Brevet FR2296753A1 — publié le 19760730

La présente invention concerne d'une part un procédé de fabrication du corps d'un eutil de forage à trois molettes coniques et d'autre part le corps d'outil de forage ebtenu par ledit procédé. L'invention s'applique aux outils de forage à jet aux outils étanches et i paliers liasse. Un outil de forage à molettes tel que celui représenté sur la figure 1 est fixé à l'extrémité inférieure d'un train de ti ge. tournant. Cet outil comprend un corps qui est formé de trois bras identiques (a) réunis les uns aux autre. et est inni à la par- tie supérieure d'un filetage permsttant le montage au bas du train de tiges. Les trois bras (a) sont pourvas chacun d'un tourillon (b) incliné vers le bas et vers l'intérieur, le trépan étant en position verticale. Les tourillons servent à supporter des molettes coniques (f) munies d'éléments de coupe, le guidage des molettes étant ass@ré par des paliers à billes et à rouleaux ou des paliers lisse. et des paliers de butée.L'immobilisation en translation de chaque molette sur le tourillon assecié est assurée par des billes qui roulent dans une gorge du tourillon et sont introduites par des alésages (c) qui peuvent servir par ailleurs à véhiculer la graisse de lubrification des paliers. Dans certains types d'outils, des réservoirs à graisse (d) sont ménagés dans les bras (a) pour fournir la graisse aux paliers. La chambre (e) ménagée dans le corps contient la boue de forage qui est éjectée à l'extérieur soit par des bases dans le cas des outils à jets, soit par des orifices situés au voisinage de l'axe de outil dans le cas des outils conventionnels. Les étapes du procédé de fabrication d'un corps de trépan tel que celui décrit précédemment sont illustrées sur le diagramme de la figure 2. La première étape du procédé consiste à réaliser par ma- triçage des ébauches en acier des bras servant à constituer le corps, ces ébauches ayant chacune une forme telle qu'un tourillon puis@e être usine. Les tourillons sont usinés à des cotea proches des cotes définitives. Les ébauches sont ensuite soumises à un traitement pour obtenir une augmentation de dureté. Le traitement peut consis- ter en un traitement d'apport agissant par diffusion d'un élément d' alliage à partir de la surface. Ce traitement peut être une cémentation qui par apport de carbone augmente la teneur en carbone de l'acier. Une trempe ou une double trempe est ensuite prévue. Un revenu de détensionnement est réalisé ensuite.L'usinage final du tourillon est ensuite réalisé par rectification. Les trois bras sont finalement réunis par s@udage, cette opération ne pouvant intervenir q1'aprs usinage. Dans ce procédi les opérations d'usinage sont difficiles à réaliser à cause de l'encombrement des ébauches, de leur forme et des montages nécessaires. La présente invention å pour objet de fournir un procédé de fabrication d'un corps d'outil de forage à molettes, permettant des usinages faciles, sans montage compliqué. L'invention permet d'obtenir un corps d'outil composé de trois bras munis chacun d'un tourillon,dont les tourillons sont formés avec une nuance d'acier différente de celle des bras, ces nuances étant adaptées aux caractéristiques recherchées. Le procédé selon l'invention peut permet- tre de réaliser, dans les bras, des réservoirs à graisse, d'une manière partioulièrement simple et économique. L'invention peut permettre de réaliser un corps d'outil qui comporte trois bras formant un ensemble monobloc dès le formage initial. Le procédé selon l'invention qui est destiné à la fabrication d'un corps d'outil de forage à molettes composé de trois bras dirigés vers le bas et de trois tourillons destinés à recevoir chacun une molette est caractérisé par le fait qu'il consiste à élaborer des tourillons usinés, prolongés chacun d'une portée destinée à être soudée, à usiner sur chaque bras une portée adaptée à la portée de soudage du tourillon et à souder chaque tourillon sur un bru par l'intermédiaire desdites portées. Le corps d'outil selon l'invention est composé de trois bras et il est caractérisé par le fait que chaque tourillon est doté d'une portée cylindrique emmanchée et soudée dans un alésage cylindrique d'un bras. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des iodes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés. La figure 3 illustre les différents éléments constitutif@ d'un bras du corps d'outil avant montage définitif. La figure 4 est un diagramme illustrant les différentes étapes du procédé. La figure 5 représente un iode de réalisation d'un bras du corps d'outil selon l'invention. La figure 6 représente un autre mode de réalisation d'un bras du corps d'outil selon l'invention. La figure 7 représente un autre mode de réalisation du corps d'outil selon l'invention. Le corps d'outil selon l'invention comprend trois bras 11 identiques représentés sur les figures 5, 6, 7. Ce corps d'outil comporte par ailleurs trois tourillons 2 dont les axes sont inclinés vers le bas et vers l'intérieur, l'outil étant vu en position normale de travail. Ces tourillons destinés à supporter les molettes, lesquelles ne sont pas représentées, sont emmanchés et soudés dans des alésages des bras 11. Les figures 3, 5, 6 représentent chacune un bru du corps d'outil. Chaque corps d'outil est alors formé de manie classique par trois bras soudés les uns aux autres. Dans le mode de réalisation de la figure 5, chaque bras contient un réservoir à graisse 12 débouchant dans la chambre supé- rieure 