présentant une surface axiale exactement perpendiculaire à l'axe XX est prévue à l'avant du corps 1. Cette butée est traversée par un alésage axial 26, qui débouche intérieurement dans le logement de l'organe de commande 16. Cet organe de commande 16 est lui-même également traversé par un alésage axial 27 dont on verra plus loin l'utilité. A stop 25, having an axial surface exactly perpendicular to the axis XX is provided at the front of the body 1. This stop is traversed by an axial bore 26, which opens internally into the housing of the control member 16. This control member 16 is itself also traversed by an axial bore 27 whose utility will be seen below.
Le fonctionnement du mandrin est le suivant
Dans son déplacement axial, l'organe de commande 16 oblige chaque patin 20 à coulisser dans l'entaille oblique 19#, ce qui provoque le basculement du levier 5 autour du centre de pivotement de la rotule.The operation of the mandrel is as follows
In its axial movement, the control member 16 forces each shoe 20 to slide in the oblique notch 19 #, which causes the lever 5 to tilt around the pivot center of the ball joint.
Le mandrin étant ouvert, c'est-à-dire avec l'organe de commande 16 complètement poussé à droite, une pièce 28 est présentée entre les mors 22. The mandrel being open, that is to say with the control member 16 completely pushed to the right, a part 28 is presented between the jaws 22.
Le déplacement vers la gauche de l'organe de commande 16 provoque le basculement des leviers porte-mors 5, les mors 22 s'approchent de la pièce 24 et viennent en contact. Un équilibre de forces s'établit sur le levier autour du centre de pivotement
D'un côté, l'effort transmis par le patin 20, de l'autre la réaction de la pièce 28 serrée.The movement to the left of the control member 16 causes the jaw-carrying levers 5 to tilt, the jaws 22 approach the part 24 and come into contact. A balance of forces is established on the lever around the pivot center
On the one hand, the force transmitted by the shoe 20, on the other the reaction of the tight part 28.
Le patin 20 est lui-même soumis à une force E perpendiculaire à l'entaille 19, et qui a donc une composante radiale R, qui équilibre la force de serrage et une composante axiale A compensée par la composante axiale de la force des ressorts 13. The shoe 20 is itself subjected to a force E perpendicular to the notch 19, and which therefore has a radial component R, which balances the clamping force and an axial component A compensated by the axial component of the force of the springs 13 .
Lorsque la force C actionnant le déplacement de l'organe de commande 16 augmente, les autres forces augmentent. Lorsque la composante axiale A agissant sur le patin dépasse la force S des ressorts 13, le boîtier 10 coulisse dans le même sens que l'organe de commande, entraînant dans son mouvement le levier 5, le mors 22 et aussi la pièce 28. When the force C actuating the movement of the control member 16 increases, the other forces increase. When the axial component A acting on the shoe exceeds the force S of the springs 13, the housing 10 slides in the same direction as the control member, causing in its movement the lever 5, the jaw 22 and also the part 28.
La pièce 28 est amenée en contact avec la butée 25 fixée au corps 1. Les mors 22 ripent alors légèrement sur la pièce jusqu a ce que le boîtier 10 arrive au fond du logement.The part 28 is brought into contact with the stop 25 fixed to the body 1. The jaws 22 then slide slightly on the part until the housing 10 reaches the bottom of the housing.
Pour que la pièce 28 arrive au contact avec la butée 25, il suffit que la distance qui les sépare avant serrage soit inférieure à l'espace 15 correspondant à la course du boîtier 10. So that the part 28 comes into contact with the stop 25, it suffices that the distance which separates them before tightening is less than the space 15 corresponding to the stroke of the housing 10.
La réaction à la composante axiale A est alors supportée par le corps 1 alors que la composante radiale R engendre le serrage final sur la pièce lorsque le vérin applique son effort maximum. The reaction to the axial component A is then supported by the body 1 while the radial component R generates the final tightening on the part when the jack applies its maximum force.
L'opération de serrage se décompose donc ainsi lorsque l'organe de commande se déplace vers la gauche
1 - phase d'approche,
2 - contact des mors sur la pièce avec effort de serrage faible fonction de la force des ressorts,
3 - déplacement axial de l'ensemble mors-pièce avec compression des ressorts 13,
4 - placage de la pièce sur la butée et glissement des mors sur la pièce,
5 - application de l'effort de serrage maximum.The tightening operation is therefore broken down thus when the control member moves to the left.
1 - approach phase,
2 - contact of the jaws on the part with low clamping force as a function of the force of the springs,
3 - axial displacement of the jaw-part assembly with compression of the springs 13,
4 - placing the part on the stop and sliding the jaws on the part,
5 - application of the maximum clamping force.
