Brevet FR2480645A1 — publié le 19811023

La présente invention concerne un procédé de frai- sage de trous dans une feuille de matériau armé de fibres de carbone ou de fibres de verre, grâce auquel il est possi- ble d'obtenir des trous fraisés du type rencontré dans des applications aéronautiques, sensiblement exempts de défauts et nécessitant des temps de travail très réduits. Comme cela est bien connu, dans les applications aéronautiques, on utilise des structures constituées de plu- sieurs feuilles de matériau armé de fibres de carbone et/ou de fibres de verre, et d'autres matériaux métalliques, qui sont réunies par des éléments de liaison insérés dans des trous appropriés pratiqués dans les feuilles; de façon à recevoir la tête de ces éléments, les trous correspondants doivent être fraisés convenablement, avec une surface sen- siblement conique, de façon à former un siège pour la tête de l'élément. Le fraisage de trous dans des matériaux armés de fibres de carbone ou de fibre de verre présente des diffi- cultés particulières car ces matériaux ont tendance,comme on le sait, à user notablement les outils en matériaux clas- siques, et à se briser pour produire des fibres de courte longueur au bord de la partie fraisée. L'opération de fraisage est généralement accomplie 2480645. 2. dans un procédé qui consiste à enlever le matériau de la feuille au moyen d'un outil rotatif équipé de bords coupants. appropriés;cet outil qui est monté dans une perçeuse tenue à la main ou sur la tête mobile d'une perçeuse à colon- ne est généralement en carbure de tungstène ou comporte des grains constitués de ce matériau sur lesquels les bords coupants sont formés. Dans un autre-procédé, l'outil est constitué d'une meule à affûter de forme appropriée, dont la surface îo est recouverte d'une poudre de diamant. Les trous fraisés obtenus par application de l'une des méthodes précédentes présentent plusieurs défauts. Par dessus tout, lorsque le premier procédé est utilisé, les fibres courtes du matériau de la feuille dans lequel le trou est formé ont tendance à se détacher de sor- te que le bord est très irrégulier; lorsque, d'autre part, la seconde méthode est utilisée, les surfaces fraisées obte- nues ont tendance à être assez irrégulières et quelque peu rugueuses, et en tout cas, présentent des éraflements im- portants. L'usure des outils, en particulier dans la première méthode, est très importante. L'objet de la présente invention est de prévoir un procédé de fraisage de trous dans une feuille de matériau armé de fibres de carbone ou de fibres de verre qui ne souf- fre pas des inconvénients indiqués ci-dessus. Le procédé de la présente invention est caractéri- sé en ce qu'il comprend une opération d'enlèvement du matériau de la feuille au moyen d'un outil rotatif équipé d'au moins un bord coupant formé dans un grain en diamant, le bord cou- pant étant placé sensiblement le long d'une génératrice d'une surface conique dont l'axe coïncide avec l'axe de rota- tionde l'outil. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints dans lesquels Les figures 1 et 2 sont deux vues orthogonales de côté de l'outil utilisé dans la présente invention; 3. La figure3 est une vue en plan prise du dessous de l'outil de la figure 1; La figure 4 est une vue en coupe d'une partie de l'outil de la figure 1, prise le long de la ligne IV-IV de la figure 1; La figure 5 est une vue schématique de côté de- l'opération fondamentale du procédé de la présente invention, exécuté avec l'outil des figures précédentes; et La figure 6 représente le trou fraisé avec le pro- cédé de la présente invention. Le procédé de la présente invention sert à fraiser un trou tel que le trou indiqué en 1 de la figure 5, trou creusé dans une feuille en matériau armé de fibres de verre ou de fibres de carbone. Des feuilles de ce type, comme cela a déjà été indiqué, constituent des éléments de structures aéronautiques, et la liaison des différentes feuilles est ob- tenue au moyen d'éléments appropriés qui sont insérés dans les trous formés dans les feuilles elles-mêmes. Le procédé de la présente invention comprend sensi- blement une opération au cours de laquelle le matériau de la feuille est extrait au moyen d'un outil rotatif représenté dans les figures 1 à 4, qui comporte au moins un bord coupant formé dans un grain en diamant et disposé sensiblement le long de la génératrice d'une surface conique dont l'axe coïncide avec l'axe de rotation de l'outil. On a trouvé que, de fait, si l'enlèvement du matériau est exécuté de la manière indi- quée, non seulement un trou fraisé est formé qui a de très bonnes caractéristiques de forme et de dimensions, mais enco- re l'outil utilisé pour l'exécution de l'opération est beau- coup moins usé, ce qui permet d'obtenir une productivité éle- vée. La vitesse de rotation de l'outil peut être compri- se dans une vaste gamme de valeurs, ce qui n'empêche pas d'ob- tenir, dans chaque cas, des résultats tout à fait satisfai- sants; on a trouvé que cette vitesse pouvait être comprise entre 500 et 18.000 tours par minute. L'opération peut être exécutée en utilisant une per- çeuse à commande manuelle sur laquelle l'outil est monté, 2480645 - 4. avec l'avantage de nécessiter un temps de travail très ré- duit, sans avoir à faire appel à une machine ou a équipement complexes, et avec une