FROMHOLZ, Christian (60 rue du Pâturai PEveque, Montigny Les Metz, F-57950, FR)
REVENDICATIONS
1. Dispositif de fabrication de pièces de révolution, notamment de pièces en bois, allongées et de section variable selon la direction longitudinale, par usinage d'une barre (B) maintenue fixe en rotation, le dispositif cpmportant un châssis fixe (1) portant des moyens de guidage (2) pour guider ladite barre en translation selon un axe principal (Al) et la maintenir fixe en rotation, un ensemble tournant (4) entraîné en rotation par rapport au châssis selon l'axe principal, l'ensemble tournant comportant un plateau (41) et au moins deux outils rotatifs (3) supportés par des supports mobiles (5) guidés par rapport au plateau dans un plan orthogonal à l'axe principal et sur lesquels les outils sont entraînés en rotation selon des axes de rotation respectifs (A2) sensiblement parallèles à l'axe principal, et le dispositif comportant des moyens de commande de la position des supports pour régler le positionnement radial des outils par rapport à l'axe principal, caractérisé en ce que les moyens de commande de la position des supports comportent des moyens moteurs (92) fixés sur le châssis et des moyens de transmission mécaniques (71 à 76) assurant la liaison entre lesdits moyens moteurs et lesdits supports (5) , de manière que la distance entre les axes des outils et l'axe principal soit ajustable en continu par commande desdits moyens moteurs (92) .
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission mécaniques comportent un ensemble de paliers (7) , ' mobile selon la direction de l'axe principal, l'ensemble de paliers comprenant un premier palier (73) entraîné en translation axiale par lesdits moyens moteurs et un second palier (74) lié en rotation avec l'ensemble tournant (4) et en translation avec le premier palier, l'ensemble tournar.z comportant des moyens de liaison mécanique (76, 77) entre le second palier (74) et les supports d'outils (5) pour transformer le mouvement de translation axiale du second palier en déplacement radial des axes des outils „
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque support mobile est un levier (5) monté pivotant sur le plateau (41) selon un axe de pivotement
(A3) parallèle à l'axe principal, chaque • outil (3) est monté tournant sur un premier bras (51) dudit levier à distance de son axe de pivotement, et lesdits moyens de liaison mécanique comportent, associé à chaque levier, un ensemble vis-écrou réversible (76, 77) reliant le deuxième palier (74) au levier (5) de manière qu'un déplacement axial du deuxième palier par rapport au plateau provoque un pivotement du levier .
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système vis-écrou réversible (76, 77) comporte, à son extrémité reliée au levier (5) , un tenon (541) excentré par rapport à l'axe du système vis-écrou et qui s'engage dans une rainure (521) ménagée à l'extrémité d'un deuxième bras (52) du levier.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tenon (541) est monté de manière excentrique, de manière à pouvoir ajuster, par rotation dudit tenon sur lui-même, la position désirée du levier (5) correspondant en fonction de la position angulaire de l'extrémité du système vis-écrou qui le porte.
6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système vis-écrou réversible (76, 77) comporte, à son extrémité reliée au levier, un pignon (58) s' engageant avec un secteur denté (59) réalisé sur le levier (5ι .
7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'écrou (74) du système vis écrou réversible est fixe sur le deuxième palier (74) , et la vis (76) est rotative, guidée en rotation sur le plateau (41), et son extrémité est reliée au levier (5) .
8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble tournant (4) comporte des moyens de liaison en rotation (44) liant en rotation le plateau (41) et le deuxième palier (74) .
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de liaison en rotation comportent au moins une broche (44) solidaire du plateau (41) et parallèle à l'axe principal (Al) et coulissant dans une bague de guidage (75) du deuxième palier (74) .
10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble tournant (4) est entraîné en rotation par un moteur (91) fixé au châssis et relié au plateau tournant par une courroie (911) .
11. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens moteurs pour commander le déplacement en translation axiale du premier palier (73) comportent un moteur (92) fixe sur le châssis (1) et le premier palier est entraîné en translation axiale par un jeu de crémaillères (72) coulissant parallèlement à l'axe principal (Al) et coopérant avec des pignons entraînés en rotation par ledit moteur fixe (92) .
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens moteurs pour commander le déplacement en translation axiale du premier palier comportent un moteur (92) fixe sur le châssis (1) et le premier palier est un écrou denté (85) comportant ur. filetage interne engagé par vissage sur une fusée (12) du 5 châssis centrée sur l'axe principal, l' écrou denté (85) coopérant avec un pignon (86) entraîné en rotation par ledit moteur (92) .
13. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé \0 en ce que chaque outil (3) est entraîné en rotation sur son levier de Support (5) par un jeu de poulies et de courroies (51, 62 ) reliant l'outil (3) à un galet d'entraînement (61) maintenu en contact roulant avec une couronne intérieure fixe (13) solidaire du châssis (1) . 15
14. Dispositif selon la revendication 13 r caractérisé en ce que le galet (61) est relié par une première courroie (62) à un arbre intermédiaire (63) tournant dans un palier centré sur l'axe (A3) de
20 pivotement du levier (5) de support d'outil, et l'arbre intermédiaire (63) est relié à l'outil (3) par une seconde courroie (64).
15. Dispositif selon la revendication 13, 25 caractérisé en ce que le galet (61) est monté tournant sur un bras porte-galet (6) monté pivotant sur le plateau (41) selon l'axe (A3) de pivotement du levier support d'outil (5), de manière que le galet (61) soit appliqué contre la couronne intérieure (13) .
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16- Dispositif selon la revendication 3 r caractérisé en ce qu'il comporte une couronne rotative (81) montée en rotation sur le châssis (1.) et entraînée en rotation par un troisième moteur (93) fixe sur le châssis et un arbre
35 intermédiaire (63') tournant dans un palier centré sur l'axe (A3) de pivotement du levier de support d'outil (5), et l'arbre intermédiaire (63') est relié à l'outil (3) par un jeu de poulies et courroies (83) et comporte une roue dentée (82) coopérant avec ladite couronne rotative .
17. Procédé de réalisation de pièces, notamment de pièces de révolution allongées et de section variable selon la direction longitudinale, par usinage d'une barre
(B) maintenue fixe en rotation, caractérisé en ce qu'on utilise un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, on déplace relativement le dispositif et la barre, maintenue fixe en rotation, selon la direction de l'axe principal (Al) et on usine la barre par les outils (3), selon un profil longitudinal et/ou circonférentiel souhaité, en commandant, en fonction du dit profil souhaité, un déplacement radial des outils (3) en fonction de la position axiale de la barre par rapport au châssis et/ou de la position circonférentielle des outils par rapport à la barre.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que les outils (3) sont des disques abrasifs ou des disques à dents coupantes. |
Procédé et dispositif de réalisation de pièces, notamment de pièces de révolution allongées, par usinage d'une barre fixe en rotation
La présente invention concerne un nouveau procédé et un nouveau dispositif de réalisation de pièces, notamment de pièces de révolution allongées et de section variable selon la direction longitudinale, par usinage d'une barre maintenue fixe en rotation.
Par pièces de révolution, on entendra par la suite toute pièce de 'section circulaire, mais aussi des pièces de section de forme générale elliptique ou même, pour certaines applications possibles, de forme générale polygonale, ou encore des pièces torsadées, etc.
Par usinage, on comprendra de manière générale tout procédé de façonnage par enlèvement de matière, que ce soit par des outils coupants, abrasifs, etc.
L'invention vise notamment, mais non exclusivement, la réalisation de pièces en bois allongées selon une directi i axiale principale. en pa r ticulier axisymétriques, à partir de barres en bois longues. Elle peut aussi s'appliquer à la réalisation de pièces en d'autres matériaux, notamment en matières plastiques, synthétiques. L'invention s'applique particulièrement à la réalisation, à partir d'une barre longue, de pièces de petites dimensions en section par rapport à leur longueur. Elle s'applique aussi à la réalisation de pièces plus volumineuses par une transformation par usinage d'une barre de section typiquement sensiblement carrée, de longueur quelconque, droite ou cintrée, en des pièces de section axisymétrique : circulaire, ovale, carrée, éventuellement hélicoïdale, etc. de profil longitudinal variable et respectivement droite ou cintrée.
On connaît des dispositifs de tournage traditionnel permettant la fabrication de pièces de révolution. Dans
ces dispositifs, la barre à usiner est maintenue grâce à un mandrin avec ou sans contrepointe ou entre poinces ε ~ est entraînée en rotation autour ' de son axe. L'usinage άu profil à réaliser se fait alors par combinaison du déplacement, d'une extrémité à l'autre de la barre, d'un ou plusieurs outils et par la variation de l'écartement de ces outils par rapport à l'axe de la pièce. La variation de cet écartement est réalisée généralement soit mécaniquement soit par un système de commande numérique. Toutefois, ces dispositifs présentent plusieurs inconvénients. En effet, la longueur de la pièce a usiner est limitée par la capacité de la machine. Les procédés de tournage traditionnels, bien qu'automatisés pour la plupart, ont une capacité en longueur limitée en général à 5 à 6 mètres maxi pour les standards en grande longueur. Plus la pièce est longue, plus la machine comportant ce dispositif est encombrante et coûteuse. Dans le cas de pièces longues et minces, il y a risque de flexion ou de vibration à ' mi-longueur, ce qui peut générer des défauts rédhibitoires de qualité d'usinage. Le processus de tournage est par nature discontinu, les chargements et déchargements de la pièce usinée nécessitant l'arrêt de l'opération de tournage. Il ne permet la réalisation que d'une seule pièce à la fois. De ce fait, le rendement de ces dispositifs est assez faible, surtout pour les pièces lourdes et volumineuses.
