Brevet FR2423292A1 — publié le 19791116

La présente invention se rapporte à un gabarit de perçage pour pièces & faible coefficient de dilatation thermique, comportant un corps pouvant être placé dans une position prédéterminée sur la pièce à percer et muni de douilles de guidage aux endroits correspondants aux marquages. Dans les gabarits de perçage connus de ce type, tels qu'ils sont par exemple utilisés pour le perçage de pièces de satellites qui, pour diminuer les variations de longueur dues aux importantes fluctuations de température intervenant dans l'espace, sont réalisées en matériaux à faible coefficient de dilatation thermique, par exemple en titane ou en Invar; le corps du gabarit de perçage est une pièce métallique massive, par exemple en aluminium qui, en particulier dans le cas de gabarits de grande surface, est d'un poids élevé et difficile à manipuler.Un autre inconvénient des gabarits de perçage de ce type, dont le corps a un- coef- ficient de dilatation thermique relativement élevé, réside dans le fait que, lors du perçage, par suite du dégagement de chaleur pro vogué par le travail avec enlèvement de copeaux et des inévitables variations de température intervenant même en cas de climatisation des locaux, il se produit des dilatations thermiques extrême- sent différentes entre le gabarit de perçage et la pièce à usiner, de sorte qu'il n'est pas possible de transmettre des marquages de grande surface et à tolérance étroite du gabarit de perçage à la pièce à percer. La présente invention a par conséquent pour objet de réaliser un gabarit de perçage du type précité qui permette une transmission exacte de marquages à grande surface et qui présente en même temps un faible poids propre. Avec un tel gabarit de perçage, ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le corps du gabarit de perçage est réalisé en construction sandwich avec couches de recouvrement supérieure et inférieure fixant les douilles de guidage et, disposée entre ces couches, une âme en matériau spécifiquement léger, les couches de recouvrement étant en matériau composite fibreux à faible coefficient de dilatation thermique. Dans le gabarit de perçage selon l'invention, la conception spéciale du corps sous forme d'élément sandwich à matériau composite fibreux de faible poids garantit, d'une part, une manipulation simple et sans danger et apporte, d'autre part, l'assurance que les variations de température intervenant inévitablement lors du perçage, meme en cas de clintatisation des locaux, n'ont guère d'influence sur la tolérance des marquages.Ainsi, avec le gabarit de perçage selon l'invention, on peut, en choisissant judicieusement le matériau composite fibreux, percer avec des marquages atteignant jusqu'à 2 m et avec une précision de + 0,2 mm, des pièces en titane, en Invar ou en tout autre matériau utilisé pour la construction des satellites et ayant un coefficient de dilatation thermique analogue, tandis qu'avec des gabarits de perçage usuels en aluminium, il faut, en plus de leur poids propre plusieurs fois plus élevé, s'attendre à des écarts majorés de plus du double par rapport aux cotes nominales. Dans un iode de réalisation avantageuxx de l'invention, les couches de recouvrement présentent de préférence une disposition de fibres se croisant à 90-, ce qui, avec un nombre aussi faible que possible de couches de fibres, permet d'obtenir un comportement de dilatation thermique isotrope du corps du gabarit de percage. Selon une autre caractéristique avantageuse de I 'invention, les couches de recouvrement sont en matière plastique renforcée de fibres de carbone et ayant un coefficient de dilatation thermique à peu près égal à la moitié de la valeur des coefficients de dilatation thermique des pièces à percer. Il est ainsi possible, avec un seul et même gabarit de perçage, de percer avec une grande précision des éléments de construction de matériaux différents, à savoir en titane, en Invar ou en matériau ayant des coefficients de dilatation thermique encore plus faibles. Dans ce cas, les fibres de carbone sont avantageusement du type à haute résistance à la traction. De préférence, l'##e en matériau léger est, dans la zone des douilles de guidage, remplacée par des pièces intercalaires massives de stme matériau que les couches de recouvrement de façon que le corps du gabarit de perçage présente, au niveau des douilles de guidage, une rigidité localement plus élevée sans que, lors du collage des couches de recouvrement, ilse produise des tensions thermiques dans la zone de ces pièces intercalaires. Pour finir, il est recommandé de fixer les douilles de guidage de façon amovible au niveau des couches de recouvrement et des pièces intercalaires, de façon qu'elles puissent être changées facilement en cas d'usure. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente schématiquement en plan un gabarit de perçage selon l'invention ; - la figure 2 est une coupe suivant It-II de la figure 1. Selon les figures 1 et 2, le gabarit de perçage 2 comporte un corps 4 en forme de plaque en construction sandwich avec couches de recouvrement supérieure et inférieure 6 8, entre lesquelles une âme en matériau léger 12 est collée par une colle en feuille 10. Les couches de recouvrement 6, 8 sont en matériau composite fi preux et, pour obtenir un comportement de dilatation thermique isotrope, sont constituées par deux couches de fibres se croisant i 90. comme illustré schématiquement par les hachures croisées sur la figure 1, tandis que l' & en matériau léger 12 est constituée par UR noyau d'aluminium en nid d'abeilles présentant un poids spécifique extrêmement faible, par exemple de 160 W/N3. Aux endroits correspondant aux marquages