Brevet FR2554748A1 — publié le 19850517

I Bloc de serrage destiné & serrer des pièces sur des rectifieuses. La présente invention concerne un bloc de serrage destiné à serrer et maintenir des pièces au cours de leur usinage sur une machine-outil, en particulier une rectifi- euse. Pour éviter autant que possible des contraintes mécaniques et des déformations liées à ces dernières au cours de l'usinage de pièces sur des machines-outils, en particulier des pièces à rectifier sur des rectifieuses, on peut de manière connue enfermer par coulée les pièces dans des blocs de serrage qui servent d e m o y e n s auxiliaires lors du serrage et du positionnement des pièces et permettent à celles-ci de rester dans une large mesure exemptes de contraintes au cours de l'usinage. Notamment dans le cas de rectifieuses destinées à la rectification de production o une forte pression de rectification s'exerce sur les pièces au cours de l'opération de rectification il est extrêmement important pour la précision de l'usinage que la pièce enfermée dans la matière coulée formant bloc reste exempte de contraintes mécaniques. Le bloc de serrage et la pièce enfermée dans celui-ci en vue de l'usinage forment un ensemble qui est appelé en l'occurrence ensemble de serrage. Pour fabriquer cet ensemble de serrage la pièce est placée dans un moule de fonderie qui est ensuite rempli de la matière constitutive du bloc de serrage. En tant que matière constitutive des blocs de serrage on utilise géné- ralement du zinc ou un alliage de zinc dont les coeffici- ents de dilatation thermique sont supérieurs à ceux des matières utilisées pour la fabrication des pièces de sorte que le bloc de serrage, en se refroidissant de manière à passer de la température de coulée à celle ambiante,subisse un retrait de façon à s'engager fermement sur la pièce qui s'y trouve noyée. La matière constitutive du bloc de serra- ge est donc choisie de telle manière que son coefficient de dilatation thermique soit supérieur à celui de la matière constitutive de la pièce de sorte qu'après le refroidisse- ment la pièce se trouve retenue sans jeu dans le bloc de serrage. Les faces à usiner de la pièce se trouvent alors à l'extérieur du bloc de serrage. Un exemple typique d'une pièce pouvant ainsi être préparée pour l'usinage dans une rectifieuse est une aube pour turbines d'avions. En tant que matière constitutive de l'aube de turbine peuvent être utilisés des alliages à base de nickel qui remplissent les conditions sévères requises de la matière constitutive d'aubes de turbines. En tant que matière destinée à la fabrication du bloc de serrage retenant l'aube de turbine sont utilisés, comme mentionné plus haut, du zinc ou des alliages de zinc. Le zinc ou des alliages de zinc ont pour inconvéni- ent que leur mise en oeuvre doit s'effectuer à des tempéra- tures relativement élevées. Le zinc est liquide à environ 420 C, ce qui entraîne des dépenses relativement importan- tes pour le moule de coulée sous pression et la machine à couler sous pression. En même temps il se produit, lors de la coulée du zinc sous pression, en direction de la pièce froide ou moins chaude,des gradients de température relati- vement raides qui peuvent avoir pour conséquences une cou- lée non homogène du zinc dans le moule de coulée sous pression et une solidification non uniforme du zinc dans le moule. Par suite des vitesses de coulée élevées nécessaires pour cette raison et de la solidification rapide du zinc il se produit des occlusions d'air permanentes qui conduisent à une porosité du corps coulé, laquelle peut porter préju- dice à la stabilité des blocs de serrage. En outre, il convient généralement de prévoir sur les blocs de serrage des endroits de rupture nominaux qui permettent de rompre les blocs de serrage après l'usinage sans pour autant causer des dommages à la pièce enfermée dans le bloc. No- tamment pour l'usinage de pièces dans des rectifieuses de production au cours duquel les pièces et les blocs de ser- rage sont soumis à. des contraintes mécaniques importantes la diminution de la stabilité des blocs de serrage est désavantageuse puisque des déformations du bloc de serrage sous la pression de la meule ne sont pas à exclure et ris- quent de conduire à des écarts dimensionnels intolérables des pièces usinées. Donc la présente invention a pour but de proposer un bloc de serrage susceptible d'être fabriqué d'une manière économiquement avantageuse avec des moyens techniques rela- tivement réduits et qui permette néanmoins avec un haut degré de stabilité un respect rigoureux des cotes et puisse en outre être facilement détaché de la pièce. Ce but est