De plus, les sections réalisées sont nécessairement circulaires, les pièces obligatoirement droites. La réalisation de pièces telles que par exemple des pieds de table de forme torsadée, relève davantage de la machine spéciale que du tournage et nécessite plusieurs opérations successives. Le tournage de pièces cintrées ne peut se réaliser qu'à l'aide d'un centre d'usinages coûteux, avec des opérations d'usinage longues (programmation, positionnement de la pièce, usinage,...) d'où un coût de fabrication particulièrement élevé.
Par ailleurs, on connaît déjà des procédés, et des machines de fabrication, basées sur le principe de faire tourner un ou des outils autour de la pièce usinée qui reste fixe en rotation. Un de ces dispositifs connus, pour la fabrication de poteaux cylindriques, est composé d'un moteur électrique qui entraîne un mandrin creux équipé d' au moins deux lames orientées vers le centre et uniformément: réparties sur l'intérieur du mandrin. Les lames ainsi entraînées en rotation autour de l'axe d'usinage, permettent d'usiner une pièce selon son axe et selon un diamètre fixe défini par la position des lames par rapport à l'axe. Ce dispositif permet d'usiner des grandes longueurs de poteaux, mais présente plusieurs inconvénients. Il ne permet la réalisation que d'une seule pièce à la fois. Il ne permet pas non plus des variations de diamètre en cours d'usinage. De plus, pour chaque nouveau diamètre, il faut repositionner les lames et souvent démonter et changer le mandrin en fonction du diamètre à réaliser. De ce fait, le rendement dudit dispositif est très faible, et les formes des produits réalisés se limitent à des formes cylindriques.
Le document US1943649 décrit une machine destinée à réaliser des poteaux en bois tels que des poteaux téléphoniques. Cette machine comporte un ensemble de deux outils entraînés en rotation selon leurs axes respectifs, montés sur un plateau qui est lui-même entraîné en rotation autour d'un axe principal correspondant à l'axe du poteau. Les outils sont disposés sur le plateau symétriquement opposés par rapport à l'axe de rotation de celui-ci, et la distance radiale entre les axes de rotation des outils et l'axe de rotation du plateau peut être ajustée par un moteur électrique embarqué sur le plateau. Il s'ensuit que ce système utilise un moteur pour l'entraînement en rotation du plateau, un moteur pour le réglage de la position radiale des outils et un
moteur par outil pour leur entraînement en rotation, soit quatre moteurs tous embarqués sur la partie tournante et nécessitant de ce fait des collecteurs électriques à contact glissant pour leur alimentation. La réalisation de tels collecteurs est compliquée dès lors que les intensités de courant électriques sont élevées. Cela entraîne aussi des problèmes d' isolation électrique et donc de sécurité. L'encombrement de ces moteurs est important et de plus, ces moteurs présentent une masse relativement importante entraînée en rotation, et des forces centrifuges importantes en résultent lors de la rotation du plateau. Les mécanismes de réduction utilisés entre le moteur de réglage de position axiale et les supports d'outils n'autorisent pas de changement rapide de position radiale des outils.
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, et vise en particulier à fournir un procédé et un dispositif permettant d'usiner sur des barres droites ou cintrées de longueur quelconque, des pièces de sections aussi bien circulaires qu' axisymétriques quelconques, et selon un profil longitudinal donné. Elle vise aussi à permettre l'utilisation d'un tel dispositif pour la réalisation de pièces de petites dimensions en section, et présentant un encombrement réduit. Elle vise encore à fournir un nouveau dispositif d'usinage permettant un usinage en continu, à cadence élevée, capable d'usiner de très fines barres, de changer de profil instantanément sans changer d'outil, et d'usiner au plus près du maintien de la barre, supprimant ainsi les effets de vibration et de flambement inévitables lors de fabrication par tournage de pièces longues et de faible section relative. Elle vise encore à proposer un- procédé et un dispositif également apte à l'usinage de pièces lourdes et volumineuses telles que barreaux profilés, poteaux
poutres et analogues, obtenus à partir ' de barres en matériau usinable. Que ce soit pour des petites ou des grosses pièces, l'invention vise notamment l'usinage de matériaux tendres f tels que du bois, en particulier .en balsa, du liège et/ou des matières plastiques tels que mousse polyuréthane, jusqu'à des bois plus durs, résineux ou non, tels que le hêtre ou l'Ipé et autres matériaux.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de fabrication de pièces de révolution, ou de forme générale similaire, notamment de pièces en bois, allongées et de section variable selon la direction longitudinale, par usinage d'une barre maintenue fixe en rotation, le dispositif comportant un châssis fixe portant des moyens de guidage pour guider ladite barre en translation selon un axe principal et la maintenir fixe en rotation, un ensemble tournant entraîné en rotation par rapport au châssis selon l'axe principal, l'ensemble tournant comportant un plateau et au moins deux outils rotatifs supportés par des supports mobiles guidés par rapport au plateau dans un plan orthogonal à l'axe principal et sur lesquels les outils sont entraînés en rotation selon des axes de rotation respectifs sensiblement parallèles à l'axe principal, et le dispositif comportant des moyens de commande de la position des supports pour régler le positionnement radial des outils par rapport à l'axe principal.
