FR3093941A1

FR3093941A1 - porte outil pour machine d’usinage.

Info

Publication number: FR3093941A1
Application number: FR1902862A
Authority: FR
Inventors: Guénaël GERMAIN
Original assignee: Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Current assignee: Ecole National Superieure dArts et Metiers ENSAM
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-09-25
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: FR3093941B1

Abstract

L’invention concerne un porte outil (1) pour machine d’usinage comprenant un boitier externe (2) dotée d’un orifice d’arrivée de fluide (21) et un arbre (4) destiné à porter un outil d’usinage (5), cet arbre (4) étant monté tournant à l’intérieur du boitier externe (2) et comportant un conduit d’acheminement de fluide (40) vers une zone externe (50) à l’arbre porte outil (4). Un premier joint tubulaire (6) délimite avec ledit boitier externe (2) une première chambre annulaire (71) de l’arbre (4), ce premier joint tubulaire (6) comprend un élément élastique (61) compressible le long d’un axe de rotation (X-X) de l’arbre (4) pour comprimer axialement une première surface de glissement (S1) assujettie à l’arbre (4) contre une seconde surface de glissement (S2) fixe en rotation par rapport au boitier externe 2, ces première et seconde surfaces de glissement (S1, S2) s’étendant tout autour de l’arbre (4). FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1

Description

porte outil pour machine d’usinage.

La présente invention concerne le domaine des portes outils pour machines d’usinage destinés à acheminer du fluide, tel qu’un fluide de refroidissement cryogénique, depuis une alimentation fixe en fluide jusqu’à un arbre tournant du porte outil qui est agencé pour porter l’outil.

Le fluide acheminé permet le refroidissement de l’outil.

ARRIERE PLAN DE L’INVENTION

Le document brevet US8777529 présente un exemple de porte outil pour machine d’usinage comprenant un boitier externe doté d’un orifice d’arrivée de fluide de refroidissement et un arbre destiné à porter un outil d’usinage. L’arbre est monté tournant à l’intérieur du boitier externe et comporte un conduit d’acheminement de fluide doté d’au moins une entrée du conduit d’acheminement et d’au moins une sortie du conduit d’acheminement. L’entrée du conduit d’acheminement est en communication avec l’orifice d’arrivée de fluide. La sortie du conduit d’acheminement est disposée pour permettre le passage de fluide du conduit d’acheminement vers une zone externe à l’arbre porte outil où se trouve l’outil.

Dans ce document, l’outil, en l’occurrence une fraise d’usinage ou un foret de perçage, présente des conduits d’alimentation interne qui permettent d’acheminer le fluide en pointe d’outil.

Des joints d’étanchéité dynamique sont disposés pour autoriser uniquement le passage de fluide de l’orifice d’arrivée de fluide de refroidissement du boitier externe vers le conduit d’acheminement de fluide de l’arbre tournant. Ces joints d’étanchéité dynamique frottent l’un contre l’autre et sont donc soumis à une forte usure et à un échauffement susceptibles de compromettre la bonne circulation de fluide.

OBJET DE L’INVENTION

Un objet de la présente invention est de fournir un porte outil permettant de résoudre tout ou partie des problèmes de l’art antérieur précité.

A cet effet, selon l’invention, il est proposé un porte outil pour machine d’usinage comprenant un boitier externe doté d’un orifice d’arrivée de fluide et un arbre destiné à porter un outil d’usinage, cet arbre est monté tournant à l’intérieur du boitier externe et il comporte un conduit d’acheminement de fluide doté d’au moins une entrée du conduit d’acheminement et d’au moins une sortie du conduit d’acheminement, ladite au moins une entrée du conduit d’acheminement étant en communication avec l’orifice d’arrivée de fluide et ladite au moins une sortie du conduit d’acheminement étant disposée pour permettre le passage de fluide du conduit d’acheminement vers une zone externe à l’arbre porte outil.

Le porte outil selon l’invention est essentiellement caractérisé en ce qu’il comporte un premier joint tubulaire délimitant avec ledit boitier externe une première chambre annulaire s’étendant tout autour de l’arbre, ce premier joint tubulaire comprenant un élément élastique compressible le long d’un axe de rotation dudit arbre par rapport audit boitier externe pour comprimer axialement une première surface de glissement assujettie à l’arbre contre une seconde surface de glissement fixe en rotation par rapport au boitier externe, ces première et seconde surfaces de glissement s’étendant tout autour de l’arbre.