atteint selon l'invention par le fait que le bloc de serrage est constitué par une matière synthétique contenant une matière de remplissage ou charge. Selon une forme de réalisation particulièrement préférée de l'invention le bloc de serrage est formé d'une matière plastique à plusieurs composants durcissant à froid. Comme matière à utiliser pour la fabrication du bloc de serrage peuvent être envisagés selon l'invention en premier lieu des polystyrènes, des résines époxydes, des polyesters ou polyacrylates additionnés respectivement d'une forte pro- portion de matière de remplissage ou charge. En tant que charges sont prévus selon l'invention premièrement du sable et/ou des matières céramiques en granulé et/ou en poudre (par exemple A1203) d'une grosseur de grain allant jusqu'à 0,5 mm au maximum. La proportion de charge dans la matière plastique peut aller jusqu'à 90 %. Pour la fabrication du bloc de serrage en matière plastique proposé selon l'inven- tion il convient d'utiliser notamment un procédé de moulage par injection. L'avantage particulier de l'invention consiste en ce que la fabrication du bloc de serrage peut être réalisée à des températures beaucoup plus basses que la fabrication - de blocs de serrage en zinc ou en alliages de zinc. Des matières plastiques du genre pouvant être utilisé selon l'invention sont normalement susceptibles d'être mises en oeuvre parfaitement dans des plages de température aux environs de 200 C, ce qui limite nettement les dépenses nécessaires à la fabrication des blocs de serrage en matière plastique. Le bloc de serrage en matière plastique proposé selon l'invention peut donc être fabriqué de façon extrêmement avantageuse sur le plan du prix de revient. En même temps le bloc de serrage présente cependant également la stabilité nécessaire pour permettre à des pièces d'être usinées avec précision et de manière à conserver les dimensions voulues. En.raison des températures de mise en oeuvre plus basses et du temps de durcissement réglable la matière plastique peut être introduite de façon homogène dans le moule, permettant en même temps d'éviter des occlusions d'air qui pourraient conduire à la porosité du corps moulé obtenu. La forte proportion de charge contenue dans la matière constitutive du bloc de serrage confère à celui-ci des valeurs de résistance mécanique comparables à celles du zinc coulé sous pression de façon à permettre aux pièces serrées d'être maintenues et usinées avec un haut degré de précision dans la rectifieuse et ce même sous de fortes pressions de rectification. A cela s'ajoute que les matières proposées selon l'invention pour la fabrication du bloc de serrage subissent une fragilisation à des tempéra- tures basses de sorte qu'après l'usinage de la pièce l'en- semble de serrage peut être amené à s'ouvrir brusquement par un refroidissement intense, ce qui a pour effet que le bloc de serrage se détache de la pièce usinée sans laisser de résidu sur celle-ci. Etant donné qu'il n'est pas besoin pour cela de prévoir des endroits de rupture nominaux, les blocs de serrage peuvent être fabriqués sous une forme plus m a s s i ve de sorte que leur stabilité augmente encore davantage. Sur la figure unique est représenté un ensemble de serrage typique qui est constitué par une aube de turbine en tant que pièce à usiner et un bloc de serrage en matière plastique. L'ensemble de serrage 1 représenté sur la figure est constitué par une pièce sous la forme d'une ébauche d'aube de turbine 2 et un bloc de serrage 3. Selon l'invention le bloc de serrage 3 est en une matière plastique à forte teneur en charge et est fabriqué par le procédé de moulage par injection. Le bloc de serrage 3 se compose de préférence d'une matière plastique à plusieurs composants durcissant à froid et qui contient une proportion de charge -allant jusqu'à 90 %. En tant que matières plastiques pour la fabrication du bloc de serrage 3 peuvent être utilisés par exemple des polystyrènes, des résines époxydes, des polyesters ou polyacrylates. En tant que matières de remplissage ou charges sont prévus en premier lieu du sable (SiO2), des matières céramiques en granulé ou en poudre (par exemple A1203) qui présentent une grosseur de grain de 0,5 mm au maximum. Si les exigences en matière de stabilité dimensionnelle du bloc de serrage 3 sont très rigoureuses alors il convient de choisir une grosseur de grain plus faible pour la charge. La forme du bloc de serrage 3, qui par suite du retrait de la matière lors du refroidissement épouse la surface de l'aube 2 de la turbine sans jeu, est choisie de telle manière que des surfaces bien définies formant butée pour le