Selon l'invention, le dispositif est caractérisé en ce que les moyens de commande de la position des supports comportent des moyens moteurs fixés sur le châssis et des moyens de transmission mécaniques assurant la liaison entre lesdits moyens moteurs et • lesdits supports, de manière que la distance entre les axes des outils et l'axe principal soit ajustable en continu par commande dudit moteur fixe.
Ainsi, l'invention permet d'assurer une variation -omzinue de la position radiale des outils lors de la . • nise en œuvre du dispositif, et donc lors de la rotation du plateau, sans besoin pour cela d'utiliser une motorisation embarquée sur le plateau à cet effet. La masse des parties tournantes peut ainsi être réduite et les forces d'inertie et/ou balourds peuvent être très réduits. De plus, il n'est pas besoin d'utiliser une alimentation électrique par contact frottant pour une telle motorisation embarquée.
Selon une disposition préférentielle, lesdits moyens de transmission mécaniques comportent un ensemble de paliers, mobile selon la direction de l'axe principal, l'ensemble de paliers comprenant un premier palier entraîné en translation axiale par lesdits moyens moteurs et un second palier lié en rotation avec l'ensemble tournant et en translation avec le premier palier, l'ensemble tournant comportant des moyens de liaison mécanique entre le second palier et les supports d'outils pour transformer le mouvement de translation axiale du second palier en déplacement radial des axes des outils.
Préférentiellement encore, chaque support mobile est un levier monté pivotant sur le plateau selon un axe de pivotement parallèle à l'axe principal, chaque outil est monté tournant sur un premier bras dudit levier à distance de son axe de pivotement, et lesdits moyens de liaison mécanique comportent, associé à chaque bras, un ensemble vis-écrou réversible reliant le deuxième palier au levier de manière qu'un déplacement axial du deuxième palier par rapport au plateau provoque un pivotement du levier .
Selon un mode de réalisation particulier, le système vis-écrou réversible comporte, à son extrémité reliée au levier, un tenon excentré par rapport à l'axe du système vis-écrou et qui s'engage dans une rainure ménagée à l'extrémité d'un deuxième bras du levier.
Préférentiellement, le tenon est monté de manière excentrique, de manière à pouvoir ajuster, par rotatior. dudit tenon sur lui-même,- la position désirée du levier correspondant: en fonction de • la position angulaire de l'extrémité du système vis-écrou qui le porte, afin de pouvoir assurer un positionnement radiai " précis et identique des outils de coupe.
Selon un autre mode de réalisation, le système vis- ecrou réversible comporte, à son extrémité reliée au levier, un pignon s' engageant avec un secteur denté réalisé sur le levier.
Préférentiellement, l'écrou du système vis écrou réversible est fixe sur le deuxième palier, et la vis est rotative, guidée en rotation sur le plateau, et son extrémité est reliée au levier.
Selon une autre disposition particulière, l'ensemble tournant comporte des moyens de liaison en rotation liant en rotation le plateau et le deuxième palier. Ces moyens de liaison en rotation comportent préférentiellement au moins une tige solidaire du plateau et parallèle à l'axe principal et coulissant dans une bague de guidage du deuxième palier.
L'ensemble tournant est préférentiellement entraîné en rotation par un moteur fixé au châssis et relié au plateau tournant par une courroie.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens moteurs pour commander le déplacement en translation axiale du premier palier comportent un moteur fixe sur le châssis et le premier palier est entraîné en translation axiale par un jeu de crémaillères coulissant parallèlement à l'axe principal et coopérant avec des pignons entraînés en rotation par ledit moteur fixe.