Du fait de sa structure élastique tubulaire, le premier joint tubulaire, présente une forte capacité de déformation élastique longitudinale.

Lorsque l’arbre n’est pas en rotation vis-à-vis du boitier externe, les première et seconde surfaces de glissement sont en contact l’une contre l’autre ce qui limite la fuite de fluide via un passage entre ces première et seconde surfaces.

Par contre, lors de la mise en rotation de l’arbre par rapport au boitier externe, une partie du fluide sous pression peut passer entre ces première et seconde surfaces de glissement ce qui permet de limiter le frottement entre ces surfaces de glissement et l’échauffement au niveau de ces surfaces.

La quantité de fluide susceptible de passer entre ces première et seconde surfaces de glissement est minimisée du fait de l’effort élastique exercé par le premier joint tubulaire élastique pour mettre en contact ces première et seconde surfaces de glissement l’une contre l’autre.

On a donc un équilibre dynamique régulant la fuite de fluide entre ces première et seconde surfaces de glissement en fonction de l’effort élastique exercé par le premier joint tubulaire et en fonction de la pression et de la température du fluide admis au niveau de l’orifice d’arrivée de fluide.

La durée de vie du premier joint tubulaire est ainsi améliorée en réduisant la friction entre les première et seconde surfaces de glissement.

Le risque d’échauffement et de vaporisation du fluide par échauffement des surfaces de glissement est également minimisé.

Les propriétés de refroidissement du fluide transféré vers l’outil sont également préservées.

Selon un mode de réalisation préférentiel du porte outil selon l’invention, celui-ci comprend une seconde chambre annulaire s’étendant tout autour de l’arbre entre ledit premier joint tubulaire et l’arbre, la première chambre annulaire communiquant avec la seconde chambre annulaire lorsque la première surface de glissement est écartée de la seconde surface de glissement et cette seconde chambre annulaire étant ouverte à l’une de ses extrémités axiales pour permettre un échappement de fluide vers l’extérieur du porte outil.

Dans ce mode de réalisation, la fuite de fluide via le passage formé entre la première surface de glissement annulaire et la seconde surface de glissement annulaire est orientée pour se déverser dans la seconde chambre annulaire qui est ouverte vers l’extérieur du porte outil.

Comme, la deuxième chambre est ouverte vers l’extérieur du porte outil, sa pression interne est sensiblement égale à la pression atmosphérique.

La fuite de fluide entre les première et seconde surfaces de glissement annulaires s’en trouve facilité et le risque de contact entre les surfaces de glissement lors de la rotation de l’arbre est ainsi minimisé.

La capacité de refroidissement de l’outil est ainsi améliorée.

Préférentiellement, le porte outil comprend une source de fluide à basse température (par basse température, on entend une température inférieure à 0°C) reliée à l’orifice d’arrivée de fluide. Ce fluide est idéalement de l’azote liquide.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à:

la figure 1 qui représente une vue en coupe longitudinale du porte outil selon l’invention ; et à

la figure 2 qui est une vue agrandie d’une portion A de la figure 1.

Comme indiqué précédemment, le porte outil 1 selon l’invention est destiné à équiper une machine d’usinage telle qu’une fraiseuse (pour des raisons de clarté, la machine d’usinage, par exemple une fraiseuse ou une perceuse, n’est pas représentée).

Grâce au porte outil selon l’invention, la capacité d’usinage cryogénique peut être apportée à moindre frais sur une machine conventionnelle d’usinage.

L’outil 5 porté par le porte outil 1 est un outil standard comme une fraise (fraise deux tailles ou fraise trois tailles) ou un foret ou un alésoir qui, dans le cas présent présente un canal 51 de circulation de fluide pratiqué à l’intérieur de l’outil, ci-après appelé fraise.

Le canal 51 pourrait prendre la forme d’un réseau de canaux plus ou moins complexes, comme on le trouve parfois dans des outils standards qui présentent des canaux de circulation de fluide intégrés dans l’outil.

Dans le cas particulier illustré à la figure 1, la fraise 5 est une fraise deux tailles et son canal 51 présente d’un côté une extrémité d’admission de fluide 51a et de l’autre côté plusieurs extrémités d’éjection de fluide 51b orientées vers des zones de coupe de la fraise 5.

Ce porte outil 1 comporte au moins un arbre 4 destiné à être mis en rotation autour d’un axe de rotation X-X par une motorisation appartenant à la machine d’usinage.

