FR2707538A1 - Multi-tool spindle and multi-bar machine tool using it - Google Patents
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Abstract
Description
BROCHE MULTI-OUTILS ET MCHINE-OUTIL
DE MISE EN OEUVRE MULTI-BARRES
La présente invention est relative à une broche entraînée en rotation et susceptible de porter une pluralité d'outils. L'invention est également relative à une machineoutil utilisant la broche précitée pour usiner complètement, par exemple par perçage, fraisage et/ou sciage, des pièces dans l'extrémité d'une barre. Notamment, grâce à la broche précitée, cette machine-outil peut présenter plusieurs postes identiques travaillant simultanément sur des barres agencées parallèlement, chaque poste exécutant la même séquence de plusieurs usinages.MULTI-TOOL SPINDLE AND MACHINE TOOL
OF MULTI-BAR IMPLEMENTATION
The present invention relates to a spindle driven in rotation and capable of carrying a plurality of tools. The invention also relates to a machine tool using the aforementioned spindle to completely machine, for example by drilling, milling and / or sawing, parts in the end of a bar. In particular, thanks to the aforementioned spindle, this machine tool can have several identical stations working simultaneously on bars arranged in parallel, each station performing the same sequence of several machining operations.
On connaît des forêts présentant une partie arrière de coupe conique permettant de percer un trou puis de chanfreiner immédiatement le bord. Le document EP 0 352 224 décrit un outil de coupe monobloc multi-directionnel comprenant plusieurs bords de coupe : sur la périphérie externe et interne de la face frontale, ainsi que sur la périphérie de la paroi latérale. Toutefois, ces outils monoblocs ne peuvent évidemment être utilisés que pour des usinages prévus lors de leur conception. Forests are known which have a tapered rear part making it possible to drill a hole and then immediately chamfer the edge. Document EP 0 352 224 describes a multi-directional monobloc cutting tool comprising several cutting edges: on the external and internal periphery of the front face, as well as on the periphery of the side wall. However, these monoblock tools can obviously only be used for machining operations planned during their design.
On connaît également des outils de coupe assemblés. Par exemple, les documents EP 0 391 695 et
FR 2 427 160 décrivent des fraises coniques rapportées directement sur un forêt pour ébarber et chanfreiner l'orifice du trou percé. Mais si les résistances rencontrées s'avèrent trop importantes, on en arrive à endommager les lignes de coupe latérale, voire casser le forêt, le rendant inutilisable ultérieurement. Le document FR 2 415 509 divulgue une broche portant dans son canal interne un forêt serre par une vis et sur sa périphérie une scie-cloche vissée sur un filetage, ce montage ne permettant que de percer un orifice de large diamètre par avance frontale. Known cutting tools are also known. For example, documents EP 0 391 695 and
FR 2 427 160 describe tapered cutters brought directly to a forest to deburr and chamfer the orifice of the drilled hole. But if the resistance encountered turns out to be too great, we end up damaging the lateral cutting lines, even breaking the forest, rendering it unusable later. Document FR 2 415 509 discloses a spindle carrying in its internal channel a forest clamped by a screw and on its periphery a hole saw screwed on a thread, this arrangement only making it possible to pierce a large diameter orifice by frontal advance.
Le document US 4 580 934 décrit une broche dont l'extrémité présente un taraudage coaxial et deux rainures radiales. Cette broche est prévue pour un rabot circulaire dont les tenons arrières s'engagent dans les rainures, ce rabot étant suivi d'un disque de guidage pour centrer l'outil dans un trou déjà réalisé dans une pièce de bois et que l'on souhaite agrandir. Un simple boulon engagé dans le taraudage tient les deux outils contre l'extrémité de la broche. Le document DT 19 40 059 décrit un outil similaire dans lequel le rabot est remplacé par un couteau apte à attaquer le métal. Une bague arrière montée par dessus la broche sur un filetage permet de confirmer l'orientation orthogonale du couteau. Le boulon de maintien a un filet orienté dans le sens inverse du sens de rotation de la broche pour éviter son desserrement lors du travail. L'avantage de ces outils de coupe démontables est que l'on peut sélectionner le diamètre des couteaux et du cylindre frontal de guidage selon les circonstances. Document US 4,580,934 describes a spindle whose end has a coaxial thread and two radial grooves. This spindle is intended for a circular planer whose rear pins engage in the grooves, this planer being followed by a guide disc to center the tool in a hole already made in a piece of wood and which is desired. enlarge. A simple bolt engaged in the thread holds the two tools against the end of the spindle. Document DT 19 40 059 describes a similar tool in which the plane is replaced by a knife capable of attacking the metal. A rear ring mounted over the spindle on a thread confirms the orthogonal orientation of the knife. The retaining bolt has a thread oriented in the opposite direction to the direction of rotation of the spindle to prevent its loosening during work. The advantage of these removable cutting tools is that you can select the diameter of the knives and the front guide cylinder depending on the circumstances.
Toutefois, à nouveau, ces outils à action uniquement frontale ne sont applicables que pour une seule fonction, en l'occurrence élargir des orifices déjà percés ou usinés dans une surface perpendiculaire. L'emploi d'un boulon pour assembler l'outil fait que l'embout de celui-ci se retrouve fermé. However, again, these tools with only frontal action are applicable only for a single function, in this case widening orifices already drilled or machined in a perpendicular surface. The use of a bolt to assemble the tool causes the tip of the tool to be closed.
Le but de la présente invention est une broche susceptible d'accueillir une plus large gamme d'outils, notamment un forêt combiné avec des fraises à action latérale, voire une scie circulaire pouvant atteindre l'arrière d'une pièce à usiner. The object of the present invention is a spindle capable of accommodating a wider range of tools, in particular a forest combined with milling cutters with lateral action, or even a circular saw capable of reaching the rear of a workpiece.
