Brevet FR2406490A1 — publié le 19790518

L'invention a essentiellement pour objet un procédé d'usinage de l'extrémité, notamment à section droite circulaire, d'un tube ainsi qu'un dispositif pour l'exécution du procédé et le produit ainsi obtenu. On connatt déjà des procédés d'usinage de l'extrémité, à section droite circulaire, dtun tube comprenant les opérations de chanfreinage et de dressage de ladite extrémité du tube. Ces opérations d'usinage de l'extrémité d'un tube sont nécessaires pour réaliser des soudages manuels ou automatiques de jonction entre des tels tubes, pour constituer une tuyauterie de grande longueur, ayant une bonne qualité, c'est-à-dire ne présentant pas de point de faiblesse. Or, pour réaliser des soudures de bonne qualité, l'extré- mité de tube doit satisfaire impérativement en particulier aux deux conditions suivantes a) la surface terminale de ltextrémité du tube doit être plane et perpendiculaire à l'axe du tube en vue d'un assemblage correct b) cette extrémité doit comporter en général un chanfrein de pente constante par rapport à l'axe du tube et un talon plan situé du côté intérieur du tube, l'épaisseur radiale de ce talon devant être constante, en vue d'une bonne pénétration de la soudure. Cette opération d'usinage serait facilement exécutée sur un tour parallèle ou sur une aléseuse si les tubes étaient parfaitement cylindriques à l'intérieur. Cependant, dans la pratique, les tolérances de fabrication des tubes entratnent des variations d'épaisseur des parois et des ovalisations du tube. En conséquence, les tubes ne sont donc ni parfaitement cylindriques circulaires ni d'épaisseur constante. Jusqu'à présent, ce problème a été résolu en pratiquant, à l'intérieur du tube et sur une certaine longueur, un alésage cylindrique destiné à corriger ltovalisation du tube au détriment de son épaisseur. Cependant, cette solution n'est pas satisfaisante car elle possède 1 t inconvénient majeur de réduire l'épaisseur du tube à proximité des soudures, ce qui risque de nuire à sa résistance mécanique. En outre, les opérations successives précitées d'usinage, c'est-à-dire de chanfreinage, de dressage, d'alésage, ne permettent pas d'obtenir une précision d'usinage satisfaisante. Ces opérations sont longues et nécessitent donc des coûts de main-d'oeuvre élevés. En général, l'opération de chanfreinage doit être effectuée à la meule et à la lime au cours de laquelle se produisent des projections d'étincelles et de poussières préjudiciables à l'hygiène et à la sécurité du personnel. L'invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients précités en fournissant une solution qui permette de réaliser un chanfrein de pente constante par rapport à l'axe du tube et une épaisseur radiale d'extrémité sensiblement constante avec une précision d'usinage satisfaisante quelles que soient les variations d'épaisseur de la paroi et le degré d'ovalisation du tube, ladite solution évitant la nécessité d'un alésage à l'intérieur du tube, c'est-à-dire évitant de réduire dangereusement l'épaisseur du tube vers l'extrémité de#hii-ci. La solution consiste selon l'invention en un procédé d'usinage de l'extrémité, à section droite circulaire, d'un tube du type précédemment décrit et caractérisé en ce qu'on réalise sensiblement simultanément les opérations dqbhanfrei- nage et de dressage de l'extrémité du tube, et en ce qu'on guide lesdites opérations en suivant la paroi intérieure du tube. De préférence, on réalise un asservissement continuel de la position actuelle des outils respectivement de chanfreinage et de dressage à la forme géométrique locale de la surface de paroi interne dudit tube voisine de ladite extrémité de façon à réaliser un angle de chanfreinage et une épaisseur radiale d'extrémité sensiblement constants. Grace à ce procédé, on obtient une précision d'usinage satisfaisante, quelles que soient les irrégularités de paroi et d'épaisseur du tube en permettant de réaliser le soudage avec une facilité accrue. En outre, l'usinage de ltextrémité du tube est obtenu très rapidement, ce qui permet de réduire les coûts de main-d'oeuvre et également de garantir une meilleure hygiène et une sécurité accrue de l'environnement, donc du personnel, par rapport aux procédés antérieurs précités. L'invention concerne également un dispositif pour l'exécution du procédé précédemment décrit. Ce dispositif est destiné à être monté sur une machine-outil tournante d'usinage dé pièces fixes. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un outil de chanfreinage, un outil de dressage et un organe de palpage de la paroi intérieure du tube et de guidage des outils de chanfreinage et de dressage, en ce que les outils et I'organe de palpage sont invariablement liés de façon que leurs positiors relativas respectives soXrtfixes en ce que les axes respectifs desdits outils et de l'organe de palpage sont parallèles à l'axe central longitudinal de l'extrémité du tube en position d'usinage, et en ce qu'il comprend des moyens d'appui élastique de l'organe de palpage contre la paroi intérieure du tube. Avantageusement, ce dispositif comprend un support, fixable de préférence sur le plateau tournant de la machine -outil précitée, et pourvu d'un coulisseau porte-outils mobile comportant les outils précités de chanfreinage et de dressage et l'organe de palpage précité, ledit coulisseau étant déplaçable radialement en translation rectiligne par rapport audit support d'une part dans le plan perpendiculaire à l'axe de rotation du support, ledit axe de rotation coïncidant sensiblement avec l'axe de l'extrémité du tube à usiner, et d'autre part dans un plan axial du tube passant par le point de contact de l'organe de palpage avec la paroi intérieure du tube. Avantageusement, l'organe de palpage est constitué par un galet ou patin monté sur le coulisseau et destiné à venir en contact roulant ou glissantaur la paroi intérieure du tube. Selon une autre caractéristique de ce dispositif, le prolongement de l'ardue de coupe de chaque outil forme un angle de 8 à 100 environ par rapport à l'axe de la section droite du tube passant par le milieu de la ligne de coupe de l'outil au niveau de son contact avec le tube. Egalement, selon encore une caractéristique de ce dispositif, le point de contact de l'arête de coupe de l'outil de chanfreinage avec le tube est situé dans le plan axial du tube passant par le point de contact de l'organe de palpage avec la paroi intérieure du tube. D'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente invention apparattront plus clairement à la lumière de la description explicative qui va suivre faiteen référence aux dessins annexés représentant un mode de réalisation actuellement préféré d'un dispositif d'usinage selon l'invention donné simplement à titre d'exemple.Dans les dessins - la figure 1 est une vue de profil, avec arrachement partiel, d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention avec l'extrémité d'un tube en position d'usinage - la figure 2 est une vue selon la flèche Il de la figure I - la figure 3 est une vue selon la flèche III de la figure 2, butée supérieure du coulisseau enlevée, avec arrachement partiel au niveau de la vis de réglage de la cale de compensation - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une vue partielle selon la flèche V de la figure 2 avec gabarits de réglage de la position des outils. En référence aux figures 1 à 4 et en particulier à la figure 1, un dispositif. selon l'invention d'usinage de l'extrémité 1 ,à section droite circulaire, d'un tube 2 et destiné à être monté sur une machine-outil tournante d'usinage de pièces fixes comprend un outil de chanfreinage 3, un outil de dressage 4 ainsi dressage 4 ansi opre de palpage 5 d e la paroi intérieure 6 du tube et de guidage des outils de chanfreinage 3 et de dressage 4. Les outils de chanfreinage 3 et de dressage 4 et l'organe de palpage 5 sont invariablement liés de façon que leurs positions relatives respectives soient fixes ; les axes respectifs des outils 3, 4 et de l'organe de palpage 5 sont parallèles à l'axe X-X central longitudinal de l'extrémité 1 du tube 2 en position d'usinage.Le dispositif comprend également & m#ns #,7b (voir figure 2) d'appui élastique de l'organe de palpage 5 contre la paroi intérieure 6 du tube 2. Avantageusement,ce dispositif comprend un support 8, fixable de préférence sur le plateau tournant (non représenté) de la macbine-outil précitee, et pourvu d'un coulisseau porte-outils 9 mobile (voir figure 2) comportant les outils de chanfreinage 3 et de dressage 4 et I'organe de palpage 5. Le coulisseau est déplaçable radialement en translation rectiligne par rapport au support 8 d'une part dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du support 8, ledit axe de rotation coIncidant sensiblement avec l'axe X-X de l'extrémité du tube à usiner, et d'autre part dans un plan axial du tube passant par le point 10 de contact de l'organe de palpage 5 avec la paroi intérieure 6 du tube 2 ; c'est-àdire selon la direction de l'axe Y-Y de la figure 2. Selon l'exemple représenté, ce dispositif a au moins approximativement la forme d'un disque pourvu d'une queue Il sensiblement coaxiale pour sa fixation sur le plateau tournant de la machine-outil. En outre, l'organe de palpage 5 est avantageusement constitué par un galet 12 ou patin monté sur le coulisseau 9 destiné àappuyer par contact roulant ou glissant sur la paroi intérieure 6 du tube 2. En référence à la figure 2, on voit que le support 8 comprend a1in#nSÙtE ## préférence deux glissières M e 1#guidage latéral du coulisseau 9 ainsi que deux butées 14, 15, respectivement opposées, de fin de course du coulisseau 9. Ces butées 14, 15 sont facilement démontables et sont fixées sur le support 8 par des moyens tels que des vis 16, 17, respectivement. Dans l'exemple représenté, lesmns7a,7b d'appui élastique de l'organe de palpage sont constitués par deux ressorts de poussée agissant sur le coulisseau 9. De manière générale, ces mBensX,7b d'appui élastique comprennent au moins un ressort de poussée. Avantageusement, ce dispositif comprend au moins une cale 18 de compensation d'usure ou de jeu entre le coulisseau 9 et au moins une glissière 13b de guidage. De préférence, la cale 18 est disposée entre deux surfaces conjuguées respectivement du coulisseau 9 et de la glissière 13b de façon à former la surface de guidage 19 active coopérante de la glissière 13b. il est également prévu des moyens 20 de réglage de la position de la cale 18 (voir figure 4). Ces moyens 20 de réglage sont avantageusement constitués d'une vis 21, se vissant dans un trou fileté 22 de la glissière 13b associée parallèlement à la direction Y-Y de mobilité du coulisseau 9. Cette vis 21 est pourvue d'un rebord annulaire 23 radialement saillant pénétrant dans un évidement 24 conjugué de la cale 18 (voir figure 3). L'outil de chanfreinage 3 et l'outil de dressage 4 sont pourvus chacun d'une queue 25, 26 (voir figure 3), respectivement, s'emmanchant dans un orifice correspondant 27, 28 du coulisseau et sont immobilisés par un moyen de blocage tel qu'une vis de pression 29, 30, respectivement (voir figure 4). Deux cavités 36, 37 (figure 3), ou une cavité unique, sont prévues dans le support 8 afin de permettre le débattement de chaque queue 25, 26, respectivement, des outils lors du mouvement du coulisseau 9. Selon une caractéristique préférentielle, le prolongement de l'arête de coupe de l'outil de chanfreinage 3 ou de l'outil de dressage 4 forme un angle de 8 à 100 environ par rapport à l'axe de la section droite du tube passant par le milieu de la ligne de coupe de l'outil au niveau de son contact avec le tube (angles d , figure 2). On doit noter que l'outil de dressage 4 est situé en retrait par rapport à l'outil de chanfreinage 3 (voir figures 1, 3 et 5). En outre, le point de contact 31 (figure 2) de l'arête de coupe de l'outil de chanfreinage 4 avec le tube 2 est situé dans le plan axial du tube passant par le point de contact 10 de l'organe de palpage 5 avec la paroi intérieure 6 du tube 2. Egalement, l'outil de chanfreinage 3 a une échancrure 38 (voir figure 4) permettant un passage aisé, lors de son insertion dansl'orifice 27, au droit du galet 12. Le fonctionnement du dispositif ci-desus décrit est le suivant on fixe le support 8 du dispositif de l'invention à l'aide de la queue Il sur le plateau tournant d'une machineoutil, par exemple d'une aléseuse avec l'axe de symétrie Z-Z du dispositif parallèle à l'axe de rotation du plateau mais excentré par rapport à celui-ci, c'est-à-dire écarté radialement de l'axe de rotation du plateau. Le tube 2 à usiner est monté sur la machine-outil de manière fixe, c'est-à-dire immobile, de façon que l'axe X-X du tube coïncide avec l'axe de rotation du plateau tournant de la machine-outil. On positionne alors correctement les outils en effectuant un réglage angulaire et un réglage ralatif des outils en profondeur. On effectue le réglage angulaire de chaque outil en orientant l'arête de coupe de