la plaque sandwich 4 est munie de trous de passage 14A à 14E dans lesquels les douilles de guidage 16A à 16E sont engagées de façon amovible, par exemple insérées. Ces douilles sont généralement en métal et leur alésage ajusté interne 18 s'épanouit au niveau de la face supérieure du corps 4 du gabarit de perçage. Ce corps 4 est en plus traversé par des trous de référence 20A et 20B qui servent à placer le gabarit de perçage 2, par exemple au moyen de goujons d'assemblage, dans une position pré- déterminée sur la pièce à percer (non représentée). Pour faciliter la manipulation des gabarits de perçage 2, en particulier de grande surface, des poignées 22 sont fixées sur le bord extérieur du corps 4. En vue d'un renforcement local du corps 4 du gabarit de per çage et d'une meilleure fixation des douilles de guidage 16A à 16E, à la place de l'me en matériau léger 12, entre les couches de recoovrerent 62 8, des pièces intercalaires massives 24, représentées par des lignes en tirets sur la figure 1, sont collées dans la zone des trous 14, 20, ces pièces intercalaires étant réalisées dans le même matériau composite fibreux que les couches de recouvrement 6 8 pour éviter les tensions thermiques lors du collage de la plaque sandwich 4. Cose fibres de renforcement pour les couches de recouvrement 6, 8 et les pièces intercalaires 24, on utilise des fibres de ver re et, de préférence, des fibres de carbone ayant un faible coefficient de dilatation thermique coïncidant aussi exactement que possible avec celui des pièces à percer.Les marquages constitués par les trous 14 sont usinés dans la plaque sandwich 4 i peu près à la même température ambiante que celle à laquelle les pièces seront ultérieurement percées avec le gabarit 2. Comme le gabarit de perçage 2 et la pièce à percer ont des coefficients de dilatation thermique à peu près identiques, les variations de températures inévitables même en cas de climatisation des locaux et la chaleur engendrée par l'enlèvement des copeaux lors du perçage de la pièce ne provoquent tout au plus que de faibles écarts par rapport à la cote nominale si bien qu'il est possible de maintenir des to lérances étroites lors de la transmission de marquages à grande surface. En choisissant judicieusement les fibres de renforcement, OR peut, avec un seul et même gabarit de perçage 2, percer avec une grande précision même des pièces de matériaux différents, par exemple des pièces de grande dimension pour satellites en titane (coefficient de dilatation thermique or environ Il .10-6 m/mK), en Invar ( n environ 1,5 x 10-6 m/mK) ou des panneaux pour généra teurs solaires en matière plastique renforcée de fibres de carbone du type à haute résistance à la traction ( environ 1 / 10-6 i/iK)/ Dans ce cas, les fibres de renforcement pour le corps 4 sont choi sies de façon que leur coefficient de dilatation thermique soit à peu près gal à la moitié de la valeur des coefficients de dilatation thermique des pièces à percer avec le gabarit 2, c'est-à- dire que pour les trois matériaux cités, on utilisera comme fibres de renforcement pour les couches de recouvrement 6, 8 et pour les pièces intercalaires 24 des fibres de carbone du type à haute ré sistance à la traction ( environ 4 . 10- 6 /mK).Pour une dimen- sion du calibre de perçage 2 de 1,5 x 2 m et des variations de température de + 2 C lors du perçage de la pièce, la tolérance des marquages pour les pièces dont le coefficient de dilatation thermique se situe dans la plage des trois matériaux cités, sera inférieure à + 0,2 mi, c'est-à-dire d'environ # 0,15 mm pour les pièces en titane, d'environ + 0,05 mi, pour les pièces en Invar, et d'environ + 0,06 mm pour les panneaux en matière plastique renforcée de fibres de carbone du type à haute résistance à la traction. Le gabarit de perçage a en outre un poids extrêmement faible et pèse environ 100 N pour une surface de 3,5 m2, de sorte qu'il peut être manipulé facilement et sans danger par deux personnes, alors qu'un gabarit en aluminium comparable poserait environ 750 N. REVENDICATIONS 1. - Gabarit de perçage pour pièces à faible coefficient de dilatation thermique, comportant un corps pouvant être placé dans une position préddterrainée sur la pince à percer et muni de douilles de guidage aux endroits correspondant aux marquages, caractérisé par le fait que le corps du gabarit de perçage est réalisé en construction sandwich avec couches de recouvrement supérieure et inférieure fixant les douilles de guidage et, intercalée entre ces couches, une txe en matériau spécifiquement léger, les couches de recouvrement étant en matériau composite fibreux à faible coefficient de dilatation thermique. 2.- Gabarit de perçage selon la revendication 1,caractérisé par le fait que les couches de recouvrement présentent une disposition de fibres se croisant à 90'. 3.- Gabarit de perçage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les couches de recouvrement sont en matière plastique renforcée de fibres de carbone et ayant un coefficient de dilatation thermique égal à la moitié de la valeur des coefficients de dilatation thermique des pièces à percer. 4.- Gabarit de perçage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les fibres de carbone sont du type à haute résis- tance à la traction. 5.- Gabarit de perçage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'aie en matériau léger est, dans la zone des douilles de guidage, remplacée par des pièces intercalaires massives réalisées dans le même matériau que les couches de recouvrement. 6.- Gabarit de perçage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les douilles de guidage sont fixées amovibles sur les couches de recouvrement et les pièces intercalaires.