grande souplesse dans les travaux d'atelier. Pendant l'opération citée ci-dessus, l'outil est guidé par une queue qui peut être insérée dans le trou à fraiser. Un outil permettant d'exécuter la première opéra- tion de la méthode est représenté dans les figures 1 à 4.11 comprend un corps 3 sensiblement cylindrique comportant une extrémité mâle 4 qui peut être fixée, par exemple au moyen d'un accouplement fileté, à la broche d'une perçeuse tenue à la main; la partie inférieure du corps 3 de l'outil est délimitée par une surface 5 sensiblement conique et compor- te une rainure hélicoidale 6 du type rencontré dans les ou- tils de fraisage classiques. L'outil comprend une paire de grains en diamant 7, chaque grain comportant un bord coupant 8, sensiblement rec- tiligne, orienté par rapport à l'axe de l'outil de façon à se trouver sur une génératrice d'une surface conique coaxia- le avec cet axe. La position de ce bord est clairement vi- sible dans la vue de côté de la figure 1, alors que sa forme en coupe apparaît clairement dans la figure 4. Le diamant du grain 7 est commodément un diamant polycristallin industriel normal. Chacun des deux grains 7, dans le mode de réalisa- tion représenté de l'outil,-est supporté par une plaque en carbure de tungstène 10 qui sert à recevoir les forces trans- mises au grain en diamant pendant le travail, et à les trans- mettre au corps 3 de l'outil. Dans ce but, chaque grain et sa plaque associée 10 sont réunis par frittage; l'ensemble ainsi obtenu est logé dans un évidement 11 correspondant (fi- gure 4) du corps de l'outil et la fixation du premier au se- cond peut être obtenue d'une manière commode, par exemple par soudage de la plaque 10 au corps lui-même. Le mode de réalisation représenté comporte deux grains en diamant décalés de quelque 1800; cependant, il ap- 5. paraîtra que le nombre de grains peut être différent. Le corps 3 de l'outil comporte en outre un trou central 12 qui peut recevoir une queue sensiblement cylindrique 13 ayant un diamètre légèrement inférieur à celui du trou 1 devant être fraisé, et la liaison entre la queue et le corps peut être effectuée, par exemple au moyen d'une vis sans tête insérée dans un trou fileté correspondant 14 du corps de l'outil, comme on le voit en figure 2. En figure 5, l'outil est représenté pendant l'opé- ration fondamentale de la première méthode décrite. Au cours de cette opération, l'opérateur insère d'abord la queue 13 dans le trou 1, ce qui permet un guidage parfait de l'outil par rapport au trou,puis déplace les bords coupants 8 des grains 7 pour les amener en contact avec le matériau de la feuille 2, alors que l'outil est amené à tourner à une vites- se située dans la gamme indiquée précédemment; de cette façon, on obtient une partie conique fraisée 15 qui, à l'issue de l'opération, a la forme représentée en figure 6. On a trouvé que ce fraisage avait une surface conique 16 très peu rugueu- se et totalement exempte d'éraflements et avaries; en outre, au bord 17 de la partie fraisée elle-même il n'y a aucune sé- paration des fibres du matériau de la feuille 2, et ce bord est totalement lisse et continu. Les tolérances de forme et de dimensions de la partie fraisée ainsi obtenue sont très strictes. On a également constaté que le même outil pouvait exécuter plusieurs milliers de fraisages sans affûtage des bords coupants 8; par conséquent, la productivité pouvant être atteinte avec le procédé de la présente invention est très élevée. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 6. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fraisage d'un trou dans une feuille en matériau armé de fibres de carbone ou de fibres de ver- re, caractérisé en ce qu'il comprend une opération d'enlève- ment du matériau de la feuille au moyen d'un outil rotatif comportant au moins un bord coupant formé sur un grain d'ou- til en diamant, le bord coupant étant situé sensiblement le long d'une génératrice d'une surface conique dont l'axe coîncide avec l'axe de rotation de l'outil. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de l'outil est comprise entre 500 et 18000 tours par minute. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,caractérisé en ce que l'opération est exécutée au moyen d'une perçeuse à commande manuelle sur laquelle l'outil est monté. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le grain de l'outil en diamant est supporté par une plaque en carbure de tungstène. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à- 4, caractérisé en ce que l'outil comporte une queue cylindrique coaxiale avec l'axe de rotation de l'outil et pouvant être insérée, avec un jeu radial prédéterminé, dans le trou à frai- ser. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'outil comprend deux grains en dia- mant comportant des bords coupants respectifs, disposés sur l'outil et distants seniblem-ent de 1800 l'un de l'autre. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que l'outil est un outil de fraisage conique com- portant des évidements aptes à recevoir les grains de l'ou- til, un moyen étant prévu pour fixer les grains dans les évidements. 8 - Procédé selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que chaque grain d'outil est fixé par frittage à la plaque en carbure de tungstène associée, la plaque étant fixée à l'évidement associé par soudage.