Ce but est réalisé du fait que la broche de support de plusieurs outils présente sur sa surface externe une couronne circulaire d'appui suivie d'une partie cylindrique prolongée par un filetage, des outils présentant des rayons d'action décroissants, et des diamètres internes en correspondance avec le diamètre externe de la partie cylindrique étant enfilés sur celle-ci, et serrés entre la couronne d'appui et une flasque de serrage solidaire d'un boulon engagé dans le filetage. This object is achieved by the fact that the support spindle of several tools has on its external surface a circular support ring followed by a cylindrical part extended by a thread, tools having decreasing radii of action, and internal diameters in correspondence with the external diameter of the cylindrical part being threaded thereon, and clamped between the support ring and a clamping flange secured to a bolt engaged in the thread.
Selon un mode de réalisation préféré, la broche est complétée par un conduit interne coaxial avec une embouchure conique pour recevoir un mandrin de maintien d'un forêt frontal. According to a preferred embodiment, the spindle is completed by an internal coaxial conduit with a conical mouth to receive a mandrel for holding a frontal forest.
On peut ainsi aisément assembler sur une même broche, de l'avant vers l'arrière, un forêt de perçage, une ou plusieurs fraises à action latérale pour réaliser des rainures ou le contour d'une pièce, et, finalement une scie circulaire pour tronçonner la pièce finie. Le fait que le rayon d'action des outils soit décroissant permet de les mettre en oeuvre successivement sans que l'outil précédent n'interfère. It is thus easy to assemble on the same spindle, from front to rear, a drilling forest, one or more milling cutters with lateral action to make grooves or the outline of a part, and finally a circular saw for cut off the finished part. The fact that the range of action of the tools is decreasing makes it possible to use them successively without the preceding tool interfering.
De préférence, la couronne circulaire d'appui est usinée avec la broche pour fournir, par construction, un appui intangible exactement perpendiculaire à l'axe de la broche. Preferably, the circular support crown is machined with the spindle to provide, by construction, an intangible support exactly perpendicular to the axis of the spindle.
Si désiré, la partie cylindrique peut présenter plusieurs étages de diamètres différents pour recevoir des outils ayant des diamètres internes en correspondance. If desired, the cylindrical part can have several stages of different diameters to receive tools having corresponding internal diameters.
Si désiré, on intercale une rondelle d'espacement entre deux outils pour agrandir le champ d'action du plus petit. If desired, insert a spacing washer between two tools to enlarge the field of action of the smallest.
Avantageusement, le mandrin du forêt est tiré en arrière simplement au moyen d'une vis conique traversant orthogonalement la broche à l'arrière de la couronne d'appui et pénétrant dans un orifice de ce mandrin. Advantageously, the mandrel of the forest is pulled back simply by means of a conical screw orthogonally passing through the spindle at the rear of the support crown and penetrating into an orifice of this mandrel.
Une telle broche multi-outils est avantageusement utilisée dans une machine-outil d'usinage de pièces complexes dans l'extrémité de barre de matériau, comme, par exemple, des maillons de chaîne de bijouterie à partir de profilés en acier ou en or. Such a multi-tool spindle is advantageously used in a machine tool for machining complex parts in the end of a bar of material, such as, for example, links in a jewelry chain from steel or gold profiles.
En effet, si on considère une machine devant effectuer une pluralité d'usinages dans l'extrémité d'une barre par attaques frontales et latérales, comme les machines décrites dans les documents WO 91 14534 ou WO 89 11951, l'adaptation d'une seule broche multi-outils selon l'invention dans une tête unique apte à se déplacer dans les trois axes de coordonnées cartésiennes permet de s'affranchir, dans de nombreux cas, à la fois des têtes d'outils individuels latérales à déplacement radial, et de la tourelle située en vis-à-vis de la barre et portant une pluralité de broches tenant chacune un unique outil. Même pour des fraiseuses à action uniquement latérale, telles que la machine décrite dans le document EP 0 385 315, la broche selon l'invention permet l'économie d'au moins l'une des têtes latérales : soit à plongée verticale, soit à plongée horizontale. Indeed, if we consider a machine having to carry out a plurality of machining operations in the end of a bar by frontal and lateral attacks, like the machines described in documents WO 91 14534 or WO 89 11951, the adaptation of a single multi-tool spindle according to the invention in a single head capable of moving in the three axes of Cartesian coordinates makes it possible to overcome, in many cases, both individual lateral tool heads with radial displacement, and of the turret located opposite the bar and carrying a plurality of pins each holding a single tool. Even for milling machines with only lateral action, such as the machine described in document EP 0 385 315, the spindle according to the invention saves at least one of the side heads: either vertically plunging or horizontal diving.
En alternative, la tête support de la broche peut être fixe et le support de barre entièrement mobile, ou un partage des mouvements peut être établi entre les deux. Ceci se traduit alors par une simplification notable de la machine induisant d'une part des coûts de construction de machines réduits, et d'autre part des temps de réglage raccourcis entre deux séries. Alternatively, the spindle support head can be fixed and the bar support fully mobile, or a sharing of movements can be established between the two. This then results in a significant simplification of the machine inducing on the one hand reduced machine construction costs, and on the other hand shortened setting times between two series.
Dans le domaine de la micro-mécanique, il peut s'avérer fort avantageux de pouvoir travailler simultanément sur une pluralité de barres agencées parallèlement pour diminuer au mieux les temps morts de chaque outil, ainsi que les temps d'installation des barres. In the field of micro-mechanics, it can be very advantageous to be able to work simultaneously on a plurality of bars arranged in parallel to best reduce the dead times of each tool, as well as the times of installation of the bars.