L’arbre est ici équipé d’un cône d'emmanchement, ici un cône ISO (DIN 69871), pour son accouplement avec une broche motorisée de la machine d’usinage. Bien entendu, l’accouplement entre l’arbre 4 et la motorisation de la machine d’usinage pourrait être réalisé via tout autre moyen connu de l’homme du métier.

L’arbre est aussi adapté à permettre l’assemblage de l’outil 5 à l’une de ses extrémités terminales.

L’assemblage de l’outil 5 est ici réalisé par emmanchement d’une partie de l’outil 5 dans un évidement complémentaire de l’arbre. L’outil 5 est bloqué à l’aide d’une vis de pression 49 vissée dans un passage radial de l’arbre 4 et venant en appui contre un méplat de l’outil 5. Cet assemblage est connu sous le nom d’assemblage WELDON.

Bien entendu, l’arbre 4 pourrait être équipé de tout autre moyen, standardisé ou non, permettant l’assemblage de l’outil 5 à l’extrémité de l’arbre 4.

Ainsi, l’arbre pourrait comporter un mandrin de serrage ou un système de cône d’emmanchement couplé à un système de clavette(s).

Le porte outil 1 comprend un boitier externe 2 et au moins un roulement 90 disposé entre l’arbre et le boitier externe pour permettre à l’arbre 4 de tourner à l’intérieur du boitier externe 2 selon un axe de rotation X-X.

Le boitier externe 2 est doté d’un orifice d’arrivée 21 de fluide de refroidissement agencé pour pouvoir rester immobile alors que l’arbre 4 est mis en rotation.

Cet arbre comporte un conduit d’acheminement de fluide 40 doté d’au moins une entrée 41 et d’au moins une sortie 42.

Ladite au moins une entrée 41 est en communication avec l’orifice d’arrivée de fluide 21 pour recevoir du fluide provenant de cet orifice 21.

Ladite au moins une sortie du conduit d’acheminement 42 est disposée pour permettre le passage de fluide du conduit d’acheminement 40 vers une zone externe 50 à l’arbre 4, l’outil 5 se trouvant dans cette zone 50.

Le porte outil 1 comporte un premier joint tubulaire 6 qui délimite avec ledit boitier externe 2 une première chambre annulaire 71 s’étendant tout autour de l’arbre 4.

Ce premier joint tubulaire 6 comprend un élément élastique 61, en l’occurrence un soufflet tubulaire élastique s’étendant autour de l’arbre 4 (l’arbre passe à l’intérieur du joint 6).

Ce soufflet s’étend tout autour de l’arbre et il intègre ledit au moins un élément élastique 61 du premier joint tubulaire 6.

Ce soufflet est compressible le long de l’axe de rotation X-X pour comprimer axialement une première surface de glissement S1 assujettie à l’arbre 4 contre une seconde surface de glissement S2 fixe en rotation par rapport au boitier externe 2. Ce soufflet est préférentiellement une garniture métallique.

Ainsi, la première surface de glissement S1 est tournante avec l’arbre 4 alors que la seconde surface de glissement est fixe en rotation par rapport au boitier externe 2.

Ces première et seconde surfaces de glissement S1, S2 s’étendant tout autour de l’arbre et sont en contact l’une contre l’autre tout autour de l’arbre lorsque l’arbre ne tourne pas par rapport au boitier externe 2 et que la pression dans la première chambre est inférieure à une première valeur seuil prédéterminée.

Ainsi, lorsque l’arbre est à l’arrêt, ces surfaces S1 et S2 sont plaquées l’une contre l’autre et elle forme un passage étanche entre la chambre 71 et l’extérieur de la chambre 71. Lorsque l’arbre est à l’arrêt, ces première et seconde surfaces S1, S2 sont en contact continu au niveau d’un premier plan de contact perpendiculaire à l’axe de rotation X-X pour y former une ligne de contact circulaire s’étendant dans ce premier plan.

Comme illustré sur la figure 1, le porte outil comporte aussi un second joint tubulaire 8 qui s’étend tout autour de l’arbre 4 (l’arbre passe à l’intérieur de ce second joint 8).

La première chambre annulaire 71 est délimitée extérieurement par ledit boitier externe 2 et intérieurement par lesdits premier et second joints tubulaires 6, 8 qui sont coaxiaux avec l’axe X-X.

