Brevet FR2589764A1 — publié le 19870515

La présente invention concerne une pointe d'outil pour faire et surfacer un trou, ladite pointe d'outil comprenant une pièce pour usiner un trou et des moyens de surfaçage sur ladite pièce pour effectuer un flanc ou un collier après avoir terminé le trou. L'invention concerne également une méthode pour faire un flanc de jonction sur un tube fait d'un matériau en feuilles tel que la paroi d'un tube en utilisant cette pointe d'outil, la méthode comprenant les étapes d'usinage suivantes: - usiner un trou dans le matériau en feuilles en faisant tourner la pointe d'outil autour de l'axe central du trou; - maintenir la pointe d'outil en même temps que les moyens d'usinage et les moyens de surfaçage, pendant qu'on usine le trou, dans une première position par rapport à l'axe de rotation coïncidant avec l'axe central du trou; - les moyens de surfaçage étant positionnes au-dessous du bord du trou; - tirer les moyens d'usinage du trou et les moyens de surfaçage hors du trou pendant qu'on fait tourner la pointe d'outil autour de l'axe central du trou, les bords du trou étant tirés vers le haut de façon à former un flanc. L'invention concerne en outre un outil pour mettre en pratique la méthode, ledit outil comprenant une pièce pour faire un trou et des moyens de surfaçage sur cette pièce pour surfacer un flanc après avoir terminé le trou. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique U.S-A-3592038 décrit une pointe, d'outil dans laquelle deux pièces de surfaçage en forme de goujons s'etendent transversalement à travers une mèche, des moyens de commande rotatifs étant actionnés pour tirer lesdits moyens de surfaçage à l'intérieur de la surface de la chemise de la mèche durant le perçage et pour pousser lesdits moyens de surfaçage à l'intérieur de la surface de la chemise de la mèche au dessous des bords du trou pour une opération de surfaçage. Cette pointe d'outil s'est révélée hautement efficace et utile pour la plupart des besoins pratiques de surfaçage. Cependant le fait qu'il y ait deux goujons de surfaçage s'étendant en travers d'une mèche entraTne certaines limitations de l'épaisseur des goujons de surfaçage et dans la solidité de la mèche à l'intersection. Si l'épaisseur des goujons est augmentée pour augmenter leur solidité et la - 2- 2589764 surface de l'aire de surfaçage, la tige de la mèche est affaiblie à l'intersection des goujons et par suite il est nécessaire d'établir certaines dimensions optimales en ce qui concerne l'épaisseur des goujons et la solidité de la tige de la mèche. Ces dimensions optimales n'ont pas pour résultat une pointe d'outil suffisamment solide pour tous les besoins de surfaçage qui se posent c'est-à-dire le surfaçage d'une paroi plutSt épaisse en acier inoxydable. Un objet de l'invention est de réaliser un nouveau type de pointe d'outil qui convienne à la fois pour faire et surfacer un trou et qui soit d'une solidité telle qu'il puisse également être utilisé pour surfacer des surfaces importantes de parois. En vue de réaliser cet objet, les moyens de surfaçage de la pointe d'outil de l'invention sont pourvus d'une surface réalisée, sur la pointe d'outil et fixée sur cette pointe dans une direction radiale, ladite surface étant située à l'intérieur du bord diamétral d'un trou circonscrit par la pièce d'usinage du trou quand elle tourne autour de son axe. Une telle pointe d'outil est faite d'un seul élément et par suite sa conception est simple. Conformément à la méthode de l'invention la pointe d'outil est actionnée de façon que, pour une opération de surfaçage effectuée après que le trou ait été terminé, les moyens de surfaçage sont amenés au-dessous du bord du trou en déplaçant la pointe d'outil y compris ses moyens d'usinage du trou et ses moyens de surfagage, d'une première position à une seconde position par rapport audit axe de rotation, ledit déplacement de la pointe d'outil étant effectué dans une direction ayant une composante dirigée radialement. En d'autres termes un certain axe