Brevet FR2053334A1 — publié le 19710416

la présente invention concerne un procédé pour former des rainures én arc de cercle, orientées approximativement dans le sens de la génératrice d'un corps de révolution et pourvues de dépouilles, en particulier des rainures de 5 fixation d'aubes dans les rotors de turbomacliines f à l'aide d'une tête de broche porte-fraise dont l'arbre de commande e>-* U normal à la génératrice de !a pièce en oeuvre et oui comporte un outil de coupe tournant autour de l'axe de l'arbre de commande, pour l'usinage des deux flancs d'une rainure ébauchée ; elle cuncerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Il est déjà connu de former, par fraisage, des rainures profilées qui affectent une forme en arc de cercle. Dans ce procédé, une fraise à queue, montée dans une tête de croche 15 porte-f raise, est amenée t pivoter autour d'un rayon, de telle manière que son mouvement d'avance décrit un arc de cercle et ■ que les dents rie la fraise façonnent un flanc de la rainure, Lors du mouvement de pivotement dans le sens opposé, les dents enlèvent des copeaux des autres flancs des rainures. Ce mode 20 opératoire implique de longues durées d'usinage pour l'exécution des rainures, car les fraises h queue ne peuvent progresser qu'avec une vitesse d'avancement très réduite et une faible profondeur de coupe. En outre, ce procédé d'exécution donne souvent lieu ;_r, h une détérioration des fraises à queue en raison de la sollicitation unilatérale de la -queut, lorsqu'il s'agit de former des dépouilles importantes par rapport à la largeur de la rainure. T1 s'en3uit que, pour former des rainures en sapin, il faut que chacun des deux flancs soit façonné en deux passes. 30 En considérant les dimensions requises de la surface et les / tolérances d'àsinage étroites, il est parfois nécessaire de pratiquer une .troisième passe'. En exécutant des rainures courbes de cette sorte, peurvues de dénouilles, on ne peut pas appliquer les méthodes 35 ordinaires de mesure ou n'ajustage, mais on doit exécuter des mesures comparatives à l'aide de jauges ou de calibres. Or, ceci présente de grandes difficultés, dues h l'usinage, souvent inégal, des flancs de la rainure. Eç particulier, lors du façonnage des flancs de la rair.ure, on doit considérer le risque 40 d'un décalage du profil. 2 2053334 28108 . ' L • * * '* La présente invention se propose d'éliminer les longues durées de façonnage lors de l'exécution de rainures or. arc de e'rcle et de dépouilles," teut en évitant cependant les méthodes de mesure fastidieuses et cependant peu rrccises. La solution du problème ci-dessus est obtenue du fait que des couronnes d'usinage, disposées l'une dans l'autre, de l'outil de coupe bipartite, passent sur les deux flancs de la rainure, d^.ns les limites de celle-ci, tout en enlevant des copeaux, ls distance normale entre les lignes DÔrir.hdriq'jes des ::ouronr.es d'usinage pouvant être modifiées en déplaçant les axes de rotation respectifs ]'un par rapport à ] ' n u t r s . Une autre particularité du procédé suivant l'invention consiste en ce que les couronnes d'usinage de l'outil de coupe bipartite pivotent autour d'un axe fixe situé en dero::s de ces couronnes. Une autre particularité avantageuse du procédé réside, suivant l'invention, en ce' que, pendant l'enlèvement des copeaux, les couronnes d'usinage de l'cutil de coupe bipartite passent, en pivotant, d'une position non coaxiale à une position coaxiale. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que deux- têtes à fraiser rotativès, entraînées par l'arbre de commande, sont disposées dans deux éléments de roulement mobiles l'un par rapport à l'autre êt prenant appui sur une plaque de base ; en ce que les têtes à fraiser sont constituées par des anneaux munis de pieds de dents et de plusieurs éléments de coupe; et en ce que les tranchants des éléments de coupe façonnent simultanément chacun un des flanc respectif de la rainure, flancs dont les courbures concordent avec cellos des têtes à fraiser correspondantes , . - Une forme de réalisation particulièrement favorable du dispositif suivant l'invention est établie de telle façon eue chacun des éléments de roulement est muni dl'un levier oscillant articulé à cet élément,ciacun des leviers oscillants étant monté à rotation, à l'aide d'un oeil, sur un tenon fixe, des moyens pour guider les éléments de roulement, mobiles les una par rapport aux autres, étant prévus sur la flaque de.base. 70 28108 3 2053334 Une forme d'exécution pratique du dispositif suivant l'invention est caractérisée en ce qu'il est prévu, sur la plaque de base, des moyens pour le réglage de l'avance des têtes à fraiser, depuis une position initiale non coaxiale jus-5 qu'à une position coaxiale, pendant l'enlèvement des copeaux, et le retour vers la position initiale après accomplissement du cycle de travail. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention est avantageusement con£U de telle manière que 1Q les têtes à fraiser soient constituées par deux anneaux situés dans des plans parallèles et présentant des évidements; que les pieds des éléments de coupe de la seconde tête à fraiser traversent les évidements de la première tête à fraiser ; que les pieds des éléments de coupe de la première tête à fraiser pé-25 nètrent dans les évidements de la seconde tête à fraiser ; et . que, pendant le mouvement de rotation, les pieds des éléments de coupe engrènent avec les évidements à la manière de dents, sans qu'il y ait toutefois un contact entre les curfacesj L'invention sera décrite ci-après d'une manière plus 20 détaillée en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : les figures 1 et 2 représentent un schéma du procédé d'usinage avec les deux têtes à fraiser ; le3 figures 3 et 4 représentent un exemple de réalisation d'une tête de broche porte-fraise au début de l'opéra-25 tion et à la fin de l'enlèvement de copeaux ; la figure 5 est une coupe verticale, suivant la li^ne A-A de la tête de broche porte-fraise représentée sur les figures 3 et 4, mais à une échelle plus grande que sur ces figures; la figure 6 est une vue en coupe, suivant la ligne 30 B-E de la figure 7, des deux tpetes à fraiser détachées du porte-fraise ; et la figure 7 est une vue en plan des deux têtes à fraiser.représentées en coupe sur la figure 6, en regardant depuis le côté qui est tourné vers la rainure pendant l'usinage. 35 Les organes correspondants sont désignés par les mêmes chiffres de référence sur les figures 1 à 7. Sur la figure 1, on a représenté une pièce à usiner 9, symbolisée par une ligne épaisse en trait mixtes, les deux flancs 7 et 8 à façonner étant également désignés par des li-40 gnes en traits mixtes. Une tête à fraiser 1, représentée d'une 70 28108 4 2053334 manière schématique* et montée à glissement ou à roulement dans un anneau de support 3> ainsi qu'il est indiqué en 5» est introduite dans la rainure ébauchée (7»8). L'introduction s'opère par un mouvement d'approche de l'ensemble de la tête de broche 5 porte-fraise suivant une direction normale à une génératrice de la pièce en travail. La seconde tête à fxaiser 2, d'un diamètre moindre, est également représentée d'une manière schématique ; elle est située géométriquement à l'intérieur de la première tête à frai-10 • ser 1, qui présente un diamètre plus grand. La tête à fraiser 2 est introduite, simultanément avec la tête à fraiser 1, par le i mouvement d'approche décrit ci-dessus, dans la rainure ébauchée, après quoi les deux têtes à fraiser sont en contact, pendant la rotation, avec les deux flancs 7 et 8, et l'enlèvement des co- 15 peaux a lieu. Dans la position d'introduction représentée dans la figure 1, on voit que les axes de rotation, désignés par et M2, des têtes à fraiser 1 et 2, occupent une position non coaxiale. 