Alternativement, les moyens moteurs comportent un moteur fixe sur le châssis et le premier palier est un écrou denté comportant un filetage interne engagé par
vissage sur un moyeu du châssis centré sur l'axe principal, l'écrou denté coopérant avec un piσnor. entraîné en rotation par ledit moteur fixe.
Les moyens moteurs pourraient aussi comporter un ou des vérins agissant sur le premier palier pour le déplacer en translation axiale.
Chaque outil est préférentiellement entraîné en rotation sur son levier de support par un jeu de poulies et de courroies reliant l'outil à un galet d'entraînement maintenu en contact roulant avec une couronne intérieure fixe solidaire du châssis. Ainsi, la rotation du plateau provoque par friction la rotation du galet qui à son tour entraîne la rotation de l'outil par le jeu de poulies et de courroies. Typiquement, le galet est relié par une première courroie à un arbre intermédiaire tournant dans un palier centré sur l'axe de pivotement du levier de support d'outil, et l'arbre est relié à l'outil par une seconde courroie. Ainsi, l'entraînement en rotation de l'outil peut être assuré quelle que soit la position en pivotement du levier support d' outil .
Par ailleurs, le galet est préférentiellement monté tournant sur un bras porte-galet monté pivotant sur le plateau selon .l'axe de pivotement du levier support d'outil, de manière que le galet soit appliqué fermement contre la couronne intérieure, et d r autant plus fortement que la vitesse de rotation est plus élevée, du fait de la force centrifuge s 'exerçant alors sur le bras porte galet et le galet. Un ressort de rappel pourra être disposé entre le plateau et le bras porte-galet pour assurer le contact sans glissement entre le galet et la couronne même à faible vitesse de rotation de l'ensemble tournant.
Selon une variante de réalisation de l'entraînement en rotation des outils, le dispositif peut comporter une couronne rotative montée en rotation sur le châssis et entraînée en rotation par un troisième moteur fixe sur le
châssis, et l'arbre intermédiaire comporte une roue coopérant avec ladite couronne rotative de manière à être entraînée en rotation par la rotation de la couronne rotative, et à entraîner en rotation l'outil, par une jeu de poulies et courroies, comme dans le mode de réalisation précédent. Cette disposition est particulièrement adaptée pour la réalisation de pièces nécessitant une faible vitesse de rotation du plateau, par exemple de l'ordre de un tour par seconde, pour des pièces de section non-circulaire où les outils doivent se déplacer radialement au cours de la rotation du plateau. Dans un tel cas, l'entraînement en rotation des outils par un moteur spécifique et par l'intermédiaire de la couronne rotative permet d'assurer une vitesse de rotation suffisante des outils, malgré la faible vitesse de rotation de l'ensemble tournant. De manière générale, cette disposition permet de rendre indépendante l'une de l'autre la vitesse de rotation de l'ensemble tournant et la vitesse de rotation des outils coupants . Bien évidemment, les jeux de poulies et courroies devront être compris comme englobant également des systèmes à roues dentées et chaînes ou autres systèmes d'entraînement fonctionnellement équivalents et aisément mis en oeuvre par l'homme du métier. De même, le galet peut être remplacé par un pignon engrenant avec une denture intérieure de la couronne fixe. Egalement, la roue coopérant avec la couronne rotative peut être une roue dentée en engagement avec une denture intérieure de cette couronne De l'ensemble des caractéristiques qui viennent d'être indiquées, prises dans leurs diverses combinaisons possibles, on comprendra que l'un des avantages principaux de l'invention est de permettre l'usinage de pièces de révolution, selon la définition qui en a été donnée en début de cette description, à partir de barres longues de section sensiblement carrées, ou
rectangulaires, par des outils tournants selon un mouvement épicycloïdal autour de la dite barre, et cela par un dispositif ne nécessitant pas l'utilisation αe moteurs embarqués sur des organes en rotation. De ce fait, l'ensemble tournant est globalement compact pour minimiser les efforts centrifuges et réduire ainsi le poids des structures en rotation, leur coût et les besoins d'énergie nécessaire à leur rotation. Une motorisation située principalement à l'extérieur de la structure tournante permet d'alléger la structure et, notamment dans le cas de vitesse de rotation importante du plateau, de réduire d'éventuelles vibrations mαésxrables. Le cas échéant, on pourra cependant utiliser des moteurs embarqués pour l'entraînement en rotation des outils par exemple via les arores intermédiaires pré-mentionnés .
L'invention a aussi pour objet un procédé de réalisation de pièces, notamment de pièces de révolution allongées et de section variable selon la direction longitudinale, par usinage d'une barre maintenue fixe en rotation. Selon ce procédé, mettant en oeuvre le dispositif décrit précédemment, on déplace relativement le dispositif et la barre, maintenue fixe en rotation, selon la direction de l'axe principal et on usine la barre par les outils, selon un profil longitudinal et/ou circonférentiel souhaité, en commandant, en fonction du dit profil souhaité, un déplacement radial des outils en fonction de la position axiale de la barre par rapport au châssis et/ou de la position circonférentielle des outils par rapport à la barre.