A ce titre, on connaît une machine comprenant un support fixe circulaire vertical portant sur sa périphérie une pluralité de stations régulièrement espacées, chacune n'effectuant qu'une seule opération commandée par un jeu de cames, installé à l'arrière du support. La machine comprend en vis-à-vis une structure circulaire coaxiale au support portant sur sa périphérie plusieurs barres horizontales parallèles également régulièrement espacées. Une fois que les cycles d'usinage de toutes les stations sont achevés, la structure tourne pour amener chaque extrémité de barre devant la station suivante. Lors du lancement d'une nouvelle production, il convient alors de régler la précision de déplacement d'une barre d'une station à l'autre, puis de régler la précision de l'action de chaque outil. Ces réglages s'avèrent dans la pratique longs et fastidieux. De plus, compte-tenu de l'importance des déplacements, il existe un risque de perte de précision en cours de production. As such, a machine is known comprising a vertical circular fixed support carrying on its periphery a plurality of regularly spaced stations, each carrying out only one operation controlled by a set of cams, installed at the rear of the support. The machine comprises opposite a circular structure coaxial with the support carrying on its periphery several parallel horizontal bars also regularly spaced. Once the machining cycles of all stations have been completed, the structure rotates to bring each bar end to the next station. When launching a new production, it is then necessary to adjust the precision of movement of a bar from one station to another, then to adjust the precision of the action of each tool. These adjustments prove to be long and tedious in practice. In addition, given the importance of the displacements, there is a risk of loss of precision during production.
Un autre but de l'invention est donc une machineoutil mettant en oeuvre des broches multi-outils précitées simultanément sur une pluralité de barres disposées parallèlement, de manière à accroître sensiblement la productivité tout en maintenant une précision rigoureuse d'usinage. Another object of the invention is therefore a machine tool using the above-mentioned multi-tool spindles simultaneously on a plurality of bars arranged in parallel, so as to significantly increase productivity while maintaining rigorous machining precision.
Ces buts sont réalisés grâce à une machine-outil utilisant des broches multi-outils selon l'invention pour l'usinage simultané de plusieurs barres parallèles du fait qu'elle comprend
- une table portant une série de blocs dans lesquels sont agencés des mors de serrage d'embout de barre, table portant de plus une structure maintenant les barres parallèles entre elles, et incluant un dispositif d'avance des barres après chaque cycle d'usinage,
- un support pour une série au moins identique de broches multi-outils respectivement situées en vis-à-vis d'une barre, ces broches étant entraînées simultanément en une même vitesse de rotation,
- des moyens de déplacement de la table et/ou du support pilotés par des moyens de commande engendrant des déplacements d'usinage vertical, latéral et de plongée, ou des déplacements combinés, déplacements se répercutant à l'identique pour chaque broche multi-outils en vis-à-vis d'une extrémité de barre,
- des moyens de réglage de l'avance de chaque barre avant fermeture des mors de serrage au début de chaque cycle d'usinage,
- un couple de barre/broche étant considéré comme référence, des moyens séparés de réglage de la position initiale verticale de la barre et de la position initiale latérale de la broche au niveau de chaque autre couple, ou inversement les moyens de réglage de la position initiale verticale agissant sur la broche.These goals are achieved by a machine tool using multi-tool spindles according to the invention for the simultaneous machining of several parallel bars because it comprises
- A table carrying a series of blocks in which are arranged jaws for clamping the bar end piece, table further carrying a structure keeping the bars parallel to each other, and including a device for advancing the bars after each machining cycle ,
a support for an at least identical series of multi-tool spindles respectively located opposite a bar, these spindles being driven simultaneously at the same speed of rotation,
means of displacement of the table and / or of the support controlled by control means generating displacements of vertical, lateral and plunge machining, or combined displacements, displacements having the same repercussions for each multi-tool spindle facing a bar end,
means for adjusting the advance of each bar before closing the clamping jaws at the start of each machining cycle,
- a pair of bar / spindle being considered as a reference, separate means for adjusting the vertical initial position of the bar and the initial lateral position of the spindle at each other pair, or vice versa the means for adjusting the position vertical initial acting on the spindle.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de réglage de l'avance de chaque barre comprennent une série de butées située dans une autre partie du support accessible par les barres portées par la table, butées agencées de manière identique que les broches, et dont la profondeur de chacune est réglable individuellement au moyen d'une vis micro-mécanique. Alors, au commencement de chaque cycle, la table amène simplement les barres en face de leurs butées en restant d'une distance prédéterminée du support, puis les mors de serrage s'ouvrent pour permettre au dispositif d'avance des barres de pousser celles-ci contre ces butées, les mors se refermant immédiatement après. According to a preferred embodiment, the means for adjusting the advance of each bar comprise a series of stops situated in another part of the support accessible by the bars carried by the table, stops arranged in an identical manner as the pins, and whose the depth of each is individually adjustable by means of a micro-mechanical screw. Then, at the beginning of each cycle, the table simply brings the bars in front of their stops while remaining at a predetermined distance from the support, then the clamping jaws open to allow the bar advance device to push them. here against these stops, the jaws closing immediately after.
Dans un mode de réalisation préféré, chaque broche réglable est supportée par un bloc-palier engagé dans une glissière horizontale (ou verticale) ; et les moyens de réglage de la position initiale de la broche comprennent une vis parallèle au sens de réglage, tenue mobile en rotation dans le support et engagée dans un taraudage du bloc-palier afin de permettre le déplacement de ce dernier dans sa glissière. De manière analogue, un mors serrant une barre est déplaçable perpendiculairement à la glissière de la broche, les moyens de réglage comprenant une vis tenue mobile en rotation dans le bloc et engagée dans un taraudage du mors. In a preferred embodiment, each adjustable spindle is supported by a bearing block engaged in a horizontal (or vertical) slide; and the means for adjusting the initial position of the spindle comprise a screw parallel to the direction of adjustment, held movable in rotation in the support and engaged in a tapping of the bearing block in order to allow the movement of the latter in its slide. Similarly, a jaw gripping a bar is movable perpendicular to the slide of the spindle, the adjustment means comprising a screw held movable in rotation in the block and engaged in a tapping of the jaw.