20 La figure 2.représente un schéma du procédé d'u sinage, qui correspond à celui de la figure 1. La différence entre les deux figures est due au- déplacement, effectué pendant l'avance, des deux couronnes d'usinage des têtes à fraiser 1 et 2. Le déplacement des axes de rotation et Mg s'achève lors-25 que ces deux couronnes atteignent une position coaxiale. Ce fait indique que le profil correspond à ce moment à la cote finale des flancs 7, 8 des rainures.. Ensuite, les deux, têtes à fraiser 1 et 2 retournent à la position initiale et se retirent de la rainure de la 30 pièce 9 en se déplaçant dans le même sens que pour le mouvement d'approche, mais dans la direction opposée. la figure 3 représente une forme.d*exécution d'un porte-fraise, tel qu'il peut être adapté, par exemple, à la tête de broche d'une fraiseuse horizontale courante. Les 35 deux têtes à fraiser 1, 2 sont montées à rotation, comme indiqué sur les figures 1 et 2, à l'aide de paliers 5,6, dans les anneaux de support 3,4. Aux deux anneaux de support 3, 4 sont articulés des leviers oscillants 11, 12 indépendants l'un de l'autre, et'dont l'autre extrémité est constituée.par un 40 coussinet à oeil 26, 27. Ces coussinets 26, §7 sont montés à 70 28108 5 2053334 rotation sur un tenon 10 fixé à la plaque de base 14 et qui constitue le centre de rotation pour les deux anneaux de support 3,4, qui pivotent l'un par rapport à l'autre. Pour assurer le guidage de ces anneaux, on prévoit sur leur périphérie des 5 appendices 13, munis de fentes de guidage, les fentes de guidage reçoivent des chevilles 25 également fixées à la plaque de base 14. On obtient ainsi un système de guidage précis du mouvement de décalage angulaire, système qui constitue d'autre part un moyen pour empêcher les anneaux de support de se soulever l'un à 10 l'écart de l'autre et pour assurer leur contact avec la plaque de base 14» Aux deux anneaux de support 3» 4 sont en outre articulées des pattes 15 et 16 qui transmettent à ces anneaux le mouvement d'avance, à partir d'un moteur à réducteur 18, 15 par l'entremise de cylindres-cames 17, déterminant ainsi automatiquement le déplacement de3 têtes à fraiser 1, 2. Le mouvement ou le couple de rotation est dérivé d'un •srbre de commande, non représenté, à axe M, dont est solidaire le disque d'entraînement 24, représenté sur les dessins. 20 Les têtes à fraiser 1 et 2 sont entraînées en rotation par l'intermédiaire de chevilles 23 fixées au disque d'entraînement 24 et de leviers 19 et 20, montés mobiles sur ces chevilles. L'autre extrémité du levier 19 est réunie directement à la tête à fraiser 2 au moyen de la cheville 21» Par contre, l'extrémité 25 correspondante du levier 20 est réunie à la tête à fraiser 1 par l'intermédiaire de la cheville 21a, fixée dans un appendice 22, ce dernier servant à compenser la différence entre les rayons des têtes à fraiser. La figure 4 représente la position coaxiale de 30 l'usinage des rainures en arc de cercle munies de dépouilles, à l'aide de la même tête de broche porte-fraise que sur la figure 3, les axes de rotation et de la figure 4 coïncidant avec l'axe désigné par H. Cette position représente, en même temps, la position finale d.e l'avance et de l'enlèvement de copeaux. 35 Les cylindres profilés 17, qui rùglent la vitesse de l'avance par la pente des trajets profilés, tout en réglant l'avance par la différence des niveaux de ces trajets, se chargent, passé' cette position finale, de ramener les têtes à fraiser à la position initiale, dans laquelle les têtes sont retirées de la 40 rainure. 