3. Chaque réservoir est fermé du cbtb de la chambre 3 par us bouchon soudé au corps. Chaque réservoir communique avec les paliers du tourillon par une canalisation 15 et par une canalisation 16, cette dernière servant à l'introduction des billes assurant l'immo- bilisation en translation de la molette sur le tourillon. Dans le mode de réalisation de la figure 6, chaque réservoir à graisse 12 est formé par un trou borgne dont l'orifice est fermé par le tourillon 2. Cette réalisation simplifie la fabrication du corps d d'outil. Dans le mode de réalisation de la figure 7, les trois bras forment un ensemble monoblec. gans soudure, dans lequel Boit emmanchés et soudés les tourillonsp. Le procédé de fabrication selon l'invention va maintenant être donné en se référant notAmment au diagramme de la figure 4 et à la figure 3. La première étape consiste à réaliser le corps d'outil soit sous forme de trois bras séparés soit sous forme d'un ensemble monobloc. Les bras sont réalisée en acier matricé, forgé ou moulé. Une nuance d'acier an nickel-chrome-molybdène faiblement allié peut tre,par exemple, utilisée. Chaque bras Il subit un premier usinage d'une portée 13 contre laquelle s'appliquera un tourillon indépen- dant. Une rectification de cette portée est ensuite réalisée. Les portées 13 sont des alésages cylindriques dans le mode de réaliaa- tion représenté. La forme cylindrique est avantageuse pour l'usinage, pour le maintien en position des tourillons avant et pendant l'opé- ration de soudage, et pour la réalisation de la soudure proprement dite. On pourrait envisager d'autres formes pour les surfaces de contact entre les tourillons et les bras. La forme cylindrique est cependant la plus avantageuse.Elle donne notamment une surface développée de soudure plus élevée. il en résulte une meilleure solidité du corps d'outil. Les tourillons 2 sont réalisés indépendamment du corps. Ils sont réalisés en une nuance d'acier semblable ou différente de la nuance drapier utilisée pour les bras. Apres un premier usinage d'ébauche, les tourillons peuvent subir un traitement d'apport,du type cémentation par exemple, consistant à faire diffuser, à partir de la surface, des éléments d'alliage pour modifier les caractérisques de l'acier. Une rectification finale est réalisée. Les portées 21 qui doivent s'adapter contre les portées 13 des bras ne sont pas traitées. Dans le cas où les portées 13 des bras sont des alésages cylindriques, les portées 21 des tourillons sont des axes cylindriques, les dimensions des portées 13 et des portées 21 assurant un ajustement légèrement serré.Les tourillons 2 sont maintenus directement aprbs emmanchement lorsque les portées 13 et 21 ont des formes de révolution. Chaque surface entre la portée d > un tourillon et la por tée 13 d'un bras fait l'objet d'une soudure. Le soudage est réalisé par bombardement électronique, seul procédé permettant de souder efficacement toute la zone de contact entre les tourillons et les bras. Le soudage des tourillons 2 au bas des bras 11 permet de réaliser les réservoirs à graisse 12 tels que ceux qui sont ménagés dans le corps d'outil représenté sur la figure 6. il est en effet possible de réaliser des alésages débouchant aux extrémités inférieures des bras, ces alésages étant borgnes du côté de la chambre 3. Ces alésages sont ensuite fermés après fixation par soudure des tourillons sur les bras. Les canalisations 15 reliant les réservoirs à graisse aux canalisations 16 peuvent être réalisées après ou avant soudage des tourillons sur les bras. Le procédé selon l'invention permet de réaliser un corps de trépan tel que celui représenté sur la figure 7 dans lequel les trois bras 11 forme un ensemble monobloc sans soudure. Les tourillons 2 sont introduits par l'extérieur dans les alésages des bras et dans les molettes mises en place préalablement entre les bras. L'opération de soudage des tourillons sur les bras est ensuite réalisée. il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et perfectionnements de détails, de mdme qutenvisager ltemploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un outil de forage à molet- tes composé de trois bras dirigés vers le bas et de trois tourillons destinés à recevoir chacun une molette, caractérisé par le fait qu'il consiste à élaborer des teurillons usinés, prolongés chacun d'une pertée destinée à Otre soudée, à usiner sur chaque bras une portée adaptée à la portée de soudage du tourillon et à souder cha- que tourillon sur un bras par l'intermédiaire desdites portées. 2 - Procédé de fabrication selon la revendication t, ca- ractérisé par le fait que le soudage des tourillons sur les bras est réalisé par bombardement électronique. 3 - Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à usiner des alésages cylindriques dans les bras et des portées cylindriques adaptées auxdits alésages sur les tourillons. 4 - Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à usiner,dans les bras,des réservoirs débeuchant sur les surfaces usi nées des bras destinées à outre accouplées aux tourillons. 5 - Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il consiste à fabriquer un corps d'outil monobloc muni de trois bras et à souder ensuite les taurillons, les molettes étant montées sur les tourillons. 6 - Outil de forage à molettes cemposé de trois bras ci de trois taurillons portant chacun une molette, caractérisé par le fait que chaque tourillon est doté dtune portée cylindrique emmanchée et soudée dans un alésage cylindridque d'un bras.