De préférence, les broches, donc également les barres, sont alignées à l'horizontale ou à la verticale de telle sorte que leurs bloc-paliers de support puissent être montés dans une même glissière d'ajustement de leur position initiale. Par ailleurs, l'alignement horizontal des barres facilite l'installation de pinces mobiles sous les mors de serrage, pinces venant saisir une pièce achevée avant qu'elle ne soit séparée de la barre, puis apportant cette pièce en une station de reprise ou dans un bac de récupération. Preferably, the pins, and therefore also the bars, are aligned horizontally or vertically so that their support bearing blocks can be mounted in one and the same slide for adjusting their initial position. Furthermore, the horizontal alignment of the bars facilitates the installation of movable clamps under the clamping jaws, clamps coming to grip a finished part before it is separated from the bar, then bringing this part to a rework station or in a recycling bin.
De préférence, les broches sont entraînées par une même courroie, ou chaîne, animée par un moteur usuellement électrique. On peut également envisager un train de roues dentées, quoique cette conception soit plus lourde. Preferably, the pins are driven by the same belt, or chain, driven by a usually electric motor. We can also consider a gear train, although this design is heavier.
Une première série de broches multi-outils étant alignée à l'horizontale, on peut alors envisager une seconde série identique de broches multi-outils alignée à la verticale au-dessus de la première, cette seconde série de broches étant orientée vers le bas en direction des extrémités de barre. Ces broches multi-outils secondaires peuvent s'avérer utiles dans le cas de pièces particulièrement complexes nécessitant des perçages transversaux et/ou un tronçonnage à l'aide d'un grain excentré. A first series of multi-tool spindles being aligned horizontally, we can then consider a second identical series of multi-tool spindles aligned vertically above the first, this second series of spindles being oriented downwards. direction of bar ends. These secondary multi-tool spindles can prove to be useful in the case of particularly complex parts requiring transverse drilling and / or cutting off using an eccentric grain.
Avantageusement, l'alimentation en huile de refroidissement peut s'effectuer par une canalisation simplifiée basée sur un réservoir tampon situé au barycentre de l'ensemble des broches. Advantageously, the supply of cooling oil can be carried out by a simplified pipeline based on a buffer tank located at the barycenter of all the pins.
L'invention sera mieux comprise à l'étude d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et décrit dans les figures suivantes
- la figure 1 est une vue en perspective d'une broche multi-outils selon l'invention et de ses outils associés,
- la figure 2 est une vue de côté d'une machineoutil mettant en oeuvre une pluralité de broches multi-outils selon la figure 1,
- la figure 3 est une vue frontale du bâti de la machine-outil de la figure 2 vue selon la direction III, et
- la figure 4 est une vue frontale de la table mobile de la machine de la figure 2 vue selon la direction IV. The invention will be better understood from the study of an embodiment taken by way of nonlimiting example and described in the following figures
FIG. 1 is a perspective view of a multi-tool spindle according to the invention and its associated tools,
FIG. 2 is a side view of a machine tool using a plurality of multi-tool spindles according to FIG. 1,
FIG. 3 is a front view of the frame of the machine tool of FIG. 2 seen in direction III, and
- Figure 4 is a front view of the movable table of the machine of Figure 2 seen in direction IV.
En référence à la figure 1, une broche porteoutils 10 comprend un corps 14 prolongé vers l'arrière par une queue 12 susceptible d'être engagée par la suite dans les pinces d'un mandrin rotatif d'une machine-outil. Plus particulièrement, la partie frontale de la broche 10 se compose d'une couronne d'appui 16 suivie d'une partie cylindrique 18 que prolonge un filetage 19, ces trois zones étant, de préférence, usinées dans la masse. La broche 10 comprend de plus un canal interne dont on peut observer l'entrée conique 11 et dont le fond est intersecté par un orifice taraudé 15. Referring to Figure 1, a tool spindle 10 comprises a body 14 extended rearwardly by a shank 12 capable of being subsequently engaged in the pliers of a rotary mandrel of a machine tool. More particularly, the front part of the spindle 10 consists of a support ring 16 followed by a cylindrical part 18 which is extended by a thread 19, these three zones being preferably machined in the mass. The spindle 10 further comprises an internal channel, the conical inlet 11 of which can be observed, the bottom of which is intersected by a threaded orifice 15.
Sur la partie cylindrique 18 de la broche 10 peut être enfilée une pluralité d'outils circulaires, notamment à action latérale tels qu'une scie 20, ou une fraise de contours 24 ou une fraise à dents 25. Une fois ces outils installés, on engage le boulon 27 sur le filetage 19 pour serrer ces outils entre la flasque 28 solidaire du boulon 27 et la couronne d'appui 16. On the cylindrical part 18 of the spindle 10 can be threaded a plurality of circular tools, in particular with lateral action such as a saw 20, or a contour milling cutter 24 or a tooth milling cutter 25. Once these tools are installed, engages the bolt 27 on the thread 19 to tighten these tools between the flange 28 secured to the bolt 27 and the support ring 16.