70 28108 6 2053334 La figure 5 représente une coupe de la tête de broche porte-fraiae, le plan de coupe étant déterminé par les chevilles de guidage 25 fixées - vissées dans le cas présent -dans la plaque de base 14» 5 Les anneaux de support 3 et 4» mobiles l'un par rapport à l'autre, sont disposés de telle manière que l'anneau de support 4 peut glisser sur la plaque de "base 14, et que l'anneau de support 3 peut se déplacer à glissement sur l'anneau de support 4. ^es anneaux de support 3 et 4'sont, en 10 outre, solidarises de la plaque de base 14 à l'aide d'autres éléments de roulement, 30, et d'organes de fixation, par exemple d'écrous 31» sans que les mouvements relatifs des éléments soient entravés. Dans le premier anneau de support, qui est dans ce cas l'anneau de support antérieur 3, est prévue une bague de 15 roulement intérieure 5 et une bague de roulement extérieure 5a . Ces bagues constituent, d'une part, le chemin de roulement intérieur et extérieur, et, d'autre part, servent à recevoir l'élément de garniture 32, intercalé entre ces deux bagues. Il n'est pas nécessaire de prévoir une bague de roulement extérieu-20 re dans l'autre anneau de-suppôtt 4, le chemin de roulement extérieur étant constitué dans ce dernier anneau même. Une fcague de roulement 6 présente un chemin de roulement intérieur, l'élément de garniture 33 étant, ici également, intercalé entre l'anneau de support 4 et la bague de roulement 6. 25 Les bagues de roulement 5 et 6 sont mécaniquement solidaires de l'arbre de commande 34, un disque d'entraînement 24 étant fixé à cet arbre à l'aide de vis 27. La liaison cinématique est établie au moyen de chevilles 23 vissées dans le disque d'entraînement 24 et de chevilles 21, auxquelles les le-30 viers traînés 19 et 20 sont fixés à pivotement. Comme les deux bagues de roulement 5,6 sont situées à des distances inégales du disque d'entraînement 24, on doit munir l'anneau de logement 5 d'un appendice 22, dans lequel se visse la cheville 21. Les leviers traînants 19 et 20 sont 35 garantis chacun contre les déplacements axiaux grâce à des bagues d'arrêt prévues sur les chevilles 23. Cependant, les bagues de roulement 5 et 6 ont encore une autre fonction à remplir, à savoir la fixation des tètea k fraiser' proprement dites 1 et 2 , leur ajustement et 40 leur centrage. Sur cette figure, les têtes à fraiser sont 70 28108 7 2053334 simplement indiquées par une ligne de contour en traits mixtes, les clavettes 35 assurant l'entraînement de chaque tête à fraiser. les têtes à fraiser peuvent être fixées aux bagues de roulement 5 et 6 à l'aide de vis réparties sur la périphérie. 5 On a ainsi la possibilité, d'une part, de remplacer une tête à fraiser par une autre et, d'autre part, grâce à la fixation par vis, le réglage précis des deux têtes à fraiser 1 et 2 l'une par rapport à l'autre peut être effectué d'une manière simple. 10 La figure 6 représente une coupe des têtes à fraiser 1 et 2, ces têtes se composant essentiellement de trois parties principales. Dans la tête à fraiser 1, l'anneau la forme l'élément de base, dans lequel sont prévus les trous de passage pour les vis, mentionnées plus haut. Sur l'anneau la 15 est en outre appliqué le pied lb de la dent, auquel fait suite la dent 28. Dans la tête à fraiser 2, on distingue également les éléments constitués par l'anneau 2a et le pied de dent 2b ; par contre, l'élément 29 formant la dent porte ses arêtes coupantes sur la surface extérieure, tandis que les arêtes 20 coupantes de la dent 28 sont situées sur la périphérie inté-tieure. Une autre différence entre les deux têtes à fraiser 1, 2 réside dans le fait que l'anneau la présente, sur sa périphérie intérieure, des évidements le servant à recevoir en 25 partie les pieds 2b des dents de la seconde tête à fraiser 2. Par contre, on ne prévoit pas d'évidements dans l'anneau 2a de la tête à fraiser 2, mais l'espace libre demeuré entre les pieds de dents 2b est occupé, en partie par les pieds de dents lb. 30 Le mouvement effectué par les