Ce second joint tubulaire 8 comprend au moins un élément élastique 81 compressible le long dudit axe de rotation X-X de l’arbre 4 pour comprimer axialement une troisième surface de glissement S3 assujettie à l’arbre 4 contre une quatrième surface de glissement S4 fixe en rotation par rapport au boitier externe 2.

Lorsque l’arbre est à l’arrêt, ces troisième et quatrième surfaces S3, S4 sont en contact continu au niveau d’un second plan de contact perpendiculaire à l’axe de rotation X-X pour y former une seconde ligne de contact circulaire s’étendant dans ce second plan.

Ainsi, les première, deuxième, troisième et quatrième surfaces de glissement S1, S2, S3, S4 sont préférentiellement planes pour permettre une étanchéité lorsqu’elles sont en contact plan sur plan.

Les troisième et quatrième surfaces de glissement S3, S4 s’étendant tout autour de l’arbre 4 et elles sont en contact l’une contre l’autre tout autour de l’arbre lorsque l’arbre ne tourne pas par rapport au boitier externe 2 et que la pression dans la première chambre 71 est inférieure à une seconde valeur seuil prédéterminée.

Cette seconde valeur seuil prédéterminée de pression est éventuellement égale à ladite première valeur seuil prédéterminée de pression de telle manière que le fluide sous pression se met à fuir en même temps entre les surfaces S1 et S2 et entre les surfaces S3 et S4.

La zone grossie de la figure 1 met en évidence d’une part les fuites entre les surfaces S1 et S2 et entre les surfaces S3 et S4 (via des flèches en pointillés) et d’autre part le flux principal de fluide de l’orifice d’arrivée 21 vers le conduit d’acheminement 40 jusqu’à la zone externe 50.

Ledit élément élastique 81 du second joint tubulaire 8 est ici un soufflet tubulaire s’étendant autour de l’arbre, ce soufflet du second joint tubulaire étant élastiquement déformable sur sa longueur. Typiquement, ce soufflet peut être une garniture métallique dont la déformation est principalement longitudinale.

Le porte outil 1 selon l’invention comporte une seconde chambre annulaire 72 s’étendant tout autour de l’arbre 4, entre ledit premier joint tubulaire 6 et l’arbre 4.

La première chambre annulaire 71 communique avec la seconde chambre annulaire 72 lorsque la première surface de glissement S1 est écartée de la seconde surface de glissement S2, c’est-à-dire lorsque le premier joint tubulaire 6 se comprime sous l’effet de la poussée de fluide entre les surfaces S1 et S2.

Cette seconde chambre annulaire 72 est ouverte à l’une de ses extrémités axiales 720 pour permettre un échappement de fluide vers l’extérieur du porte outil 1.

On a donc une première fuite variable en fonction de l’écart de pression entre les chambres 71 et 72 et en fonction de la force élastique appliquée par le premier joint tubulaire 6.

Le porte outil 1 présente aussi une troisième chambre annulaire 73 qui s’étend tout autour de l’arbre 4 entre ledit second joint tubulaire 8 et l’arbre 4.

Cette troisième chambre annulaire 73 est ouverte à l’une de ses extrémités axiales 730 pour permettre un échappement de fluide vers l’extérieur du porte outil 1.

La première chambre annulaire 71 communique avec la troisième chambre annulaire 73 lorsque la troisième surface de glissement S3 est écartée de la quatrième surface de glissement S4, c’est-à-dire lorsque le second joint tubulaire 8 est comprimé longitudinalement.

Un premier joint d’étanchéité statique annulaire 91 est comprimé pour réaliser une étanchéité entre ledit premier joint tubulaire 6 et ledit boitier externe 2.

Le porte outil comprend aussi un second joint d’étanchéité statique annulaire 92 comprimé pour réaliser une étanchéité statique entre ledit second joint tubulaire 8 et ledit boitier externe 2.

Ainsi, le premier joint d’étanchéité statique 91 s’oppose au passage de fluide de la première chambre annulaire 71 vers la seconde chambre annulaire 72 et le second joint d’étanchéité statique 92 s’oppose au passage de fluide de la première chambre annulaire 71 vers la troisième chambre annulaire 73.

Dans ces conditions, le fluide sous pression dans la première chambre annulaire 71 s’écoule majoritairement vers le conduit d’acheminement de fluide 40 et il s’écoule minoritairement vers les seconde et troisième chambres 72, 73 en passant entre les première et seconde surfaces de glissement S1, S2 et entre les troisième et quatrième surfaces de glissement S3, S4.