Le procédé s'applique à la réalisation de pièces diverses présentant un axe longitudinal. Il s'applique en particulier, de manière avantageuse, à la réalisation de telles pièces de forme, de section de forme sensiblement
circulaire, à partir par exemple de barres en bois lamelle collé, matériau qui est communément aisêmeπz réalisable sous forme de barres ou poteaux de section carrée ou rectangulaire, mais non sous forme de produits de section globalement circulaire.
On notera incidemment que l'invention permet la réalisation de pièces cintrées, ou à partir d f une barre cintrée, ce qui ne serait pas possible par un procédé de tournage classique, impliquant la mise en rotation de la pièce à vitesse relativement élevée. Elle permet aussi une réalisation facile de pièces multiples relativement courtes axialement à partir d'une barre longue, sans opérations de reprise de pièce ou changement d'outillage. Elle permet encore un procédé de fabrication en continu, par simple alimentation des barres bout à bout, sans interruption de la rotation des outils. L'invention permet un sectionnement total dans le cas de pièces de série, en ramenant le diamètre usiné au voisinage de zéro mm puis en finalisant le sectionnement en effectuant un décalage ponctuel de l'axe de la -barre. Dans tous les cas, le porte-à-faux de la barre ou de la pièce usinée peut être fortement réduit, d'où une meilleure précision d'usinage et une absence totale de vibration de la barre puisqu'elle ne tourne pas. La productivité de la machine n'est plus limitée par la vitesse de rotation de la barre .
Les outils rotatifs en forme de disque peuvent être .des meules pour l'usinage de pièces en matériau tendre, tel que par exemple du balsa ou du liège, ou des mousses synthétiques / par exemple de polyuréthane . Le remplacement des meules par des outils coupants à dents permet l'usinage de bois résineux et/ou dur, tels que le hêtre ou l'Ipé, bois exotique. De façon général l'usinage de tout matériau est possible avec des outils ad hoc, la forme des outils étant déterminée de manière à pouvoir
réaliser de fortes et rapides variations de sections selon le profil longitudinal recherché.
La gestion d'un déphasage de la section en fonctior. de l'avance permet de réaliser des formes hélicoïdales.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'une machine conforme à l'invention, ainsi que de sa mise en oeuvre.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- les figures 1 et 2 sont illustration schématique du principe général de l'invention,
- la figure 3 est une vue d'ensemble de la machine, en perspective vue du côté où la machine est alimentée par la barre à usiner,
- la figure 4 est une vue d'ensemble de la machine, en perspective vue du côté arrière»
- la figure 5 est une vue en perspective montrant l'ensemble tournant, - la figure 6 est une vue en 1/2 coupe axiale montrant la liaison en rotation entre le plateau et le deuxième palier,
- la figure 7 est une vue en 1/2 coupe axiale montrant le mécanisme de commande du pivotement des leviers porte-outils,
- la figure 8 est une vue en coupe du mécanisme d'entraînement en rotation d'un outil, les figures 9 et 10 sont des vues en coupe axiale, respectivement selon les lignes IX-IX et X-X de la figure 11, .d'une variante de réalisation de la machine, montrant respectivement les moyens d'entraînement en rotation des outils, et, en partie, les moyens de commande du pivotement des leviers support d'outil. - la figure 11 est une vue illustrant schématiquement le pivotement des leviers supports
d/ outils, représenté ici dans une autre variante de réalisation.
Les schémas des figures 1 et 2 illustrent le principe général de l'invention. Une barré B, de section carrée, est maintenue fixe en rotation et usinée par des outils de coupe rotatifs 3 entraîné en rotation sur leurs axes A2 selon les flèches Rl, les axes des outils étant eux-mêmes entraînés en rotation selon la flèche R2 autour de l'axe principal Al de la machine. La barre B est déplacée en translation selon l'axe principal Al de la machine, dans le sens de la flèche Fl, l'avance de la barre étant assurée de manière connue en soi par un système d'entraînement et un moteur, non représentés. La cinématique de la machine consiste donc en l'association du mouvement de translation Fl de la barre B à façonner avec un mouvement de rotation R2 des axes A2 des outils 3 autour de la barre B.
La machine comporte un ensemble tournant 4 comportant un plateau 41 qui supporte les deux outils de coupe 3 diamétralement opposés. Chaque outil peut se déplacer de façon radiale par rapport à l'axe principal Al de la machine, comme on le verra par la suite.