deux têtes à fraiser pourrait être désigné comme étant un engrènement entre une couronne à denture intérieure et un pignon à denture extérieure, sans qu'il existe cependant une surface de contact commune entre ces deux éléments ; au contraire, il demeure toujours un 35 intervalle entre les pieds lb et 2b des éléments coupants, d'une part, et les évidements correspondants le et 2c, d'autre part. La tête à fraiser 1 est, en outre, pourvue de barrettes 37, auxquelles est fixée une plaque protectrice 36-40 Autour du pied de dent 2b de la tête à fraiser 2 sont prévues 70 28108 8 2053334 dea bandes de garniture 38, fixées à cette tête de dent par des bagues d'arrêt 39. Le carénage prévu doit être disposé d'une façon mobile sur l'écran de recouvrement en tôle 36, et sa grandeur doit correspondre à la plus grande course de dé-5 placement relatif possible des deux têtes à fraiser. Le carénage total des deux têtes à fraiser 1, 2, du côté de la rainure, est nécessaire en raison du risque de pénétration de copeaux dans l'intervalle entre la tête à fraiser 1 et la tête à fraiser 2, où ces copeaux pourraient entraver le mouvement de rota-10 tion inégal de ces têtes. La figure 7 est une vue de dessus d'une partie des deux têtes à fraiser 1, 2, où les évidements le de la tête à fraiser 1 se distinguent plus nettement. Le pièd de dent 2b de Id tête à fraiser 2 qui, dans cette vue est située derrière la 15 tête 1 , pénètre dans les évidements lç., tandis que l'intervalle 2ç, formé par les pieds 2b des dents, reçoit les pieds lb des dents de la première tête à fraiser 1. En considérant que le carénage est mobile, on ne dispose les barrettes 37 que sur l'arc intérieur de chaque pied 20 de dent lb , barrettes auxquelles l'écran en tôle 36 est fixé à l'aide de rivets ou de goujons cannelés, par exemple. Les languettes élastiques 38 présentent, dans leurs parties courbes intérieure et extérieure, une plus grande largeur que les éléments orientés -dans le sens radial, étant donné que. les courses 25 de glissement du'es au déplacement axial sont les plus grandes dans le ëens radial. Il apparaît avantageux de faire en sorte que les pieds lb, 2b, des dents puissent être montés individuellement sur les anneaux la et lb, afin de ne pas avoir à remplacer 30 l'ensemble de la tête à fraiser lorsqu'on change de forme de profil. Une forme d'exécution favorable des dents consiste à insérer dans celle3-ci des plaquettes taillantes, qui peuvent être fixées aux éléments 28, 29 des dents de la manière habi-35 tuelle., par exemple à l'aide de vis ou par soudage. Etant donné le temps d'usinage raccourci, les a-vantages de l'invention ne sont pas uniquement d'ordre économique, mais résident aussi dans le fait qu'une rainure ébauchée est usinée jusqu'à la cote finale par une seule passe sur les deux flancs 7 et 8, et que, grâce à l'usinage simultané, tout décalage des profils est entièrement exclu, cependant que les 40 méthodes de mesure sont grandement simplifiées. 70 28108' 9 2053334 R E Y E M HIC ATI OIS 1. Procédé pour former des rainures en arc de cercle, orientées approximativement dans le sens de la génératrice d'un corps de révolution et pourvues de dépouilles, en 5 particulier des rainures de fixation d'aubes dans le3 rotors de turbomachines, à l'aide d'une tête de broche porte-fraise dont l'arbre de commande est normal à la génératrice de la pièce en oeuvre et qui comporte un outil de coupe tournant autour de l'axe de l'arbre de commande, pour l'usinage des deux 0 flancs d'une rainure ébauchée, caractérisé en ce que des couronnes d'usinage, disrosées l'une dans l'autre, de l'outil de coupe bipartite (1,2) passent sur les deux flancs (7,8) de la rainure, dans les limites (9) de celle-ci, tout en enlevant des copeaux, la distance normale entre les lignes périphériques des c couronnes d'usinage pouvant être modifiée en déplaçant les axes de rotation respectifs l'un par rapport à l'autre. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les couronnes d'usinage de l'outil de coupe bipartite (1,2) pivotent auteur d'un axe. fixe situé en de'rors 0 de ces couronnes. 3. Prodédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que, pendant l'enlèvement des copeaux, le3 couronnes d'usinage de l'outil de coupe bipartite (1,2) passent, en pivotant, d'une position non coaxiale (M^, M0) à une position co- 5 axiale (M). 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que deux têtes à fraiser rotatives (1,2), entraînées par l'arbre de commande (34), sont disposées dans deux éléments de support (3 à 6), mobiles 0 l'un par rapport à l'autre et prenant appui sur une plaque de base (14); en ce que les têtes à fraiser (1,2) sont constituées par der anneaux (la_, 2a), munis de pieds de 3ents (lb, 2b)et de plusieurs éléments de coupe (28, 29) ; et en ce que les tranchants des éléments de coupe (28, 29) des deux têtes à fraiser 5 façonnent simultanément des flancs respectifs (7,8) de la rainure, flancs dont les courbures concordent avec celles des ".êtes h fraiser correspondantse (1,2). 5. Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que chacun des élcnents de support (3 à 6) est mu- 0 ni d'un levier oscillant (11, 12) articulé à cet élément, 70 28108 10 2053334 chacun des leviers oscillants (11, 12) étant monté à rotation, à l'aide d'un oeil (26, 27) , sur un tenon fixe (10), des moyens pour le guidage (13, 25,30) des éléments de support (3 à 6), mobiles les uns par rapport aux autres, étant prévus sur ; la plaque de base (14). 6. Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'il est prévu, sur la plaque de hase (14), des moyens (17,13) pour régler l'avance des têtes à fraiser (1,2), depuis une position initiale non coaxiale (M-^, Mg) jusqu'à une q position coaxiale (M), pendant l'enlèvement des copeaux, et le retour vers la position initiale (M^, M^) après accomplissement du cycle de travail. 7. Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce eue les moyens (17, 18) pour le réglage de l'avanie ce consistent en un système électromécanique (15 à 18) à commande par cames. 8. Dispositif suivant la revendication 4 carac-. térisé en ce que la transmission de l'effort de l'arhre d'entraînement (34) aux deux têtes à fraiser (1,2) est assurée à 2q l'aide de dei'x leviers^ traînants (19,20) montés sur des tenons (21, 23). 9. Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les têtes à fraiser (1,2) sont constituées par deux anneaux (la,, 2a), situés dans des plans parallèles et pré- 25 sentant des évidements (le, 2ç) ; en ce que les pieds (2b) de3 organes de coupe de la seconde tête à fraiser (2) traversent les évidements (lç) de la première tête à fraiser (1) ; en ce que les pieds (lb) des éléments de coupe de la première tête à fraiser (1) pénètrent dans les évidements (2ç_) de la 30 seconde tête à fraiser (2) ; et en ce que, pendant le mouvement de rotation, les pieds (lb, 2b) des éléments de coupe engrènent avec les évidements (le, 2ç), à la manière de dents, sans qu'il y ait toutefois un contact entre les surfaces. 10. Dispositif suivant la revendication 4 ca-35 ractérisé par des plaquettes à profiler rapportées uur les éléments de coupe (28, 29). 70 28108 ii 2053334 11. Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les têtes à fraiser(l,2) sont munies d'un couvercle mobile constitué par une plaque (36) et des éléments de liaison élastiques (38, 39), reliant la plaque (36) aux 5 pieds (lb, 2b) des éléments de coupe par l'intermédiaire de barrettes (37 ) • 12. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que des pattes (15, 16), qui transmettent le mouvement d'avance d'un système de commande à cames à l'ou-10 til, sont articulées aux éléments de support (3 à 6).