Un fluide amené à travers l'organe de commande alimente la canalisation 26, ce fluide peut être un agent refroidissant ou être utilisé pour le contrôle de placage de la pièce 28 sur la butée 25. Si la pièce 28 est contre la butée 25, elle obstrue l'orifice de la canalisation 26, la pression du fluide est transmise en amont par l'alésage 27. Si la pièce 28 n'est pas en contact avec la butée 25, le fluide s'écoule librement à travers la canalisation 26 et la pression chute en amont. Il suffit donc de contrôler la pression du fluide pour s'assurer de la position correcte de la pièce contre sa butée. A fluid supplied through the control member feeds the pipe 26, this fluid can be a cooling agent or be used for checking the plating of the part 28 on the stop 25. If the part 28 is against the stop 25, it obstructs the orifice of the pipe 26, the pressure of the fluid is transmitted upstream by the bore 27. If the part 28 is not in contact with the stop 25, the fluid flows freely through the pipe 26 and the pressure drops upstream. It is therefore sufficient to control the pressure of the fluid to ensure the correct position of the part against its stop.
La construction est réalisée de telle manière que l'ensemble est rendu étanche par la disposition de joints multiples obstruant tous les orifices. Toutes les parties mobiles soit en translation (coulissement des boîtiers 10 et de l'organe de commande 16) soit en pivotement (rotule) ont des sections circulaires et sont facilement étanchées par des joints de section torique habituellement utilisés dans les vérins hydrauliques dont l'efficacité n'est plus à démontrer. The construction is carried out in such a way that the assembly is sealed by the arrangement of multiple seals obstructing all the orifices. All the moving parts either in translation (sliding of the housings 10 and of the control member 16) or in pivoting (ball joint) have circular sections and are easily sealed by O-ring seals usually used in hydraulic cylinders whose effectiveness is no longer to be demonstrated.
Un anneau 29 logé dans un embrèvement du levier 5 est appliqué par des ressorts 30 contre l'extrémité 31 du boîtier 10. La surface entre l'anneau 29 et l'extrémité 31 du boîtier est de forme sphérique avec le même centre géométrique que la rotule 6. Dans son pivotement, le levier 5 entraîne l'anneau 29 qui reste constamment en contact avec la surface complémentaire 32 sous l'action des ressorts 30. Ceci constitue une étanchéité mécanique qui s'oppose à l'introduction de particules externes telles que copeaux, poussière de fonte, etc.. provenant de l'usinage des pièces serrées. A ring 29 housed in a recess of the lever 5 is applied by springs 30 against the end 31 of the housing 10. The surface between the ring 29 and the end 31 of the housing is spherical in shape with the same geometric center as the ball joint 6. In its pivoting, the lever 5 drives the ring 29 which remains constantly in contact with the complementary surface 32 under the action of the springs 30. This constitutes a mechanical seal which prevents the introduction of external particles such that chips, cast iron dust, etc. from the machining of tight parts.
Le mandrin est rempli partiellement d'huile qui contribue à la lubrification des éléments mobiles. The mandrel is partially filled with oil which contributes to the lubrication of the moving parts.
L'entretien est de ce fait superflu. Un volume d'air est maintenu pour absorber les variations de volume consécutifs au coulissement des boîtiers 7 dans le corps 1.Maintenance is therefore superfluous. A volume of air is maintained to absorb the variations in volume following the sliding of the boxes 7 in the body 1.
On observera la forme particulière de l'organe de commande 16. Elle est symétrique par rapport à ùn plan perpendiculaire à l'axe XX. Cela signifie que, si l'on désire utiliser le mors pour serrer une pièce creuse par écartement des mors à partir de l'axe, c'est-à-dire un mouvement opposé à celui qui est représenté sur la figure, il suffit de retourner la pièce 16 d'avant en arrière, ce qui entraînera, pour le même déplacement axial de cette pièce, un déplacement de sens opposé des mors. The particular shape of the control member 16 will be observed. It is symmetrical with respect to a plane perpendicular to the axis XX. This means that, if one wishes to use the jaw to clamp a hollow part by spacing the jaws from the axis, that is to say a movement opposite to that which is represented in the figure, it suffices to return the part 16 back and forth, which will cause, for the same axial displacement of this part, a displacement of opposite direction of the jaws.
Claims (8)
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|---|---|---|---|
| FR9009440A FR2665092B1 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | TIGHTENING CHUCK FOR MACHINE TOOL. |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2665092A1 true FR2665092A1 (en) | 1992-01-31 |
| FR2665092B1 FR2665092B1 (en) | 1995-02-03 |
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Family Applications (1)
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| FR9009440A Expired - Fee Related FR2665092B1 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | TIGHTENING CHUCK FOR MACHINE TOOL. |
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| CN114761163B (en) * | 2019-11-20 | 2024-03-15 | 西铁城时计株式会社 | Chuck device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR2665092B1 (en) | 1995-02-03 |
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|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20070330 |