Comme on l'aura déjà compris, selon l'invention, la barre B ne tourne pas sur elle-même . Elle est uniquement soumise à un déplacement longitudinal, dans sa direction axiale, à travers une pièce de guidage 2. Dès la sortie de la pièce de guidage 2, ladite barre B est mise en contact avec les outils, par exemple des disques abrasifs ou coupants 3, maintenus chacun sur un porte-outil entraîné en rotation autour de ladite barre. Dès la sortie de la pièce de guidage, la barre est usinée par les deux outils 3 diamétralement opposés par rapport à l'axe principal Al qui est donc aussi l'axe de la barre. Les deux outils 3 sont situés dans un même plan de coupe situé au plus près de la pièce de guidage 2, ce qui
répartit les efforts de coupe de part et d' autre de la barre B et limite les efforts de flexion sur celle-ci.
I/écartement des porte-outils peut être piloté par une commande numérique qui réalisera alors le profil de la pièce préalablement mémorisé dans un fichier informatique .
• 1τt va maintenant décrire plus en détail une machine conforme à l'invention. La machine représentée figures 3 à 8 comporte un châssis 1 sur lequel est fixé rigidement une cloche 11 à l'intérieur de laquelle est monté un ensemble tournant 4 entraîné en rotation par un premier moteur 91. L'ensemble tournant 4 comporte notamment un plateau 41 solidaire d'un moyeu 42 guidé en rotation sur une fusée alésée 12 solidaire du châssis et telle que la barre B puisse passer axialement dans cette fusée alésée.
Le plateau 41 porte deux supports d' outils mobiles constitués de leviers 5 montés diamétralement opposés et symétriques par rapport à l'axe principal Al. Chaque levier 5 est pivotant selon un axe A3, parallèle à l'axe principal Al, dans un alésage traversant 411 du plateau 41. Le levier 5 comporte un premier bras 51 sur l'extrémité duquel est monté en rotation l'outil 3. Le levier 5 comporte un deuxième bras 52, incliné par rapport au premier bras 51 d'un angle par exemple d'environ 100°, comme on le voit figure 5. Les deux leviers 5 se font face de manière à laisse libre entre eux un espace de forme et dimensions adaptées, suffisant pour le passage de la barre B en cours d'usinage. Un galet d'entraînement 61 est monté en rotation sur l'extrémité d'un bras porte galet 6 qui est monté pivotant également dans l'alésage 411 du plateau 41. Le galet 41 est maintenu au contact de la surface intérieure 131 d'une couronne 13 périphérique solidaire de la cloche 11, par exemple par un ressort non représenté. Le galet
61 est lié en rotation par un premier jeu de poulies et courroies 62 à une extrémité d'un arbre intermédiaire 63 traversant le bras porte galet 6 et le levier 5 et guidé dans ceux-ci selon leur axe de pivotement commun A3. L'autre extrémité de l'arbre intermédiaire 63 est liée en rotation par un deuxième jeu de poulies et courroie 64 à l'outil 3. Ainsi, quand le galet 61 est entraîné en rotation par friction avec la couronne 13 lorsque le plateau 41 tourne, il transmet son mouvement de rotation à l'arbre intermédiaire puis à l'outil 3, et cela sans nécessiter de moteur spécifique supplémentaire.
Pour assurer le déplacement radial des outils, la machine comporte un moteur 92 fixe sur le châssis qui entraîne par des courroies 71 des pignons engrenant avec des crémaillères 72 coulissant dans le châssis parallèlement à l'axe principal et solidaires d'un premier palier 73 centré sur l'axe principal Al. Ce premier palier 73 forme avec un deuxième palier 74 un ensemble 7 de deux paliers guidés en rotation l'un sur l'autre et liés en translation, de manière que l'ensemble 7 est mobile en translation selon la direction de l'axe principal, le premier ' palier 73 étant fixe en rotation par rapport au châssis du fait de sa liaison rigide avec les crémaillères 72, et le deuxième palier 74 suivant les déplacements axiaux du premier palier et des crémaillères, mais pouvant tourner par rapport au châssis selon l'axe Al. Le deuxième palier est lié en rotation avec le plateau 41 par des broches 44 solidaires dudit plateau, s 'étendant parallèlement à l'axe Al et montés coulissantes axialement dans des bagues de guidage 75 solidaires du deuxième palier. D'autres moyens de guidage en translation axiale et de liaison en rotation entre le deuxième palier 74 et le plateau 41 pourraient aussi être utilisés. Le plateau 41 est entraîné en rotation par le moteur 91 par exemple par une courroie 911, et entraîne donc à son tour en rotation le deuxième palier 74,
Par ailleurs, le deuxième palier 74 est aussi lié avec le plateau 41 et plus particulièrement avec deux cames rotatives 54 portées par ce plateau, par des systèmes vis-écrou réversibles comportant un écrou 77 fixé rigidement sur le deuxième palier 74 et une vis 76 dont l'extrémité est guidée en rotation sur le plateau 41 et: porte une dite came, de manière qu'un déplacement axial du deuxième palier provoque une rotation de la vis et donc de la came 54. La came 54 porte un tenon 541 qui coopère avec une rainure 521 ménagée dans l'extrémité du deuxième bras 52 du levier 5, de sorte que une rotation de la vis 76 et de la came 54 provoque un pivotement du levier 5, et en conséquence un déplacement radial de l'outil 3. Le fonctionnement de la machine est le suivant :
Une barre B à usiner est amenée selon la direction axiale Al vers les outils. Le moteur 91 entraîne en rotation autour de l'axe principal Al le plateau 41 et donc les leviers porte-outils 5 et les outils 3. Cela provoque la rotation des galets 61 par friction sur la couronne 13 et, comme indiqué précédemment, la rotation des outils sur leurs propres axes A2.