positionnement de la pièce dans la machine soient obtenues et que le bloc présente les points de mesure bien définis nécessaires à l'usinage exact de l'ébauche d'aube de turbine 2. Comme le montre la figure, le bloc de serrage représenté 3 ne comporte pas d'endroits de rupture nominaux bien définis. Néanmoins, il peut, sans soumettre l'aube de turbine à des efforts mécaniques ou à des contraintes ther- miques nuisibles, être retiré de l'aube de turbine intégra- lement usinée sans laisser de résidu sur cette dernière. Ceci peut se faire par exemple en exposant l'ensemble de serrage 1 après l'usinage de la pièce à un bain de refroi- dissement énergique dans lequel il est refroidi au-dessous de la température de fragilisation de la matière constitutive du bloc de serrage. Puis le bloc de serrage en matière plastique à forte teneur en charge peut, au-dessous de la température de fragilisation de la matière plastique, être séparé brusquement de la surface de l'aube de turbine en le soumettant à une légère action mécanique. Il ne reste alors pas de résidus de la matière constitutive du bloc de serrage attachés à la surface de l'aube. Pour atteindre les températures de fragilisation basses de la matière plasti- que il peut être prévu en tant que bain de refroidissement énergique par exemple un récipient contenant de l'azote liquide. La température de l'azote liquide est en tout état de cause inférieure à la température de fragilisation de la matière plastique utilisée. La résistance mécanique du bloc de serrage en matière plastique à forte teneur en charge, proposé selon l'invention, est comparable à la résistance mécanique dE blocs de serrage en zinc ou en alliages de zinc. Même sous de fortes pressions de rectification, telles qu'elles peuvent se produire lors de la rectification de production dans la fabrication en série d'aubes de turbines, il n'est pas à craindre que le bloc de serrage en matière plastique additionnée de charges subisse une déformation susceptible de compromettre les dimensions des aubes de turbine complètement usinées. Pour permettre au bloc de serrage d'être positionné sûrement et sans risque de déplacement dans la machine il est ménagé dans les surfaces d'appui 4 du bloc de serrage des rainures de centrage 6 et 6' qui coopèrent avec des barrettes de centrage correspondantes (non représentées) prévues sur la table de la machine. Les rainures de centra- ge 6 et 6' s'étendent perpendiculairement les unes aux au- res et ont pour effet, en coopération avec les barrettes de centrages précitées, que l'ensemble de serrage 1 occupe une position bien définie sur la table, permettant ainsi grace à ce positionnement en liaison de forme un usinage très précis de la pièce même sous une forte pression de rectification. Sur les surfaces supérieures 7 du bloc de serrage 3 peuvent également être prévus des moyens de centrage auxiliaires qui, en conjugaison avec des organes de retenue (non représentés)agissant d'en haut, assurent un positionnement de l'ensemble de serrage en liaison de forme. De tels moyens de centrage auxiliaires sont indiqués sur la figure en pointillé sous la forme de barrettes de centrage 8 et 8'. La taille des moyens de centrage est représentée de manière exagérée et hors de proportion avec le reste du dessin pour mieux les faire ressortir. REVENDICATIONS 1 - Bloc de serrage pour serrer et maintenir des pièces au cours de leur usinage dans une machine-outil, en particulier dans une rectifieuse, caractérisé en ce que le bloc de serrage (3) est constitué d'une matière plastique contenant des matières de remplissage ou charges. 2 - Bloc de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une matière plastique à plusieurs composants durcissant à froid. 3 - Bloc de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un polystyrène à forte teneur en charges. 4 - Bloc de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il. est constitué d'une résine époxyde à forte teneur en charges. - Bloc de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un polyester à forte teneur en charges. 6 - Bloc de serrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un polyacrylate à forte teneur en charges. 7 - Bloc de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient en tant que charges du sable et/ou des matières céramiques en granulé et/ou en poudre (par exemple A12 03) d'une grosseur de grain allant jusqu'à 0,5 mm au maximum. 8 - Bloc de serrage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il contient jusqu'à-90 % de charge. 9 - Bloc de serrage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est fabriqué par le procédé de moulage par injection.