Ces écoulements entre les surfaces de glissement sont limités sous l’effet des compressions élastiques exercées par les éléments élastiques 61, 81 des joints tubulaires 6, 8.

Ces légères fuites entre les surfaces de glissement limitent le contact entre les surfaces S1, S2 et S3, S4 et l’échauffement du fluide est ainsi très faible.

Le risque d’avoir une vaporisation de fluide par échauffement lors de son transfert vers la zone externe 50 est ainsi particulièrement limité.

Il est à noter que les première et troisième surfaces de glissement S1, S3 qui sont assujetties à l’arbre 4 sont formées de part et d’autre d’une bague annulaire 45 fixe par rapport à l’arbre 4. Cette bague annulaire 45 est annulaire de l’arbre 4 autour duquel elle s’étend et avec lequel elle est assujettie.

Ainsi, les joints tubulaires 6 et 8 qui se trouvent de part et d’autre de la bague annulaire 45, exercent sur cette bague 45 des efforts opposés de compression des surfaces de glissement. Plus particulièrement, cette bague 45 porte les surfaces de glissement S1, S3, ces surfaces S1, S3 étant de part et d’autre de la bague annulaire 45.

On a donc un équilibrage au moins partiel des efforts de compression des surfaces S1, S2, S3, S4 et les fuites de fluide entre ces surfaces sont préférentiellement homogènes.

Ces surfaces de glissement S1, S3 assujetties à l’arbre 4 peuvent avoir différentes géométries et elles sont ici planes et en forme de disques.

Pour obtenir une compression de ces surfaces de glissement, on constate que le boitier externe 2 à la forme d’un tube formé de première et seconde sections longitudinales reliées entre elles par un moyen d’assemblage, en l’occurrence un système de vissage.

La première de ces sections longitudinales comporte un épaulement interne venant en appui contre une extrémité terminale du second joint tubulaire 8.

La seconde de ces sections longitudinales comporte un épaulement interne venant en appui contre une extrémité terminale du premier joint tubulaire 6.

De cette manière, lors du serrage des première et seconde sections longitudinales du boitier externe 2, le premier joint tubulaire 6 est comprimé contre une face de la bague 45 et le second joint tubulaire 8 est comprimé contre une face opposée de la bague 45, cette bague 45 étant serré entre ces joints compressibles 6 et 8.

Ladite au moins une entrée du conduit d’acheminement 41 communique avec l’orifice d’arrivée de fluide 21 via au moins un passage 41a, en l’occurrence plusieurs passages radiaux 41a, qui traverse la bague annulaire 45.

En l’occurrence, on a quatre passages 41a formés au travers de la bague annulaire 45, ces passages 41a communiquent entre eux via au moins une gorge 41b de la bague 45.

Cette gorge 41b est orientée vers l’arbre 4.

L’entrée 41 du conduit d’acheminement 40 débouche / est ouvert vers cette gorge 41b.

Cette entrée 41 du conduit d’acheminement 40 comporte plusieurs conduits radiaux 41c formés dans l’arbre 4.

Ces conduits radiaux 41c sont reliés entre eux au centre de l’arbre 4 et ils y communiquent avec une section axiale du conduit 40. Cette section axiale du conduit 40 s’étend d’une extrémité de ces conduits radiaux 41c jusqu’à la zone externe 50.

Ainsi, la bague annulaire interne 45 (par référence au boitier externe 2 qui entoure la bague annulaire interne 45) peut être remplacée facilement. Ainsi, le porte outil peut être réparé très simplement en changeant ses pièces d’usure.

Il est aussi envisageable que cette bague annulaire interne 45 soit constituée d’un matériau différent du matériau constitutif de l’arbre 4.

Ainsi, des traitements de surfaces spécifiques peuvent être appliqués sur les pièces d’usure facilement démontables.

Plus spécifiquement, la bague annulaire interne 45 est formée dans un premier matériau distinct du matériau constitutif de l’arbre 4 et les première et troisième surfaces de glissement S1, S3 sont formées sur la bague annulaire interne 45, de part et d’autre de cette bague 45.

Ici chaque au moins une entrée 41 du conduit d’acheminement de fluide 40 est formée pour déboucher vers la bague annulaire interne 45 et pour communiquer avec la première chambre annulaire 71 via au moins un passage 41a formés au travers de la bague annulaire interne 45. Ici, on a plusieurs passages 41a, en l’occurrence 4 passages 41a disposés à 90° l’un par rapport à l’autre, qui débouchent chacun radialement vers la première chambre annulaire 71.