Dans le cas de décolletage de petites pièces, l'entraînement des outils par les forces de friction présentes entre la couronne d'appui 16 et la flasque 28 de la broche s'avère suffisant, d'autant que le sens du filetage 19 est inversé par rapport au sens de rotation de la broche faisant que le couple de contre-réaction de la pièce sur l'outil entraîne le boulon 27 dans un sens de serrage supplémentaire. Si nécessaire, les surfaces en contact de la couronne d'appui, des outils et de la flasque sont gravées d'une structure ou recouvertes d'une matière augmentant le coefficient de friction. Bien évidemment, si des forces d'usinage particulièrement importantes sont nécessaires, on peut toujours envisager la réalisation d'une rainure longitudinale sur la partie cylindrique 18 pour y insérer une clavette venant s'engager alors dans une encoche radiale ménagée dans chacun des outils 20,24,25. In the case of bar turning of small parts, the drive of the tools by the friction forces present between the support ring 16 and the flange 28 of the spindle proves to be sufficient, especially as the direction of the thread 19 is reversed relative to the direction of rotation of the spindle causing the torque of the workpiece to react on the tool drives the bolt 27 in an additional tightening direction. If necessary, the contact surfaces of the support crown, tools and the flange are engraved with a structure or covered with a material increasing the coefficient of friction. Obviously, if particularly large machining forces are required, it is always possible to envisage making a longitudinal groove on the cylindrical part 18 in order to insert a key therein which then engages in a radial notch formed in each of the tools 20 , 24.25.
Comme illustré sur la figure 1, il est important que les diamètres des outils soient décroissants de la couronne 16 vers la flasque 28 de telle sorte qu'un outil postérieur n'interfère pas lors de l'usinage effectué par un outil antérieur. Si désiré, on peut intercaler une rondelle d'espacement 22 entre deux outils, tel qu'illustré ici, entre la fraise 24 et la scie 20 pour élargir le champ d'action de l'outil inférieur, en l'occurrence la fraise de contours. As illustrated in FIG. 1, it is important that the diameters of the tools decrease from the crown 16 towards the flange 28 so that a rear tool does not interfere during the machining carried out by a previous tool. If desired, a spacing washer 22 can be inserted between two tools, as illustrated here, between the cutter 24 and the saw 20 to widen the field of action of the lower tool, in this case the cutter contours.
Comme on peut aisément le comprendre, il est également important que le diamètre de la partie cylindrique 18 corresponde exactement au diamètre interne des outils 20,24.As can easily be understood, it is also important that the diameter of the cylindrical part 18 corresponds exactly to the internal diameter of the tools 20, 24.
Si nécessaire, la partie cylindrique 18 peut présenter un ou plusieurs étages de différents diamètres pour correspondre au diamètre interne des outils disponibles sur le marché.If necessary, the cylindrical part 18 can have one or more stages of different diameters to correspond to the internal diameter of the tools available on the market.
Dans le conduit interne li de la broche 10 peut être engagé un mandrin 30 contenant un forêt 33, la nuque des pinces venant prendre appui contre la partie conique de l'entrée du canal 11, l'extrémité arrière présentant un orifice 31 venant en correspondance avec le trou taraudé 15 du corps de broche 14. Ainsi, le serrage de la vis conique 13 pénétrant dans l'orifice 31 force un mouvement de recul du mandrin 30 dont les pinces se ferment sur le forêt 33 par contre-réaction de la surface conique. In the internal conduit li of the spindle 10 can be engaged a mandrel 30 containing a forest 33, the nape of the clamps coming to bear against the conical part of the inlet of the channel 11, the rear end having an orifice 31 coming in correspondence with the threaded hole 15 of the spindle body 14. Thus, the tightening of the conical screw 13 entering the orifice 31 forces a recoil movement of the mandrel 30 whose clamps close on the forest 33 by feedback from the surface conical.
Une broche porte-outils selon l'invention permet donc de monter à demeure plusieurs outils sur un même axe, ce qui évite de devoir les chercher successivement sur un barillet-magasin adjacent. On peut ainsi constituer, selon les caractéristiques spécifiques d'une pièce, un outil spécial capable, dans la foulée, de percer un ou plusieurs trous, de contourner différentes faces et, finalement, de tronçonner la pièce finie. Cet outil spécial est alors désassemblé pour reconstitution ultérieure selon les critères d'une nouvelle série. A tool-holder spindle according to the invention therefore makes it possible to permanently mount several tools on the same axis, which avoids having to search for them successively on an adjacent magazine barrel. One can thus constitute, according to the specific characteristics of a part, a special tool capable, in stride, of drilling one or more holes, of bypassing different faces and, finally, of cutting the finished part. This special tool is then disassembled for subsequent reconstruction according to the criteria of a new series.
Sur les figures 2, 3 et 4 est illustrée une machine-outil mettant avantageusement en oeuvre une pluralité de broches multi-outils selon la figure 1 pour usiner simultanément une même pièce dans l'extrémité de plusieurs barres parallèles 5. Cette machine-outil est composée, comme visible sur la droite de la figure 2 et sur la figure 3, d'un bâti-support 45 généralement fixe portant trois broches parallèles horizontales 10 ; et, comme visible sur la partie gauche de la figure 2 ainsi que sur la figure 4, d'une table mobile 35 consolidée par une équerre 38 sous-jacente et portant, en correspondance, trois blocs 37 dans lesquels sont tenues les extrémités de barre 5. In FIGS. 2, 3 and 4 is illustrated a machine tool advantageously using a plurality of multi-tool spindles according to FIG. 1 for simultaneously machining the same part in the end of several parallel bars 5. This machine tool is composed, as visible on the right of FIG. 2 and in FIG. 3, of a generally fixed support frame 45 carrying three horizontal parallel pins 10; and, as visible on the left-hand side of FIG. 2 as well as in FIG. 4, of a movable table 35 consolidated by an underlying square 38 and carrying, in correspondence, three blocks 37 in which the bar ends are held 5.