des moyens de faire le trou est déplacé dans une autre position pour l'étape de surfaçage et durant cet étape de surfaçage ledit axe des moyens de faire le trou est entraîné autour de l'axe de rotation. Parfois il peut se produire que par exemple les parois du tuyau réduisent le déplacement de la pointe d'outil directement dans la position de surfaçage. Ce problème peut être résolu en faisant tourner la pointe d'outil autour d'un axe de rotation coïncidant avec l'axe central du trou tandis qu'au même moment la pointe d'outil est déplacée de ladite première position à la seconde position par rapport à l'axe de rotation. -SS9764 3- - Un outil destiné à mettre en pratique la méthode est caractérisé en ce que la pointe d'outil est fixée à des éléments pour déplacer ladite pointe d'outil avec ses moyens de faire le trou et de surfaçage par rapport à l'axe de rotation, d'une première position à une seconde position, la surface de surfaçage s'étendant dans la seconde position plus loin de l'axe de rotation que dans la première position. En ce qui concerne l'outil lui-même il est possible de citer U.S-A3714808 et U.S-A- 3884060 comme art antérieur. Dans chacun de ces deux cas, la pointe d'outil utilisée est celle décrite dans U.S-A- 3592038. En outre U.S-A- 4414835 décrit un outil pourvu d'une pointe d'outil du type décrit dans U.S-A- 4413485. Ce qu'il y a de commun entre cet art antérieur et l'invention est le fait que dans les deux cas une pointe d'outil est pourvue de moyens pour à la fois faire un trou et le surfacer. L'invention va être maintenant décrite d'après quelques réalisations en relation avec les dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 montre une pointe d'outil conforme à une première réalisation de l'invention en vue latérale et la Fig. 2 montre cette même pointe tournée de 90 ; la Fig. 3 montre une pointe d'outil conforme à une seconde réalisation de l'invention en vue latérale et la Fig. 4 montre la même pointe tournée de 90 ; la Fig. 5 montre une pointe d'outil conforme à une troisième réalisation de l'invention fixée à un dispositif pour déplacer la pointe de l'outil entre une position de percage et une position de surfaçage; la Fig. 6 montre la pointe d'outil de la fig. 5 vue du côté d'une surface de surfaçage; la Fig. 7 montre la pièce de surfaçage de la Fig. 1 fixée à des éléments pour déplacer ladite pièce de surfaçage entre une position de perçage et une position de surfaçage; La Fig. 8 est une coupe prise le long de la ligne de coupe VIII-VIII de la Fig. 7, et la Fig. 9 montre la pièce de surfaçage de la Fig. 1 fixée à une seconde réalisation d'un dispositif pour déplacer la pièce de surfaçage entre une position de perçage et une position de surfaçage. Une pointe d'outil telle que représentée dans les Figs. 1 et 2 comprend une pièce de perçage 3, une pièce en forme de tige sur le - 4 - 2589764 dessus étant pourvue d'un creux dont la face inférieure 2 sert de surface pour le surfaçage. Dans le cas actuel ladite surface 2 s'étend en direction radiale d'un développement de 180 et se dirige obliquement vers le haut en allant de la face extérieure vers l'axe central 5. La surface de surfaçage 2 a de préférence un pas helicoldal, la section 2a de la surface basse initiale formant une section de pri-pliage. Un élément qui constitue des moyens de formation d'un trou 3 et une surface de surfaçage 2 est relié à une pièce de fixation 8 comprenant des éléments, non représentés en détail pour fixer la pointe d'outil à un outil réel et à des moyens d'entraînement. La pointe d'outil est utilisée comme suit. Un outil ou un instrument entraîne une pointe 1 à la fois pendant l'usinage et le surfaçage d'un trou autour d'un axe de rotation 5. Durant l'usinage d'un trou l'axe 6 des moyens 3 de formation du trou qui coïncide avec l'axe central d'un trou à réaliser coïncide lui-même avec l'axe de rotation 5 ainsi un trou peut être percé dans une paroi que l'on désire surfacer puisque la surface de surfaçage 2 se trouve à l'intérieur du bord diamétral d'un