chaque outil de sorte que son prolongement forme un angle de 8 à 100 environ par rapport à l'axe de la section droite du tube 2 passant par le milieu de la ligne de coupe de l'outil au niveau de son contact avec le tube. On doit donc noter que le réglage angulaire des outils est, en principe, effectué chaque fois que l'on change de diamètre et/ ou d'épaisseur de tube 2. Cependant, en raison du peu de différence dans la position de l'arête de coupe de l'outil de chanfreinage 3, par rapport à l'axe Y-Y (figure 2) qui représente l'axe de la section droite du tube passant par le milieu de la ligne de coupe de 11 outil de chanfreinage 3 au niveau de son contact avec le tube 2, le réglage angulaire de l'outil de chanfreinage 4 est effectué une fois pour toute. Le réglage relatif des outils de chanfreinage 3 et de dressage 4 en profondeur est effectué à l'aide de gabarits 32, 33 (figure 5) spécifiques en utilisant le coulisseau 9 comme face de référence. Ce positionnement des outils en profondeur permet aussi de situer l'outil de dressage 4 en retrait par rapport à l'outil de chanfreinage 3. On doit noter également que le positionnement relatif de l'arête des outils 3 et 4 en profondeur varie si l'angle du chanfrein et/ ou la dimension de l'épaisseur radiale du talon changent. On n'utilise donc un jeu de gabarits que pour un type de chanfrein déterminé. Les réglages angulaires et relatifs des outils 3 et 4 ayant été réalisés, on immobilise les outils 3 et 4 à l'aide des vis 29, 30. On amène alors le tube 2 en butée contre l'outil de chanfreinage 3 dans le sens de la flèche A, figure 1, en prenant soin d'engager à force l'organe de palpage 5 à l'intérieur de l'extrémité 1 du tube 2 de façon que les moyens 7a, 7b d'appui élastique maintiennent l'organe de palpage 5 contre la paroi intérieure 6 du tube 2, quelles que soient les variations d'ovalisation et d'épaisseur du tube 2. L'opérateur met alors en rotation le plateau tournant de la machine-outil de sorte que le support 8 tourne autour de l'axe X-X de l'extrémité 1 du tube 2 à usiner. L'outil de chanfreinage 3 travaille donc dans sa position active de coupe et commence à effectuer le chanfrein 34 (figures let 3). A mesure qu'on réalise le chanfrein 34, l'opérateur fait avancer, de préférence, le tube 2 selon l'axe X-X et dans le sens de la flèche A de la figure 1 pour amener progressivement le tube 2 au contact de l'outil de dressage 4. On réalise alors simultanément les opérations de chanfreinage et de dressage de l'extrémité 1 du tube 2. Grace aux moyens d'appui élastique 7a, 7b, on obtient un asservissement continuel de la position actuelle des outils respectivement de chanfreinage 3 et de dressage 4 à la forme géométrique locale de la surface de paroi interne 6 du tube 2 voisine de l'extrémité I de façon à réaliser un angle de chanfreinage et une épaisseur radiale ou talon 35 d'extrémité (figure 1) sensiblement constants. L'opération d'usinage est alors terminée. On évite le broutage des outils contre l'extrémité 1 du tube 2 grace à l'appui énergique, à l'aide des moyens 7a, 7b d'appui élastique, du galet 12 de l'organe de palpage 5 contre la paroi intérieure 6 du tube 2 à usiner. Bien entendu, le dispositif selon l'invention permet de s'adapter à tous types de tubes de diamètre et d'épaisseur variables dont l'extrémité, à section droite circulaire, peut avoir un faux rond important. On peut également modifier la valeur de l'angle de chanfreinage et la valeur de l'épaisseur radiale de l'extrémité 1 du tube 2 en utilisant des outils de chanfreinage et de dressage ayant un affûtage et un positionnement appropriés. L'invention comprend donc tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits et représentés ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit et dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé d'usinage de l'extrémité, à section droite circulaire, d'un tube comprenant les opérations de chanfreinage et de dressage de ladite extrémité du tube, caractérisé en ce qu'on réalise sensiblement simultanément lesdites opérations de chanfreinage et de dressage de l'extrémité du tube, de l'extrémité du tube, et en ce qu'on guide lesdites opérations en suivant la paroi intérieure du tube. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par un asservissement continuel de la position actuelle des outils respectivement de chanfreinage et de dressage à la forme géométrique locale de la surface de paroi interne dudit tube voisine de ladite extrémité de façon à réaliser un angle de chanfreinage et une épaisseur radiale d'extrémité sensiblement constants. 3. Dispositif pour l'exécution du procédé selon la revendication 1 ou 2, destiné à être monté sur une machineoutils tournante d'usinage de pièces fixes, caractérisé en ce qu'il comprend un outil de chanfreinage, un outil de dressage et un organe de palpage de la paroi intérieure du tube et de guidage des outils de chanfreinage et de dressage, en ce que les outils et l'organe de palpage sont invariablement liés de façon que leurs positions relatives respectives soient fixes, en ce que les axes respectifs desdits outils et de l'organe de palpage sont parallèles à l'axe central longitudinal de l'extrémité du tube en position d'usinage, et en ce qu'il comprend des moyens d'appui élastique de l'organe de palpage contre la paroi intérieure du tube. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un support, fixable de préférence sur le plateau tournant de la machine-outils précitée, et pourvu d'un coulisseau porte-outils mobile comportant les outils précités de chanfreinage et de dressage et l'organe de palpage précité, ledit coulisseau étant déplaçable radialement en translation rectiligne par rapport audit support d'une part dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du support, ledit axe de rotation coïncidant sensiblement avec l'axe de l'extrémité du tube à usiner, et d'autre part dans un plan axial du tube passant par le point de contact de l'organe de palpage avec la paroi interieure du tube. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support comprend au moins une glissière de guidage bilatéral du coulisseau ainsi que deux butées, respectivement opposées, de fin de course du coulisseau. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il a au moins approximativement la forme d'un disque pourvu d'une queue sensiblement coaxiale pour sa fixation sur le plateau tournant précité. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'organe de palpage est constitué par un galet ou patin monté sur le coulisseau e dekiné à venir en contact roulant ou glissant avec la paroi intérieure du tube. 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'appui élastique de l'organe de palpage précité sont constitués par au moins un ressort de poussée agissant sur le coulisseau. 9. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'outil de dressage est situé en retrait par rapport à l'outil de chanfreinage. 10. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que chaque outil est pourvu d'une queue s'emmanchant dans un orifice correspondant du coulisseau et est immobilisé par un moyen de blocage tel qu'une vis de pression. 11. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une cale de compensation d'usure ou de jeu entre coulisseau et au moins une glissière de guidage. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la cale précitée est disposée entre deux surfaces conjuguées respectivement du coulisseau et de la glissière précitée de façon à former la surface de guidage active coopérante de ladite glissière, et en ce qu'il est prévu des moyens de réglage de la position de la cale. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de réglage sont constitués d'une vis, se vissant dans un trou fileté de la glissière associée parallèlement à la direction de mobilité du coulisseau, et pourvue d'un rebord annulaire radialement saillant pénétrant dans un évidement conjugué de la cale. 14. Dispositif selon l'une des revendications 3à 13, caractérisé en ce que le prolongement de l'arête de coupe de chaque outil forme un angle de 8 à 100 environ par rapport à l'axe de la section droite du tube passant par le milieu de la ligne de coupe de l'outil au niveau de son contact avec le tube. 15. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 13, caractérisé en ce que le point de contact-de l'arête de coupe de l'outil de chanfreinage avec le tube est situé dans le plan axial du tube passant par le point de contact de l'organe de palpage avec la paroi intérieure du tube. 16. Produit formant tube à extrémité usinée, caractérisé en ce qu'il est obtenu par le procédé selon la revendication 1 ou 2.