Pour une meilleure compréhension de la suite de l'exposé, on définit arbitrairement trois axes de coordonnées cartésiennes de l'espace : un mouvement de déplacement latéral X dans un plan horizontal de la table 35 assuré par des moyens de déplacement 47 du bâti ; un déplacement vertical Y de la table 35 assuré par des moyens de déplacement 48 du bâti ; et un déplacement Z également dans un plan horizontal mais orthogonal au déplacement X assuré ici par la moitié supérieure du bâti 45 déplacée par des moyens 49. Avantageusement, ces moyens de déplacement 47,48,49 sont contrôlés par un dispositif connu de commandes numériques programmables. Toutefois, il est bien évident que l'invention n'est nullement limitée à la machine-outil telle qu illustrée, mais s'étend à toute machine-outil apte à engendrer des mouvements d'usinage dans les trois dimensions
X,Y,Z citées entre une pièce et une broche multi-outils, soit la table assurant la totalité des mouvements devant un bâtisupport entièrement fixe, soit le bâti-support assurant tous les mouvements devant une table immobile, soit un autre partage des mouvements s'effectuant entre la table et le bâti-support.For a better understanding of the rest of the presentation, three axes of Cartesian coordinates of space are arbitrarily defined: a movement of lateral displacement X in a horizontal plane of the table 35 provided by displacement means 47 of the frame; a vertical movement Y of the table 35 provided by means 48 for moving the frame; and a displacement Z also in a horizontal plane but orthogonal to the displacement X provided here by the upper half of the frame 45 displaced by means 49. Advantageously, these displacement means 47,48,49 are controlled by a known device of programmable digital commands . However, it is obvious that the invention is in no way limited to the machine tool as illustrated, but extends to any machine tool capable of generating machining movements in three dimensions.
X, Y, Z cited between a part and a multi-tool spindle, either the table ensuring all movements in front of a fully fixed support frame, or the support frame ensuring all movements in front of a stationary table, or another sharing of movements between the table and the support frame.
Le bâti-support 45 de la machine selon l'invention porte une pluralité de bloc-paliers 62, chaque palier maintenant, mobile en rotation, un mandrin apte à recevoir et serrer la queue de broche 12 d'une broche multi-outils 10. The support frame 45 of the machine according to the invention carries a plurality of bearing blocks 62, each bearing now movable in rotation, a mandrel capable of receiving and tightening the spindle shank 12 of a multi-tool spindle 10.
Par exemple, les pinces de chaque mandrin peuvent être serrées au moyen d'une bague de serrage 32.For example, the pliers of each mandrel can be tightened by means of a clamping ring 32.
Plus particulièrement, et comme visible sur la figure 3, le bâti-support 45 porte, à l'horizontale de la droite vers la gauche, trois mandrins garnis de broches parallèles identiques actives et, sur l'extrême gauche, un mandrin supplémentaire susceptible d'accueillir une autre broche pour une opération complémentaire. Parmi les trois broches actives, la première broche de droite est considérée comme broche de référence et sa position, dans le bâti 46 est fixée une fois pour toutes. A l'inverse, les blocs portant les deux broches du milieu sont engagés dans une glissière latérale 60 (figure 2) de telle sorte que leur entre-axe horizontal avec la broche de référence puissent être ajustés selon les besoins sur une course de 10 millimètres. Pour ce, chaque bloc ajustable 62 présente un orifice taraudé 66 dans lequel est engagée une vis 64 tenue mobile en rotation dans le bâti 45, cette vis pouvant être tournée de l'extérieur par action sur un bouton 65. More particularly, and as visible in FIG. 3, the support frame 45 carries, horizontally from right to left, three mandrels furnished with identical active parallel pins and, on the far left, an additional mandrel capable of '' welcome another pin for a complementary operation. Among the three active spindles, the first right spindle is considered as a reference spindle and its position in the frame 46 is fixed once and for all. Conversely, the blocks carrying the two pins in the middle are engaged in a lateral slide 60 (Figure 2) so that their horizontal center line with the reference pin can be adjusted as necessary over a stroke of 10 millimeters . For this, each adjustable block 62 has a tapped hole 66 in which is engaged a screw 64 held movable in rotation in the frame 45, this screw being able to be turned from the outside by action on a button 65.
En référence aux figures 2 et 3, les quatre mandrins porte-broches sont respectivement prolongés à l'arrière par une poulie 72, ces poulies étant entraînées simultanément par une même courroie 73 elle-même entraînée par une poulie pilote 71 reliée à l'extrémité de l'arbre de sortie d'un moteur 70, cette courroie étant, si désiré, tendue par une poulie 74. With reference to FIGS. 2 and 3, the four spindle-holder mandrels are respectively extended at the rear by a pulley 72, these pulleys being driven simultaneously by the same belt 73 itself driven by a pilot pulley 71 connected to the end of the output shaft of a motor 70, this belt being, if desired, tensioned by a pulley 74.
Il peut s'avérer utile de prévoir, en ce même bâti-support 45, une seconde série identique de mandrin/broche 10' verticale orientée vers le bas située respectivement dans le plan vertical passant par leurs broches horizontales correspondantes. Cette seconde série de mandrin/broche est entraînée par une même courroie horizontale passant par des poulies 72' et une poulie maîtresse 71'. Cette poulie maîtresse peut être soit entraînée par un second moteur indépendant ou, tel qu'illustré à titre nullement limitatif sur la figure 2, par un renvoi d'angle animé par le moteur principal 70. Cette seconde série trouve son avantage pour des pièces particulièrement complexes nécessitant des perçages et/ou fraisages à la fois dans un plan horizontal et vertical. It may prove useful to provide, in this same support frame 45, a second identical series of mandrel / spindle 10 'vertical oriented downwardly located respectively in the vertical plane passing through their corresponding horizontal pins. This second series of mandrel / spindle is driven by the same horizontal belt passing through pulleys 72 'and a master pulley 71'. This master pulley can either be driven by a second independent motor or, as illustrated without any limitation being shown in FIG. 2, by a bevel gear driven by the main motor 70. This second series finds its advantage for particularly parts complexes requiring drilling and / or milling in both a horizontal and vertical plane.