trou circonscrit pour la pièce 3 d'usinage du tour quand il tourne. Après qu'un trou a été percé ladite pointe d'outil est déeplacée dans une position représentée en traits pointillés, l'axe 6 de la pointe d'outil pour la formation du trou s'écartant de l'axe de rotation 5 et la surface de surfaçage 2 se déplaçant au-dessous du bord du trou. La rotation se continue autour de l'axe 5 tandis qu'en même temps la pointe d'outil 1 est tirée hors du trou. Ainsi la surface 2 tire le bord du trou vers le haut pour former un flanc. Entre le bord intérieur de la surface 2 et les moyens de formation du trou 3 se trouve une partie de calibrage 4 qui, selon la distance de déplacement entre les axes 5 et 6, définit le diamètre intérieur du flanc latéral à usiner. Quand un flanc a été tiré vers le haut, le bord supérieur dudit flanc peut être ébarbé au moyen d'un outil d'ébarbage 7, la pointe d'outil 1 continuant à tourner dans la position de surfaçage en effectuant un mouvement axial vers le bas. Ladite surface de surfaçage 2 et le bord coupant des moyens de perçage 3 sont situés sur les c6tés opposés de l'axe central 6. Au lieu d'une mèche lesdits moyens de perçage 3 peuvent être par exemple une scie annulaire (voir le brevet des U.S-A- 3714808) ou une lame coupante. v -9764 -5- La réalisation représentée sur les Figs. 3 et 4 diffère de celle qui vient d'être décrite ci-dessus en ce que la surface de surfagage 2 est constituée par la surface du fond d'un creux annulaire entourant l'axe de perçage. Même dans ce cas la section de la surface 2 qui participe à l'action de surfagage peut être pourvue d'un pas hélicoïdal de vis de façon à former une section axiale inférieure de pré-pliage 2a. Un élÉment de fixation 8 est pourvu d'un plot de commande 8a pour connecter la pointe de l'outil à un outil proprement dit. Dans la Fig. 3 le numéro de référence 5 indique les positions de l'axe de rotation pendant le perçage et pendant le surfaçage. En pratique ledit axe de rotation 5 reste fixe et la pointe de surfagage 1 est déplacée par rapport à lui. La pointe de surfagage 1 peut, en principe, être également utilisée d'une façon dans laquelle l'axe de rotation 5 et la pièce à usiner à surfacer soient tous les deux déplacés par rapport à la pointe de surfaçage 1 mais la réalisation pratique de cet arrangement est difficile. Dans ce cas, il est aussi possible de faire tourner la pointe de l'outil 1 pendant l'action de surfagage autour de son propre axe tandis que l'on entraîne cet axe autour de l'axe de rotation 5. Dans la réalisation représentée dans les Figs. 5 et 6, la surface de surfaçage 2 est constituée par la surface de dessus d'un chanfrein prévu sur la pointe d'outil 1. Une pièce de perçage 3 est connectée à un goujon 9 incliné par rapport à l'axe de rotation 5 et à l'axe de perçage 6 et s'étend à travers une ouverture inclinée dans un élément de fixation 8. L'extrémité supérieure du goujon 9 est pourvue d'une patte 10 s'engageant dans un sillon lia sur la face conique d'une pièce d'ajustement 11. Le sillon lla a un pan hélicoldal et la piece d'ajustement Il peut être entraînée en rotation autour d'un axe 12 pour déplacer la pointe d'outil 1 entre la position de perçage et la position de surfagage, en tournant ladite pièce d'ajustement 11. Dans la position de pergage ledit axe de pergage 6 coïncide avec l'axe de rotation 5 et dans la position de surfagage ledit axe de perçage se déplace en s'éloignant de l'axe de rotation 5. Quand la pointe d'outil 1 est déplacée vers la position de surfaçage, ladite surface de surfagage 2 s'étend au-dessous des rebords du trou. Lorsque la rotation se poursuit autour de l'axe 5 et que la pointe de surfagage 1 est tirée hors du trou dans la direction de l'axe 5, le surfagage est effectué. Le bord du flanc peut être ébarbé au moyen d'un outil d'ébarbage 7 en continuant à - 6- 2589764 faire tourner l'élément de fixation 8 et en le déplaçant vers le bas dans la direction de l'axe 5. Les figs. 7 et 8 représentent des éléments pour déplacer la pointe d'outil