La bague annulaire interne 45 présente une gorge annulaire interne 41b destinée à venir en vis-à-vis de parties évidées de l’arbre qui font partie du conduit 40 et qui forment l’entrée 41 du conduit d’acheminement 40.

Ainsi, quelle que soit l’orientation de la bague annulaire interne 45 par rapport à l’arbre 4, les entrées 41 du conduit d’acheminement 40 qui débouchent vers la gorge annulaire interne 41b de la bague 45 sont forcément en communication (via la gorge annulaire interne) avec les passages 41a formés au travers de la bague 45 et qui débouchent dans la première chambre annulaire 71.

Pour faciliter l’orientation de l’arbre vis-à-vis du boitier externe 2, on fait en sorte que :

- les première et deuxième surfaces de glissement S1, S2 présentent un coefficient de frottement statique à sec µ1 entre ces première et deuxième surfaces inférieur à 0.1 ; et que

- les troisième et quatrième surfaces de glissement S3, S4 présentent un coefficient de frottement statique à sec µ2 entre ces troisième et quatrième surfaces inférieur à 0.1.

L’arbre 4 présente un flasque 48 s’étendant radialement et jusqu’à venir contre la périphérie extérieure du roulement 90.

La bague externe de ce roulement 90 étant emmanchée dans un évidement de ce flasque 48.

Le boitier externe 2 qui porte l’orifice 21 est emmanché à l’intérieur de la bague interne du roulement 90.

L’extrémité ouverte 730 de la troisième chambre 73 débouche vers le flasque 48 de l’arbre en direction de perforations axiales et radiales formées au travers de ce flasque de l’arbre.

Ainsi, le fluide s’écoulant au travers de la troisième chambre 73 s’écoule à distance du roulement 90 et ne vient pas le dégrader.

Pour améliorer la protection de ce roulement 90, un cache 20 est fixé à l’extrémité terminale du boitier externe 2.

Ce cache 20 s’étend radialement face à la bague interne du roulement 90 jusqu’à recouvrir la bague externe du roulement 90.

Le passage de fluide relié à l’extrémité 730 de la troisième chambre 73 est configuré pour passer entre le flasque de l’arbre 48 et le cache 20 fixé à l’extrémité du boitier externe 2.

En résumé, on constate que la première chambre annulaire 71 est rendue étanche de manière à ce que les seuls passages de fluide autorisés entre l’intérieur de la première chambre 71 et l’extérieur de cette chambre 71 soient :

- l’orifice d’arrivée de fluide 41 passant au travers du boitier externe 2 ;

- le conduit d’acheminement 40 passant au travers de l’arbre 4 ;

- le passage de fluide formé entre les première et seconde surfaces de glissement S1 et S2 écartées l’une de l’autre ; et

- le passage de fluide formé entre les troisième et quatrième surfaces de glissement S3, S4 écartées l’une de l’autre.

Grâce à cette conception particulière, le porte outil 1 selon l’invention peut fonctionner avec une vitesse de l’arbre 4 par rapport au boitier externe 2 qui peut aller jusqu’à 5000 tours par minute, parfois plus, tout en assurant la fonction de transfert de fluide de refroidissement à haute pression et tout en limitant l’échauffement de ce fluide.

Ainsi, le porte outil selon l’invention est particulièrement adapté pour que le fluide transféré soit un fluide cryogénique, l’orifice d’arrivée de fluide 21 étant préférentiellement relié à une conduite d’amenée de fluide pour être alimenté en fluide froid cryogénique.

Ce fluide est préférentiellement un fluide à une température comprise entre 0°C et - 200 °C, préférentiellement à une température comprise entre – 100°C et -196°C.

Ce fluide peut être de l’azote ou du gaz carbonique.

Le fluide amené peut être à une pression comprise entre 1,5 bar et 20 bars, préférentiellement entre 5 et 15 bars.

Préférentiellement, ce fluide est de l’azote liquide amené à une température de -196°C et à une pression inférieure à 15 bars et avec un débit de 2 litres par minute à plus ou moins 0.5 litre près.