Avantageusement, l'huile de refroidissement nécessaire aux opérations d'usinage est amenée par un réseau de tubes 82 basé sur un réservoir tampon central 80 situé entre les deux séries de broches. Advantageously, the cooling oil necessary for the machining operations is supplied by a network of tubes 82 based on a central buffer tank 80 located between the two series of spindles.
Par ailleurs, le bâti-support 45 présente, sous la série de broches horizontales 10, trois butées 50 présentant un entre-axe sensiblement identique à celui des trois broches actives, et dont la position plus ou moins avancée peut être ajustée à l'aide d'un dispositif basé sur une vis micromécanique dont les boutons de réglage 52 sont accessibles, dans cet exemple, par l'avant. Furthermore, the support frame 45 has, under the series of horizontal pins 10, three stops 50 having a center distance substantially identical to that of the three active pins, and whose more or less advanced position can be adjusted using of a device based on a micromechanical screw whose adjustment buttons 52 are accessible, in this example, from the front.
En référence aux figures 2 et 4, la table 35 porte rigidement trois blocs 37 en correspondance avec les trois broches actives du bâti-support, blocs dans lesquels sont maintenus des mors 39 de serrage d'extrémité de barre 5, le profil de ces mors étant adapté à chaque profil de barre pour toujours être auto-centrant. Par exemple, l'ouverture et la fermeture de ces mors peuvent être commandées de manière pneumatique à distance, l'alimentation s'effectuant par des conduits 40 portés par un support 41. With reference to FIGS. 2 and 4, the table 35 rigidly carries three blocks 37 in correspondence with the three active pins of the support frame, blocks in which jaws 39 for clamping the end of the bar 5 are held, the profile of these jaws being adapted to each bar profile to always be self-centering. For example, the opening and closing of these jaws can be remotely controlled pneumatically, the supply being effected by conduits 40 carried by a support 41.
Le mors de gauche sur la figure 4, donc en correspondance avec la broche dite de référence située à droite de la figure 3, est positionné de manière intangible dans son bloc. A 1 inverse, les deux autre mors 39 central et de droite sont réglables en hauteur dans leurs blocs 37, c'est-à-dire dans un sens orthogonal au sens de réglage latéral des broches. Ce réglage peut s'effectuer, par exemple, sur une course de 5 millimètres au moyen d'une vis 55 engagée dans un orifice taraudé 56 des mors. L'important étant que le réglage d'une broche se fasse dans un sens perpendiculaire au réglage du mors, on aurait, bien évidemment, pu également envisager un réglage à la verticale
Y pour les broches en correspondance avec un réglage à l'horizontale X pour les mors, quoique cette construction eut été légèrement plus lourde.The jaw on the left in FIG. 4, therefore in correspondence with the so-called reference pin located on the right of FIG. 3, is positioned intangibly in its block. Conversely, the other two central and right jaws 39 are adjustable in height in their blocks 37, that is to say in a direction orthogonal to the direction of lateral adjustment of the pins. This adjustment can be made, for example, over a stroke of 5 millimeters by means of a screw 55 engaged in a threaded orifice 56 of the jaws. The important thing is that the adjustment of a spindle is done in a direction perpendicular to the adjustment of the jaw, we could, of course, also have considered a vertical adjustment
Y for the pins in correspondence with a horizontal adjustment X for the jaws, although this construction would have been slightly heavier.
Comme visible sur les figures 2 et 4, un groupe frontal 95 de pinces de saisie 90 des pièces en cours de tronçonnage est monté mobile dans le sens vertical Y1 sur la table 35. Ce groupe est guidé par des plots 98 coulissant le long de colonnes 96. Chaque colonne est tenue en bas dans la table 35 et en haut par des colonnières 99. L'ensemble 95 est soulevé par un vérin 97. A l'intérieur de cet ensemble, des moyens de déplacement permettent d'ouvrir et de fermer les pinces selon le sens X1. Les pinces sont elles-mêmes choisies, comme les mors de serrage, en fonction du profilé des barres pour être auto-centrantes. Au niveau des pinces en position basse sont ménagés des conduits d'air comprimé 92 d'éjection d'une pièce finie hors de la pince ouverte. As can be seen in FIGS. 2 and 4, a front group 95 of grippers 90 for gripping the parts being cut off is mounted movable in the vertical direction Y1 on the table 35. This group is guided by studs 98 sliding along columns 96. Each column is held at the bottom in the table 35 and at the top by column posts 99. The assembly 95 is lifted by a jack 97. Inside this assembly, means of displacement make it possible to open and close the clamps in the direction X1. The clamps are themselves chosen, like the clamping jaws, according to the profile of the bars to be self-centering. At the level of the clamps in the low position, compressed air conduits 92 are provided for ejecting a finished part from the open clamp.
Les barres 5 sont contenues à l'intérieur de tubes 43 maintenus parallèles sur une structure 36 reliée à la table 35 par un système à pivot 34. La structure 36 se présente sous la forme d'un quadrilatère légèrement déformable par rotation autour du dispositif 34 afin de permettre d'orienter les barres, non pas seulement orthogonalement au bâti-support 45, mais, si désiré, de manière oblique à l'intérieur d'un angle de plus ou moins 10 degrés. The bars 5 are contained inside tubes 43 kept parallel on a structure 36 connected to the table 35 by a pivot system 34. The structure 36 is in the form of a quadrilateral slightly deformable by rotation around the device 34 in order to allow the bars to be oriented, not only orthogonally to the support frame 45, but, if desired, obliquely within an angle of plus or minus 10 degrees.