entre la position de perçage et la position de surfaçage. Un élément de fixation 8 est fixé à une pièce glissante 13 qui au moyen des flancs 13a et 13b est dans une situation de glissière par rapport à un élément 14a, 14b. L'élément 14a, 14b est à son tour monté à rotation par rapport au corps principal grâce à des roulements 15. En vue de sa rotation ledit élément 14a est entouré par un bord denté 16 en prise avec un engrenage d'entraînement 17. Sur l'axe central de l'élément 14a est monté un arbre 19 dont l'extrémité supérieure coopère avec une roue de commande 18 et dont l'extrémité inférieure coopère avec une came excentrique 20 située dans un creux 21 de ladite pièce de glissière 13. Quand la roue de commande 18 tourne, ladite pièce de came 20 fait se déplacer la pièce de glissière 13 et la pointe d'outil 1 qu'elle porte de la droite vers la gauche et vise versa. Dans la situation représentée dans la Fig. 7 l'axe de perçage 6 a déjà été déplacé d'une petite distance par rapport à l'axe de rotation 5, c'est-à-dire que la pointe d'outil est dans la position de surfaçage. Grâce à une vis de verrouillage 18a ladite roue de commande 18 et par suite la pointe d'outil 1 peuvent être verrouillées dans la position de surfaçage désirée après que l'usinage du trou ait été terminé. La fig. 9 représente une autre façon de déplacer la pointe d'outil entre une position de perçage et une position de surfaçage. Les numéros Z5 de référence 14a, 14b, 15 et 16 désignent les composants dont la fonction est substantiellement la même que celle des composants ayant les mêmes numéros de référence dans la Fig. 7. Un élément de fixation 8 monté au moyen d'un élément 23 sur un arbre 24 positionné de façon excentrique (cet arbre est déplacé d'une distance x) par rapport à l'axe 6 de la pointe d'outil 1. Au sommet de l'arbre excentrique 24 est fixé une roue de commande 25 dont la surface inférieure est pourvue d'une butée fixe de limitation 26 et d'une butée d'arrêt 27 de limitation déplaçable de façon circonférentielle qui peut être verrouillée dans une position désirée. Un plot de limitation 28 dans l'élément 14a s'étend Jusqu'à la section circonférentielle comprise entre les butées 26 et 27 quand ladite butée fixe de limitation 26 rencontre le plot 28, l'axe 6 de la pointe d'outil 1 coïncide avec l'axe de rotation 5 ce qui veut - 7 - dire que la pointe d'outil est dans la position de perçage d'un trou. Quand ladite roue de commande 25 est tournée l'arbre 24 tourne en même temps que la pointe d'outil 1 montée sur lui autour de l'axe central de l'arbre 24. Ainsi l'axe 6 de la pointe d'outil 1 se déplace en s'éloignant de l'axe de rotation 5. La butée ajustable 27 limite la distance de déplacement entre les axes 5 et 6. La distance maximale de ce déplacement est 2x et est obtenue en tournant la roue de commande 25 d'un angle de 180 . Grâce à un mouvement d'entraînement réversible il est possible d'effectuer le déplacement entre la position de pergage et la position de surfaçage simplement en renversant le sens de rotation. Les applications d'une pointe d'outil du type de l'invention ne sont pas limitées aux réalisations précédentes. Quand on surface de petites pièces il est possible de maintenir la pointe d'outil en position fixe, un étau de fixation de la pièce étant rendu rotatif et deplaçable dans la direction de l'axe de rotation et également déplaçable dans une direction perpendiculaire à celle de l'axe de rotation. Le montage de moyens de commande pour commander ces mouvements est un problème qui peut être résolu par la technologie moderne. - 8 - 2589764 R E V E N D I C A T I ONS 1 - Pointe d'outil pour percer et surfacer un trou, ladite pointe d'outil (1) comprenant une pièce (3) pour usiner un trou et au-dessus des moyens de surfacage pour produire un flanc surfacé après que le trou ait été terminé, caractérisé en ce que lesdits moyens de surfaçage comprennent une surface (2) prévue sur la pointe d'outil et fixée à ladite pointe dans la direction radiale, ladite surface étant située à l'intérieur du bord diamétral d'un trou circonscrit par ladite pièce (3) d'usinage du trou quand elle tourne autour de son axe. 2 - Pointe d'outil conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que ladite surface de surfaçage (2) prévue sur la pointe d'outil est dirigée à partir dudit bord diamétral du trou obliquement vers le haut vers l'axe central dudit bord diamétral et s'étend aussi sur une distance substantielle dans la direction circonférentielle. 