Claims

Porte outil (1) pour machine d’usinage comprenant un boitier externe (2) doté d’un orifice d’arrivée de fluide (21) et un arbre (4) destiné à porter un outil d’usinage (5), cet arbre (4) étant monté tournant à l’intérieur du boitier externe (2) et comportant un conduit d’acheminement de fluide (40) doté d’au moins une entrée du conduit d’acheminement (41) et d’au moins une sortie du conduit d’acheminement (42), ladite au moins une entrée (41) du conduit d’acheminement (40) étant en communication avec l’orifice d’arrivée de fluide (21) et ladite au moins une sortie du conduit d’acheminement (42) étant disposée pour permettre le passage de fluide du conduit d’acheminement (40) vers une zone externe (50) à l’arbre porte outil (4), caractérisé en ce que le porte outil (1) comporte un premier joint tubulaire (6) délimitant avec ledit boitier externe (2) une première chambre annulaire (71) s’étendant tout autour de l’arbre (4), ce premier joint tubulaire (6) comprenant au moins un élément élastique (61) compressible le long d’un axe de rotation (X-X) dudit arbre (4) par rapport au boitier externe (2) pour comprimer axialement une première surface de glissement (S1) assujettie à l’arbre (4) contre une seconde surface de glissement (S2) fixe en rotation par rapport au boitier externe 2, ces première et seconde surfaces de glissement (S1, S2) s’étendant tout autour de l’arbre (4).
Porte outil (1) pour machine d’usinage selon la revendication 1, comprenant une seconde chambre annulaire (72) s’étendant tout autour de l’arbre (4) entre ledit premier joint tubulaire (6) et l’arbre (4), la première chambre annulaire (71) communiquant avec la seconde chambre annulaire (72) lorsque la première surface de glissement (S1) est écartée de la seconde surface de glissement (S2) et cette seconde chambre annulaire (72) étant ouverte à l’une de ses extrémités axiales (720) pour permettre un échappement de fluide vers l’extérieur du porte outil.
Porte outil selon la revendication 2 dans lequel, le premier joint tubulaire (6) comporte un soufflet tubulaire s’étendant tout autour de l’arbre, ce soufflet tubulaire intégrant ledit au moins un élément élastique (61) du premier joint tubulaire (6).
Porte outil pour machine d’usinage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un second joint tubulaire (8) s’étendant tout autour de l’arbre (4), ladite première chambre annulaire (71) étant extérieurement délimitée par ledit boitier externe (2) et intérieurement délimitée par lesdits premier et second joints tubulaires (6, 8), ce second joint tubulaire (8) comprenant au moins un élément élastique (81) compressible le long dudit axe de rotation (X-X) de l’arbre (4) pour comprimer axialement une troisième surface de glissement (S3) assujettie à l’arbre (4) contre une quatrième surface de glissement (S4) fixe en rotation par rapport au boitier externe (2), ces troisième et quatrième surfaces de glissement (S3, S4) s’étendant tout autour de l’arbre (4).
Porte outil pour machine d’usinage selon la revendication 4, comprenant une troisième chambre annulaire (73) s’étendant tout autour de l’arbre (4) entre ledit second joint tubulaire (8) et l’arbre (4), cette troisième chambre annulaire (73) étant ouverte à l’une de ses extrémités axiales (730) pour permettre un échappement de fluide vers l’extérieur du porte outil (1), la première chambre annulaire (71) communiquant avec la troisième chambre annulaire (73) lorsque la troisième surface de glissement (S3) est écartée de la quatrième surface de glissement (S4).
Porte outil pour machine d’usinage selon l’une quelconque des revendications 4 ou 5, dans lequel les première et troisième surfaces de glissement (S1, S3) assujetties à l’arbre (4) sont formées de part et d’autre d’une bague annulaire (45) s’étendant autour de cet arbre (4).
Porte outil pour machine d’usinage selon la revendication 6, dans lequel ladite au moins une entrée du conduit d’acheminement (41) est en communication avec l’orifice d’arrivée de fluide (21) via au moins un passage (41a) traversant la bague annulaire (45).
Porte outil pour machine d’usinage selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel ladite bague interne (45) est formée dans un premier matériau distinct du matériau constitutif de l’arbre (4), les première et troisième surfaces de glissement (S1, S3) étant formées sur la bague interne (45).
Porte outil pour machine d’usinage selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant un premier joint d’étanchéité statique annulaire (91) comprimé pour réaliser une étanchéité entre ledit premier joint tubulaire (6) et ledit boitier externe (2).