Chaque tube 43 contient un piston 44 situé derrière la barre permettant, une fois le mors 39 ouvert et l'espace arrière du tube pressurisé par ouverture d'électrovannes 42, d'avancer la barre au rythme de chaque cycle de production de pièces. Each tube 43 contains a piston 44 located behind the bar allowing, once the jaw 39 is opened and the rear space of the tube pressurized by opening solenoid valves 42, to advance the bar at the rate of each cycle of production of parts.
La mise en oeuvre de la machine-outil selon l'invention s'effectue schématiquement de la manière suivante. The implementation of the machine tool according to the invention is carried out schematically in the following manner.
Le cycle d'usinage est initialement programmé sur la base de déplacement entre le premier mors de référence par rapport à la broche en correspondance également de référence. The machining cycle is initially programmed on the basis of displacement between the first reference jaw relative to the spindle in correspondence also of reference.
Puis, les tubes 44 étant rigoureusement parallèles, on règle les butées 50 du milieu et de gauche pour obtenir une avance de barre rigoureusement identique à l'avance de la première barre de référence. On effectue ensuite un premier ajustement de l'entre-axe latéral des broches 10 du milieu et de gauche en fonction de l'entre-axe effectif des mors 39. Une série d'usinage d'essais est effectuée et, en fonction des résultats, on corrige à nouveau les entre-axes de broches puis, si nécessaire, on corrige également la hauteur des mors ajustables du milieu et de gauche. Une fois l'identité rigoureuse d'usinage des pièces acquise, on bloque définitivement ces réglages, par exemple, par des vis complémentaires de blocage agissant sur les boutons 65 du bâti ou sur les vis 55 des blocs 37. La rigidité du positionnement des barres par rapport au broches étant assurée, on peut lancer la production.Then, the tubes 44 being strictly parallel, the stops 50 in the middle and on the left are adjusted to obtain a bar feed strictly identical to the feed of the first reference bar. A first adjustment is then made of the lateral center distance of the pins 10 in the middle and on the left as a function of the effective center distance of the jaws 39. A series of test machining operations is carried out and, depending on the results , again correct the spindle centers then, if necessary, also correct the height of the adjustable jaws in the middle and left. Once the rigorous machining identity of the parts has been acquired, these adjustments are definitively blocked, for example, by additional locking screws acting on the buttons 65 of the frame or on the screws 55 of the blocks 37. The rigidity of the positioning of the bars compared to the pins being assured, we can start production.
A toutes fins utiles, on prévoit un certain nombre de contrôles, tels qu'avance complète d'une barre ou tronçonnage effectif d'une pièce terminée qui sont surveillés par le dispositif de commande numérique et arrêtant immédiatement la machine en cas d'incident. For all practical purposes, a certain number of controls are provided, such as complete advancement of a bar or effective cutting-off of a finished part which are monitored by the digital control device and immediately stop the machine in the event of an incident.
Comme on peut se rendre compte à la lecture de cet exposé, la machine multi-barres utilisant des broches selon l'invention multi-outils est particulièrement avantageuse du fait qu'elle n'inclut plus que de petits mouvements d'usinage effectués de manière particulièrement précise, rapide, et ce simultanément sur plusieurs barres en parallèle. L'efficacité de la production est ainsi accrue du fait que l'on a supprimé les temps morts et les imprécisions lors de déplacements importants nécessaires antérieurement lors du déplacement de la barre d'une broche vers l'autre ou du déplacement d'un barillet multi-broches amenant successivement chaque outil devant une seule barre. As can be seen from reading this presentation, the multi-bar machine using spindles according to the invention multi-tool is particularly advantageous in that it only includes small machining movements carried out so particularly precise, fast, and simultaneously on several bars in parallel. Production efficiency is thus increased by eliminating downtime and inaccuracies during large displacements previously required when moving the bar from one spindle to another or when moving a barrel multi-spindle successively bringing each tool in front of a single bar.
De nombreuses améliorations peuvent être apportées à cette broche pluri-outils et à la machine-outil de mise en oeuvre dans le cadre de cette invention. Many improvements can be made to this multi-tool spindle and to the machine tool used in the context of this invention.
Claims (5)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR9308980A FR2707538B1 (en) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | Multi-tool spindle and multi-bar machine tool. |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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FR2707538A1 true FR2707538A1 (en) | 1995-01-20 |
FR2707538B1 FR2707538B1 (en) | 1995-09-01 |
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FR (1) | FR2707538B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11213960B2 (en) | 2018-09-17 | 2022-01-04 | John AMBIELLI | Multi-tool and storage device |
EP4186622A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-05-31 | Egun Co., Ltd. | Four-hole core drilling machine |
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FR1243992A (en) * | 1958-11-17 | 1960-10-21 | Bendix Aviat Corp | Ribbon Type Filter Element Cutting Method and Machine |
FR1353619A (en) * | 1963-01-17 | 1964-02-28 | Chuck for small tools with cylindrical shank | |
FR2256807A1 (en) * | 1974-01-07 | 1975-08-01 | Merzeau Jean Alain | Woodworking tool forming slots - has multiple sets of toothed rotary cutters and spacers altered to vary spacing of slots |
-
1993
- 1993-07-16 FR FR9308980A patent/FR2707538B1/en not_active Expired - Fee Related
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FR2707538B1 (en) | 1995-09-01 |
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