3 - Pointe d'outil conforme à la revendication 2 caractérisée en ce que ladite surface de surfaçage (2) s'étend en direction circonférentielle de plus de 900, de préférence de 180 ou 360 environ. 4 - Pointe d'outil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite surface de surfaçage (2) est la face inférieure d'un creux prévu dans la pointe d'outil ou est la surface Z0 supérieure d'un chanfrein. - Pointe d'outil conforme à la revendication 4 caractérisée en ce que la surface de surfaçage (2) comporte un pas hélicoldal. 6 - Méthode pour faire un flanc de joint tubulaire dans un matériau en forme de t8le ou de feuillet comme la paroi d'un tube. Ladite méthode Z5 employant une pointe d'outil conforme à la revendication 1 et comprenant les étapes d'usinage suivantes: - percer un trou dans le matériau en forme de t6le en faisant tourner une pointe d'outil autour de l'axe central dudit trou; - maintenir la pointe d'outil en même temps que les moyens de percage et de surfaçage du trou pendant l'action de perçage du trou dans une première position par rapport à un axe de rotation coïncidant avec l'axe central dudit trou; - amener les moyens de surfaçage au-dessous du bord du trou; - tirer les moyens de faire le trou avec les moyens de surfaçage hors du trou tandis que la pointe d'outil tourne autour de l'axe central - 9- 2589764 du trou, les bords dudit trou étant ainsi tirés vers le haut pour former un flanc, caractérisée en ce que pour l'action de surfaçage effectuée après que le trou ait été percé, lesdits moyens de surfaçage sont amenés au-dessous du bord du trou en déplaçant la pointe d'outil en même temps que les moyens de faire le trou et les moyens de surfagage à partir de ladite première position vers une seconde position par rapport audit axe de rotation, ledit déplacement de la pointe d'outil étant effectué dans une direction qui a une composante radiale. 7 - Méthode conforme à celle de la revendication 6 dans laquelle un certain axe (6) des moyens de faire le trou est amené à coïncider avec l'axe de rotation (5) et l'axe central du trou pendant l'exécution du trou, caractérise en ce que ledit axe (6) des moyens de faire le trou est déplacé dans une autre position par rapport à l'axe de rotation (5) pour la période de surfaçage et durant la période de surfagage ledit axe (6) des moyens de faire le trou tourne autour de l'axe de rotation (5). 8 - Méthode conforme à celle de la revendication 6 caractérisée en ce que ladite pointe d'outil tourne autour dudit axe de rotation (5) coïncidant avec l'axe central du trou pendant qu'on déplace simultanément la pointe d'outil (1) de ladite première position à ladite seconde position par rapport à l'axe de rotation (5). 9 - Outil pour mettre en oeuvre la méthode de la revendication 6, ledit outil comprenant une pointe d'outil (1) conforme à la revendication 1, des moyens pour faire tourner la pointe d'outil, des moyens pour mouvoir des moyens de surfaçage au-dessous du bord d'un trou et des moyens pour déplacer la pointe d'outil dans la direction d'un axe de rotation (5) en même temps qu'elle est entraînée en rotation, caractérisé en ce que ladite pointe d'outil (1) est fixée à des éléments (8, 10, 11, 13, 14, 18 - 21, 23 - 28) pour déplacer la pointe d'outil avec ses moyens de perçage et de surfaçage (3 et 2) d'un trou par rapport à l'axe de rotation (5) à partir d'une première position vers une seconde position, ladite surface de surfaçage (2) s'étendant plus loin au-delà de l'axe de rotation (5) dans la seconde position que dans la première position.