Pour faire varier la distance radiale entre les outils 3 et la barre B, et donc faire varier le rayon d'usinage, on commande le pivotement des leviers 5 au moyen du moteur 92, qui provoque le coulissement des crémaillères 72 et le déplacement axial de l'ensemble de paliers 7, lequel entraîne une rotation des vis 76 et des cames 54, et finalement le pivotement des leviers 5. On notera que l'utilisation d'un levier tel que décrit précédemment pour ajuster le positionnement radial des outils permet un fort débattement des outils grâce à l'encombrement réduit du levier de support, et une grande réactivité, nécessaire pour la fabrication de petites pièces de série ou pour la réalisation de sections non circulaires dans le cas de faibles rotations du plateau,
et cela sans accroître la force centrifuge générée par le dispositif du fait des faibles masses induites par ce système de leviez .
Pour ajuster précisément les positions radiales exactes des outils, et corriger un éventuel écart de distance entre chacun des outils et l'axe principal Al, en tenant compte d'éventuelles différences de diamètre des outils ou autres dispersions dimensionnëlles des pièces du mécanisme, le tenon 541 est un excentrique qui permet ainsi, en le faisant tourner sur lui-même, d'ajuster la position en pivotement du levier 5 par rapport à la position en rotation de la came 54.
Dans le mode de réalisation des figures 9 e 1 n l'entraînement en rotation des outils est réalisé as manière indépendante de l'entraînement en rotation du plateau 41, en utilisant un troisième moteur 93 fixe sur le châssis et qui entraîne en rotation une couronne 81 montée rotative sur le châssis selon l'axe principal Al, La rotation de chaque outil 3 est obtenue grâce à un pignon 82, porté par un arbre intermédaire 63' guidé en rotation selon l'axe A3 sur le plateau tournant 41, et le pignon 82 roulant sur la denture intérieure de la couronne dentée 81. La rotation du pignon 82 et de l'arbre intermédiaire 63' est transmise à l'outil par un système de poulies et courroies 83, de manière similaire à celui du premier mode de réalisation.
Dans ce deuxième mode de réalisation également, le système de déplacement axial par crémaillère des paliers servant à commander le pivotement des leviers 5 porte- outils, est remplacé par un système à écrou denté dans lequel un écrou denté 85, constituant le premier palier de l'ensemble de paliers 7, est vissé sur la fusée 12 et entraîné en rotation par un pignon 86 lui-même entraîné par le moteur 92. La rotation du moteur 92 provoque le vissage ou le dévissage de l' écrou denté 85, et donc son
déplacement axial sur la fusée. Ce déplacement est transmis au deuxième palier 74, et de là, comme dans le premier mode de réalisation, aux systèmes vis-ecrou réversibles et aux leviers 5 porte outils. La figure 11 illustre une variante de la commande du pivotement des leviers 5 par les vis 76 des systèmes vis-écrou réversibles. Dans ce cas, l'extrémité de la vis 76 porte une roue dentée 58 qui engrène avec un secteur denté 59 réalisé sur le levier 5.
L'invention peut aussi s'appliquer à la réalisation de pièces non axisymétriques, par exemple en commandant le positionnement radial des outils de manière différente pour les deux outils. Une telle disposition peut par exemple être mise en œuvre en utilisant un moteur électrique embarqué propre à chaque outil, pour ajuster le positionnement des outils indépendamment l'un de l'autre. On veillera alors à ne pas créer de déséquilibrage trop important de la machine, en limitant la vitesse de rotation du support d'outils autour de la barre usinée.
Next Patent: SPINAL OSTEOSYNTHESIS SYSTEM